固体电介质击穿电压试验仪的击穿理论（固体电介质击穿电压的因素）

1、电击穿理论：

固体介质电击穿

理论建立在气体放电的碰撞电离理论基础上。气体碰撞电离理论指出，击穿场强与电子的自由行程有关，气体密度增加时，电子自由行程减少，电子无法获得足够的能量，

固体电介质击穿电压试验仪的击穿理论（固体电介质击穿电压的因素）

击穿场强

相应升高。固体的密度约是空气的

2000倍，如果把固体看做是气体压缩2000倍的产物，那么固体内部电子自由行程就比气体中电子自由行程小2000倍，固体的

击穿场强

大致比空气高

2000倍,这一估算结果与试验结果相差不大。所以，以气体碰撞电离模型为出发点来说明固体

电击穿

现象是有根据的。

固体电介质电击穿按照击穿发生的判定条件不同，可以大致分为两类，一类是以碰撞电离作为击穿判据的碰撞电离理论，另一类是以电离开始后，电子数目倍增到一定数值，足以破坏介质绝缘状态作为判据的雪崩

击穿

理论。

碰撞电离理论是指固体电介质内部导带中含有的自由电子在外加电场的作用下做加速运动，这些运动的电子与晶格发生碰撞，同时把本身的能量传递给晶格，引起晶格振动。当电子从电场获得的能量大于碰撞晶格时失去的能量，高能电子撞击晶格形成电离，产生电子，电介质内部的自由电子数目逐渐增加，最终形成贯穿两极的通道，介质发生击穿。

雪崩击穿理论是指介质中碰撞电离发生后，电子一面向阳极运动，一面发展碰撞电离，介质中的电子数目呈指数规律增长，产生

“电子雪崩”。当电子雪崩发展到一定的程度，传递的能量足以破坏介质的晶格结构时，介质发生击穿。赛兹通过计算发现，当电子经过40次碰撞，也就是说，阴极发出的初始电子，在向阳极运动的过程中，1cm内的电离次数达到40次，介质便开始发生

击穿

，这个理论也称为

“四十代”理论。

伴随着对固体电介质击穿理论更加深入的研究，一些科研工作者对于固体电介质的击穿进行了一系列的试验探究并提出了一些新颖的观点。

在低温下，

IedaM验证了电子崩

击穿

机理。电子的自由行程会在很大程度上影响聚合物的

击穿场强

数值，聚合物分子密度变大会减小聚合物内部电子的自由行程，一旦电子自由行程减小，电子在电场作用下获得的能量减小，这就明显提高了聚合物材料的

击穿场强

。

电击穿

主要有以下特点：一是

击穿电压

与介质所处的环境温度几乎无关；二是除

击穿

时间极短的情况外，击穿电压与电压作用时间几乎无关；三是介质本身发热不明显；四是

击穿电压

受电场的均匀程度影响较大。

2、热击穿理论：

在长期工作电压的作用下，固体聚合物内部会产生热量，同时也向周围环境散发热量，当介质处于低温且散热好的环境下，介质的发热量与散热量可以维持动态平衡，聚合物内部的热量不会累积，这个状态叫做介质的热稳定状态，此时聚合物的温度维持在一个相对稳定的水平。当介质本身的发热量大于散热量，介质内部的发热与散热失去平衡，热量会不断积累，温度不断上升。在电场作用下，由于介质内部的极化和传导电流会引起聚合物材料的电能损耗，会使电介质内部温度上升，并且使介质的损耗增大，发热量继续增加，如此的恶性循环，最终导致聚合物分解、熔化、碳化或烧焦，进而失去其绝缘性能而发生击穿，这种形式的击穿称之为

热击穿

。

热击穿通常出现在介质热循环不通畅的地方，而且其击穿行为发生的速度相比于

电击穿

慢很多，通常出现在几秒或者几十秒左右。伴随着介质内部温度的不断升高，介质电导上升致使击穿电压等级大幅度下降。聚合物热

击穿场强

大约是

10

4

～

10

5

V

/cm，温度与电压作用时间是其最为主要的影响因素。

3、电化学击穿理论：

在长期工作电压的作用下，固体聚合物内部会产生局部放电现象，这使得聚合物的绝缘性能逐渐劣化、电气强度逐步降低最终发生

击穿

的现象称为

电化学击穿

。在聚合物即将击穿时，由于劣化处缺陷的存在，导致该处温度升高进而出现

热击穿

，也会因聚合物劣化后电

气强度

大幅度降低而发生电

击穿

。局部放电是聚合物局部出现气隙或气泡而造成放电的现象。聚合物内部出现局部放电现象有以下三种原因。一是在局部放电过程中产生对聚合物有腐蚀和氧化作用的

O3、NO和NO2等气体；二是放电过程中带电粒子轰击聚合物，聚合物局部温度上升，加速聚合物的氧化并使其局部电导和介质损耗增加；三是带电粒子的撞击导致分子内部结构发生破坏。局部放电引起的这几个因素严重影响着聚合物（如纸、布、漆及聚乙烯材料等）的电学性能。

ZJC-50KV击穿电压试验仪/ZJC-100KV电压击穿试验仪