电介质强度

一、电介质强度

电介质是物质基本电磁性能受电场作用而极化的物质，或者是在外电场的作用下，因为内部结构发生变化，又反过来影响外电场的物质。例如空气、云母、陶瓷、玻璃纸、塑料、油等都是电介质。从极化过程可以看到，电介质分子中正、负电荷在外电场中电场力的作用下，有被分离的趋势。如果外电场足够强大，有可能使一些电子在电场力作用下脱离原子核束缚而成为自由电子，这些自由电子在外电场作用下又获得加速，具有很大的动能。它们在遇到其他分子时，可能使被碰撞的分子又释放出电子来，这种连续反应使电介质中的自由电子愈来愈多，可使介质失去绝缘性能成为导体，这种情况叫做电介质的“击穿”。各种电介质材料都有一定的能承受而又不致于遭到被破坏被击穿的最高电场强度，即绝缘场强。电介质中的场强超过击穿场强会引起介质中出现大量自由电子，导致流过介质的电流急剧增加，介质温度也迅速上升，最后介质被烧坏。这类在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象，导致击穿的最低临界电压称为击穿电压。在均匀电场中，击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度，它反映电介质自身的耐电强度。

固体电介质击穿有三种形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。电介质的化学变化通常使其电导增加，这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。影响电介质强度的因素很多，包括电压，温度，湿度，时间，频率，波形等。

电介质强度测试方法在不同的电气行业中基本相同，而医用电气设备电解质强度试验在GB 9706.1规定如下：

（1）单相设备和按单相设备来试验的三相设备的试验电压，必须按规定加绝缘部分上历时1min：开始，必须加上不超过一半规定值的电压，然后必须在10s内将电压逐渐增加到规定值，必须保持此值达1min，之后必须在10s内将电压逐渐降至一半规定值以下。

（2）试验电压必须有波形和频率，应使绝缘体上受的电介质应力至少等于在正常使用时以相同波形和频率的电压加于各部分上时所产生的电介质应力。

（3）试验时不得发生闪络或击穿。如发生轻微的电晕放电，但当试验电压暂时降到高于基准电压（U）的低值时，放电现象停止，且这种放电现象不会引起试验电压的下降，则这种电晕放电可以不考虑。

电解质的击穿由于绝缘材料（电介质）的材质，加工工艺，使用环境，使用条件的不同，绝缘性能存在很大差别，就是同一块绝缘材料，其不同部位的绝缘性能也存在很大差别，所以，绝缘材料的击穿性能差别也很大，如果按照被测绝缘材料由于试验电压引起的电流以失控的方式迅速增大，绝缘无法限制电流时，就认为绝缘已被击穿。因此，绝缘材料失控电流的大小决定了绝缘材料的绝缘性能是否丧失，如有的绝缘材料失控电流很大，则使用的测试设备功率就应该很大，这在实际测试中很难实施。

闪络是在气体或液体内沿着固体的表面发生的两极间的击穿。在GB 9706.1标准中规定：出现闪络定为不合格。

电晕是发生不均匀的、场强很高的辉光放电。辉光放电为电介质击穿前的一种发光放电，放电电流较为稳定，并且电介质呈现绝缘的高阻状态。所谓轻微的电晕放电与引起试验电压的下降的电晕放电判定，在实际的测试中电晕很难发现，其原因一是和测试时环境的光线强弱与被测设备结构有关；二是和引起试验电压下降的电晕放电和测试设备输出功率大小有关，如测试设备输出功率小，轻微电晕放电就有可能引起试验电压的下降；三是电晕与闪络的判别掌握，它们都以光的形式出现，电流都可能有大有小，比较难判断。