影响固体介质击穿电压的主要因素分析

1.电压作用时间的影响

若外加电压作用时间很短（如0.1s以下），固体介质就被击穿，此时可能是电击穿，一般来说，因为时间太短，热、化学等影响还不明显。当在交流电压作用下时间较长时（如几秒到数十小时）介质击穿，则热击穿往往起决定作用（这还要看介质损耗的大小和散热条件的好坏）。有时也很难分清，如在常用的工频耐压试验中被击穿时，就会有电和热的联合作用。当电压作用时间很长（几十小时到几年）时击穿，则大多数属于电化学击穿范围。如果需要明确区分，还应根据击穿时的现象和介质的情况具体分析，不能仅以加压时间的长短来区分。浸油电工纸板的击穿电压和加压时间的关系（25℃）如图1-7所示，如以其1min工频击穿电压（幅值）作为100％，则在冲击电压作用下的击穿电压约达300％，且在较宽的时间范围内击穿电压与电压作用时间几乎无关，只有在外施冲击电压极短时（几微秒），击穿电压又升高，这与气体在极短冲击电压下的放电电压会升高的原因相似（因外施电压的时间与放电时间相近）。在长期工作电压作用下，击穿电压仅为工频1min击穿电压的几分之一，这说明由于局部放电对介质的损害而出现了电化学击穿。

2.温度的影响

如图1-8所示为工频电压下电瓷的击穿电压与温度的关系，有一临界温度t₀。当温度大于t₀时，电瓷的击穿电压迅速下降，属于热击穿性质。临界温度不是一个常数，固体介质的厚度越大，散热越困难，临界温度t₀就越低。

图1-7 浸油电工纸板的击穿电压和加压时间的关系（25℃）

图1-8 工频电压下电瓷的击穿电压与温度的关系

3.电场均匀度和电介质厚度的影响

均匀电场中，在电击穿领域内，击穿场强与介质厚度几乎无关，在热击穿领域内，则厚度越大，击穿场强就越小。

在不均匀电场中，即使在电击穿领域内，随着介质厚度的增大，击穿时的平均场强仍将减小。(www.xing528.com)

4.电压种类的影响

同一介质、同一电极布置时，其直流、交流和冲击电压作用下的击穿电压往往是不相同的。冲击击穿电压和工频击穿电压（幅值）之比称为该介质的冲击系数。介质的冲击击穿电压常大于工频击穿电压，其冲击系数常大于1；直流电压下的击穿电压也常比工频击穿电压高得多，这是因为直流电压下的固体介质损耗小、局部放电又弱的缘故。

当加高频电压时，固体介质的高频击穿电压比工频击穿电压要低，这是由于介质损耗更大，局部放电更强，因而引起发热严重，致使介质更易发生热击穿；或者由于局部放电引起的化学变化、发热等损伤绝缘，使绝缘劣化加速，从而导致电化学击穿提前到来。

5.受潮湿的影响

固体介质受潮后，击穿电压下降，下降程度与介质的性能有关。对于不易吸潮的中性介质，如聚乙烯、聚四氟乙烯等，吸潮后击穿电压将下降50％左右；但对于易吸潮的极性介质，如棉丝、纸等纤维材料，吸潮后击穿电压迅速下降，最低可降至干燥时的数百分之一。这是因为介质中含水量增大时，其电导率和介质损耗均迅速增加，很容易造成热击穿。

6.机械力影响

对均匀和严密的固体介质来说，在弹性限度内，击穿电压与其机械形变无关，但是对于某些具有孔隙的不均匀介质来说，机械应力和形变对击穿电压有很显著的影响。机械力可能使介质中的孔隙减少和缩小，从而使击穿电压升高，或者可能使某些原来较完整的介质产生裂缝，导致击穿电压降低。

7.累积效应的影响

固体介质在均匀电场中，特别是在冲击电压作用下，发现有强烈的局部放电，但由于电压作用时间短，没有形成贯穿的击穿通道，仅在固体介质中形成局部损伤或不完全击穿。实验指出，不完全击穿具有累积效应，即介质的击穿电压随着过去承受过的不完全击穿次数的增加而降低。