固體電介質的絕緣特性

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來源：固體電介質的絕緣特性日期：2013-01-29 08:39:37 人氣：標簽：固體電介質的絕緣特性

固體介質廣泛用作電氣設備的內絕緣，常見的有絕緣紙、紙板、云母、塑料等。高壓導體總是需要用固體絕緣材料來支持或懸掛，這種固體絕緣稱為絕緣子，而用于制造絕緣子的固體介質有電瓷、玻璃、硅橡膠等。高壓絕緣子從結構上可以分為以下三類。

1.（狹義）絕緣子
        用作帶電體和接地體之間的絕緣和固定鏈接，如懸式絕緣子、支柱絕緣子、橫擔絕緣子等。電工陶瓷絕緣子在絕緣子的發展歷史中占據了主導地位，鋼化玻璃目前僅用于盤形懸式絕緣子，由環氧引撥棒和硅像膠傘裙護套構成的合成絕緣子是新一代的絕緣子，具有強度高、重量輕、耐污閃能力強等明顯優點。

2.套筒
        用作電器內絕緣的容器，多數由電工陶瓷制成，如互感器瓷套、避雷器瓷套及斷路器瓷套等。

3.套管
        用作導電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣件，如穿越墻壁的穿墻套管，變壓器、電容量的出現套管等。

      與氣體、液體介質相比，固體介質的擊穿場強較高，是非自恢復絕緣，不像氣體、液體介質那樣能自行恢復絕緣性能。每次沖擊電壓下固體介質發生部分損傷，留下有不能恢復的痕跡，如燒焦或熔化的通道、裂縫等，多次作用下部分損傷會擴大而導致擊穿。這種現象即為固體介質的累積效應。固體介質擊穿的特點是擊穿場強與電壓作用時間有很大的關系。隨電壓作用時間的不同，固體電介質的擊穿有熱擊穿、電擊穿和電化學擊穿三種形式。

1.電擊穿
        電擊穿的主要特征是：擊穿場強高（大致在5-15MV/CM范圍），實用絕緣系統是不可能達到的。均勻電場中電擊穿場強反映了固體介質耐受電場作用能力的大限度，所以，通常稱之為耐電強度或電氣強度。
2.熱擊穿
        如果介質中產生的熱量總是大于散熱，則溫度不斷上升，造成材料的熱破壞而導致擊穿。熱擊穿所需時間較長，常需要及個小時，即使在提高試驗電壓時也常需要好幾分鐘。電介質的熱擊穿與材料的性能、絕緣結構及電壓種類、環境穩定等有關。如在直流電壓下，正常未受潮的絕緣很少發生熱擊穿。交流電壓的頻率提高時，熱擊穿的可能性比工頻時大得多，如中頻感應加熱設備的電容器，一般需要在夾層中通冷卻水加以冷卻。
3.電化學擊穿
       對絕緣施加電壓幾個月甚至幾年后，擊穿場強仍在下降，這是由于介質長期加電壓引起介質劣化。介質劣化的主要原因往往是介質內氣隙的局部放電造成的。介質中可長期存在局部放電而并不擊穿。局部放電產生的活性氣體，如O3，N0等，對介質將產生氧化和腐蝕作用，此外由于帶電粒子對介質表面的撞擊，也會使介質受到機械的損傷和局部的過熱，導致介質的劣化。然后或快或慢地隨時間發展至固體介質劣化損傷逐步擴大，之時介質擊穿。
       因此，在設計時，應使絕緣在工作電壓下不發生局部放電，一是盡量消除氣隙的尺寸，二是設法提高空穴的擊穿場強。如鋼管油壓電纜中用高壓油來消除電纜絕緣層中可能出現的氣隙，就是一個應用實例。