电介质的击穿.ppt

表现形式：火花放电，辉光放电，电晕放电，电弧放电2.1汤逊理论——碰撞电离（1）载流子的产生过程（2）电子附着效应（3）碰撞电离理论模型向负极发展的流注过程3.1电击穿1）电子雪崩导致击穿，类似气体2）液体分子振动击穿理论，认为液体和气体击穿的差别在于被加速电子失去其能量的机理有关。3.2通过气泡发生的击穿液体中的气泡放电，放电能量使气泡进一步增多，导致击穿。各种液体的击穿场强随压力变化的关系4.1本征电击穿本征电击穿的说明图电力电缆中产生的水树枝和电树枝现象观测：5.电介质的热击穿气体介质的电击穿低气压放电的伏安特性2.4沿固体电介质表面气体放电沿面放电（沿面滑闪或沿面闪络）：发生于气体与固体介质界面（即固体表面）的放电现象。试验特点：1）明显低于纯气隙的放电电压。2）与固体介质表面状况密切相关，如湿、污。3）与电压种类有关。冲击—高频—直流—50Hz。4）与电极的布置，即电场的均匀度有关。改善措施：改善沿面电场分布，避免表面沾污，延长沿面距离。气体介质的电击穿XHP1-240耐污型绝缘子剖面图XHP1-240耐污型绝缘子电场分布图XHP1-240耐污型绝缘子电位分布图实验观察结果：正电极附近形成分枝状通道负电极附近形成直通道放电脉冲宽度随电压增加而增大气体介质的电击穿液体介质的电击穿3.液体介质的电击穿液体介质的电击穿3.3通过悬浮粒子产生的击穿悬浮粒子介电常数大，受力集中到场强高的地方，形成小桥，导致击穿。杂质粒子在电场集中地方的堆积4.固体介质的电击穿固体介质的电击穿实验特征：①击穿场强较高108?109V/m。空气?106V/m②在一定温度范围内，介质击穿场强随温度升高而增大（或变化不大），固体介质与气体介质的区别：①组成固体的原子（离子、分子）不像在气体中那样作任意的布朗运动，而只能在自己的平衡位置附近作微小的热振动。②固体原子的彼此接近，使分立电子能级变成能带，当满带电子获得足够能量穿越禁带时，发生电离，故禁带能量（宽度）相当于电子的电离能。固体介质的电击穿固体介质电击穿理论是在气体放电的碰撞电离理论基础上建立起来。与气体中电子和分子等的碰撞类似的过程是固体中电子与晶格波的相互作用。按击穿发生的判定条件不同，电击穿理论可分为两类：①以碰撞电离开始为判据——本征电击穿②以电离开始，电子数倍增到一定数值，足以破坏介质绝缘状态为判据——“雪崩”击穿固体介质的电击穿击穿时电子（q）单位时间从电场EB获得的能量：则有：m*为电子有效质量，?为电子的平均自由行程时间（松弛时间）①温度升高、电子与晶格碰撞频繁，平均寿命愈短，晶体的击穿场强升高。②杂质会引起晶体点阵发生畸变，使得电子与晶格的碰撞机会增多，使击穿场强增高。③EB一般与试样厚度无关，但当试样的厚度极薄，小于电子的平均自由程时，电子尚未充分加速就达电极，使介质击穿场强增高。固体介质的电击穿固体介质的电击穿4.2“雪崩”击穿强场下隧道电流随场强增大而迅速增大。隧道电流与禁带宽度密切相关，禁带狭窄时，较低场强下有很大隧道电流。由于电介质禁带宽度较宽，故场强低于109V/m时，难以发生隧道击穿。（1）隧道击穿由于隧道效应使介质中电流增大，介质失去绝缘性能的现象。固体介质的电击穿（2）碰撞电离击穿电子的四十代增殖理论：由阴极出发的初始电子，在其向阳极运动的过程中，1cm内的电离次数达到?=40次，产生2?=1012个新电子时，介质便发生击穿。介质厚度很薄时，碰撞电离不足以发展到四十代，电子崩已进入阳极复合时，介质就不能击穿，此时介质击穿场强将要提高。电极的电子发射固体介质的电击穿4.3聚合物中的空间电荷及击穿模型（1）产生方式电导——介质中电荷的移动注入——电极发射电荷捕获——捕获运动电荷在聚合物链上不连续的区域内(陷阱)（2）同极性与异极性空间电荷固体介质的电击穿（3）陷阱能态密度与分布对空间电荷的影响电极注入的电荷被陷阱捕获形成空间电荷分子结构与聚集态、杂质等对陷阱分布影响大注入电子被俘获—释放—迁移—再俘获，在介质中形成大量空间电荷如：LDPE在30~50oC，无陷阱，无空间电荷HDPE在30oC，有陷阱，阴极积累负空间电荷测试方法：陷阱态密度与分布测量——TSC介质空间电荷分布测量——压力波、电声脉冲固体介质的电击穿（4）聚合