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固体电介质的击穿形式

时间:2022-11-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:固体电介质的电击穿过程,是因电场破坏介质晶格结构导致击穿。当介质损耗很小,又有良好散热条件,以及介质内部不存在局部放电时的击穿通常为电击穿。固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用,其绝缘性能以及其他性能的劣化,称为绝缘的老化。此外,电化学击穿是在其绝缘性能下降之后的击穿,其击穿电压要比电击穿和热击穿的击穿电压低,所以对固体电介质的老化和由于老化引起的电化学击穿应予以足够的重视。

固体电介质有三种击穿形式。不同形式的击穿过程不同,击穿场强和击穿时间也不同。

1.电击穿

固体电介质的电击穿过程,是因电场破坏介质晶格结构导致击穿。电击穿的主要特征是:击穿电压高(相对于另外两种击穿形式);击穿过程极快;击穿前发热不显著;与环境温度无关。当介质损耗很小,又有良好散热条件,以及介质内部不存在局部放电时的击穿通常为电击穿。

2.热击穿

当固体电介质加上电压, 由于损耗而发热,介质温度升高,而介质的电阻具有负的温度系数,即温度升高电阻变小,这又使电流进一步增大,发热也跟着增大,直至达到某个温度时,发热量等于散热量,达到热的平衡,温度不再升高,介质不击穿。然而,当电压升高至某一临界值(称为临界热击穿电压)时,在所有温度下,发热量总是大于散热量,因此介质温度将持续上升,引起介质的局部分解、熔化、烧焦等,使介质击穿,这就是热击穿。由于热击穿是在温度升至很高情况下导致的,这当然需要一定的电压作用时间。

热击穿的主要特点为:发生热击穿时,介质温度(尤其是击穿通道处的温度)特别高,击穿电压与电压作用时间、周围温度以及散热条件有关。

3.电化学击穿

固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用,其绝缘性能以及其他性能的劣化,称为绝缘的老化。由于绝缘老化而最终导致发生热击穿或电击穿,称为电化学击穿。电化学击穿通常是在长期电压作用以后(数十小时至若干年)逐步发展形成的,它与固体电介质本身的耐游离性能、制造工艺、工作条件等都有密切的关系。此外,电化学击穿是在其绝缘性能下降之后的击穿,其击穿电压要比电击穿和热击穿的击穿电压低,所以对固体电介质的老化和由于老化引起的电化学击穿应予以足够的重视。

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