电介质老化与击穿场强：原理与应用

当施加于电介质的电压增加达到某一临界值U_j（击穿电压）时，通过电介质的电流剧增，电介质被击穿。电介质击穿后，完全丧失它固有的绝缘性能，转变成为导体（对气体、液体介质，外施电压除去后，绝缘还可能恢复）。电介质被击穿时的电场强度E_j称为击穿电场强度或抗电强度。U_j与E_j间存在如下简单关系：

式中 d——击穿处电介质的厚度（cm）；

U_j——击穿电压（kV）；

E_j——击穿电场强度（kV／cm）。

有关气体、液压和固体电介质的击穿，将在本章后几节中介绍。

在电介质中，由于电场、热、化学、机械等的作用，其绝缘性能逐渐变坏，这一过程可能是可逆的，即在电压消除后，可恢复到原来的绝缘状态；也可能是不可逆的，即在电压消除后，介质不再恢复它原来的绝缘特性。可逆过程称为介质疲劳，不可逆过程则称为介质老化。(www.xing528.com)

使介质发生不可逆的老化过程可能有下列原因：

1）过热。过热的原因有：①由其他热部分传来的热量；②介质损耗或不均匀介质的局部损耗产生的局部过热（在高频下可能性大）。

2）化学作用。由于高温及强电场作用使电极和电介质接触处的空气间隙或介质内部气泡发生局部放电，产生臭氧、氮的氧化物等腐蚀电介质。

3）机械损伤。由于机械碰撞及温度系数不同造成的应力引起的机械损伤，或介质不均匀及电极边沿处电场集中形成局部过电压，也会引起机械损伤。

以上各种原因可能在介质中同时存在，也可能在一定条件下，从一种形式过渡到另一种形式。例如，过热过渡到化学作用和机械损伤；化学作用过渡到机械损伤等。