電介質(zhì)的擊穿

電介質(zhì)作為絕緣材料是針對(duì)一定的電壓而言的。在一定電壓下，當(dāng)介質(zhì)呈現(xiàn)出極微弱的導(dǎo)電性能，其絕緣電阻值很高，通過(guò)介質(zhì)的泄漏電流極小時(shí)，介質(zhì)是絕緣的。但是，隨著外施電壓的升高到某一臨界值后，電介質(zhì)的電導(dǎo)則顯著增大，泄漏電流急劇增加，發(fā)生放電現(xiàn)象，使電介質(zhì)喪失其原有的絕緣性能，將這種放電現(xiàn)象稱(chēng)為電介質(zhì)的擊穿，將發(fā)生擊穿時(shí)的電壓稱(chēng)為擊穿電壓。顯而易見(jiàn)，電介質(zhì)的擊穿特性是電介質(zhì)作為絕緣介質(zhì)的一個(gè)極為重要的特性。通常用擊穿場(chǎng)強(qiáng)E_b (kV/cm)來(lái)表示，也稱(chēng)為絕緣抗電強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱(chēng)絕緣強(qiáng)度。

高電壓與絕緣既是對(duì)立的，又是統(tǒng)一的，二者的對(duì)立為高電壓技術(shù)工作者提供了非常豐富的研究?jī)?nèi)容：一是要分析研究、合理利用各種絕緣材料的絕緣特性，研制各種高抗電強(qiáng)度的新材料等；二是要研究各種過(guò)電壓的產(chǎn)生機(jī)理，以及采用各種限制過(guò)電壓的方法和過(guò)電壓保護(hù)措施，使過(guò)電壓降低或被限制到絕緣的抗電強(qiáng)度以?xún)?nèi)，最終求得高電壓與絕緣的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)的絕緣配合，以保證電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

為了提高電介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，就必須分析和研究各種介質(zhì)在各種不同電壓作用下的擊穿機(jī)理和耐受電壓的規(guī)律。由于不同的介質(zhì)在不同的電壓作用下的擊穿機(jī)理各不相同，影響電介質(zhì)擊穿的因素又是多種多樣，隨機(jī)性強(qiáng)，因此使得對(duì)電介質(zhì)的擊穿特性的研究變得極為復(fù)雜，致使各種形態(tài)的電介質(zhì)的放電機(jī)理至今尚未被人們所揭示，絕緣理論還有待進(jìn)一步完善，許多實(shí)際的絕緣問(wèn)題還必須通過(guò)高電壓試驗(yàn)來(lái)解決，比如，絕緣的抗電強(qiáng)度日前就只能用高電壓試驗(yàn)的方法才能予以確定，而這些正是以后各章具體分析和研究的內(nèi)容。

小 結(jié)

(1)電介質(zhì)的基本電氣特性表現(xiàn)為極化特性、電導(dǎo)特性、損耗特性和擊穿特性，相應(yīng)的物理參數(shù)為相對(duì)介電常數(shù)ε_r，電導(dǎo)率γ、介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ和擊穿場(chǎng)強(qiáng)E_b。電介質(zhì)的這些基本特性在高電壓工程中都具有重要的實(shí)際意義。

(2)電介質(zhì)的極化可分為無(wú)損極化和有損極化兩大類(lèi)。無(wú)損極化包括電子式極化和離子式極化，有損極化包括偶極子式極化和空間電荷極化。夾層極化是空間電荷極化的一種特殊形式，在工程實(shí)踐中具有重要意義。多層介質(zhì)相串聯(lián)的絕緣結(jié)構(gòu)，再加上直流電壓的初瞬(t→0)，各層介質(zhì)中的電場(chǎng)分布與介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成反比；穩(wěn)態(tài)時(shí)(t→∞)的電場(chǎng)分布則與介質(zhì)的電導(dǎo)率成反比，在此過(guò)程中存在吸收現(xiàn)象..

(3)電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)有著本質(zhì)的區(qū)別。電介質(zhì)電導(dǎo)屬于離子式電導(dǎo)，隨溫度的升高按指數(shù)規(guī)律增大；金屬電導(dǎo)屬于電子式電導(dǎo)，隨溫度的升高而減小。

(4)電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下存在損耗，其中氣體電介質(zhì)的損耗可以忽略不計(jì)。在直流電壓作用下電介質(zhì)的損耗僅為由電導(dǎo)引起的電導(dǎo)損耗，而交流電壓作用下電介質(zhì)的損耗既有電導(dǎo)損耗，又有極化損耗。因此，電介質(zhì)在交流電壓下的損耗遠(yuǎn)大于其直流電壓下的損耗。