高电压技术：3.3 固体电介质的击穿.ppt

区域A：10μs，电击穿.在极短时间的电压作用下,击穿电压随击穿时间缩短而提高,类似气体介质击穿特性; 区域B：10μs～0.2s，电击穿.击穿电压大致恒定,与时间无关. 区域C：0.2s，热击穿.击穿电压随击穿前时间增加而明显下降. 区域D：数十小时，电化学（老化）击穿 本征击穿理论：在某一场强值内，电场作用下单位时间内电子获得的能量和电子碰撞损失的能量平衡，当场强增加到使平衡破坏时，碰撞电离过程便立即发生 电子崩击穿理论：当上述平衡破坏后， 电子整体上得到加速，与晶格产生碰撞电离，反复碰撞形成电子崩，电场作用下给电子注入能量激增，导致介质结构 破坏，称之为电子崩击穿理论 时间影响：电压作用时间短，击穿电压高 介质特性：如果介质内含气孔或其它缺陷，对电场造成畸变，导致介质击穿电压降低 电场均匀度：电场的均匀程度影响极大 累积效应：在极不均匀电场及冲击电压作用下， 介质有明显的不完全击穿现象，不完全击穿导致绝缘性能逐渐下降的效应称累积效应。介质击穿电压会随冲击电压施加次数的增多而下降 无关因素：电击穿电压和介质温度、散热条件、 介质厚度、频率等因素都无关 电介质发热曲线1,2,3对应于电压U 1＞U 2＞U 3 直线4表示固体介质中最高温度大于周围环境温度t0时,散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系 曲线1: 发热永远大于散热,介质温度t不断升高,在U1下最终发生热击穿. 曲线3: t≤ta时,不发生热击穿,介质温度升高最终稳定到ta,ta称为稳定热平衡点; ttb时,类似曲线1,发生热击穿; t=tb时,发热=散热,介质温度不上升,但是一旦稍有扰动,温度升高,则介质升温直至热击穿,tb称为不稳定热平衡点; tattb,不发生热击穿,介质温度最终将稳定在ta. 曲线2与直线4相切,U2为临界击穿电压,tk为临界击穿温度. a.介质温度特别高 b.热积累需要一定的时间，当电压上升快，或加压时间短时，热击穿电压升高;外施电压作用时间的增长，热击穿电压下降 c. 击穿所需时间较长，常常需要几个小时，即使在提高试验电压时也常需要好几分钟。 d.热击穿电压随环境温度的升高按指数下降。 e.当介质厚度增大时，介质的平均击穿场强减弱。 f.当电压频率升高时，热击穿电压下降。 g.在直流电压下，正常未受潮的绝缘很少发生热击穿。 电离性老化：高分子在交流电压作用下产生，气泡放电，电树枝老化 电导性老化：高分子在交流电压作用下产生，液体沿电场定向深入，水树枝老化 电解性老化：离子性无机绝缘材料在直流电压作用下产生,电解老化 表面漏电起痕与电蚀损：有机电介质表面产生 介质夹层或内部如存在气隙气泡,在交变场下气隙气泡的场强比固体介质大很多,而气体起始电离场强很小,容易产生电离. 这种电离对固体介质的绝缘有很多不良后果:气泡体积膨胀造成介质开裂分层;使有机绝缘物分解出气体又促进电离;产生对绝缘材料或金属有腐蚀作用的气体;造成电场局部畸变促进电离.总之电离的综合效应会造成绝缘物分解,破坏(变酥,炭化等),并沿电场方向向绝缘层深处发展,在有机绝缘材料中放电发展通道会呈树枝状,称为”电树枝”. 电离性老化与局部放电有关,许多高压电气设备将局部放电水平作为检验绝缘质量的重要指标. 如果在两电极间的绝缘层中,存在液态导电物质(例如水),当该处场强超过某值时,液体沿电场方向向绝缘层深入,形成树枝状痕迹,称为”水树枝” 产生发展”水树枝”所需的场强比”电树枝”低得多.产生”水树枝”原因是水或电解液中离子在交变场下,反复冲击绝缘物,使其发生疲劳损坏和化学分解,电解液随之渗透扩散. 在直流电压长期作用下,即使电压远低于局部放电的起始电压,由于介质内部进行着电化学过程,电介质会逐步老化,最终导致击穿. 无机绝缘材料,如陶瓷,玻璃,云母等,在直流电压长期作用下,存在显著的电解性老化现象. 潮气侵入电介质时,水分子会发生分离,加速电解性老化. 是有机介质表面的一种电老化现象. 在潮湿,脏污的介质表面会流过泄漏电流,在电流密度较大处先形成干燥区,电压分布随之不均匀,干燥区分担较高电压,从而形成火花或电弧放电.放电造成绝缘体表面过热,局部炭化烧蚀,形成漏电痕迹.持续发展将形成绝缘体表面贯通两端电极的放电通道. 在潮湿,脏污地区,这种放电现象会对设备绝缘造成严重危害. 耐漏电起痕和耐电蚀损能力也是衡量介质性能的重要指标. 表面漏电起痕与电蚀损 树枝老化的一般形状 固体击穿理论 影响固体击穿电压的因素 3-4固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？ 答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。 （１）热击穿 热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构（电极