电化学击穿

聚合物在高压电场作用下发生介电击穿的机理

电化学击穿（electrochemical breakdow）是聚合物在高压电场作用下发生介电击穿的一种机理。聚合物表面或内部存在气泡，其中的气体在高压电场作用下，首先发生电离放电，被电场加速的电子和离子轰击聚合物表面，产生的热量引起高分子的热降解，放电生成的臭氧又使聚合物氧化老化，进而导致材料被击穿。

原理及特点

电力设备的绝缘内部常常因为含有气泡或缝隙而使电场发生畸变，由于空气的介电系数又比其他介质的介电系数小．气泡内所承受的场强更大，所以气泡在电场强度比较大时，很容易首先发生游离，出现局部放电，游离产生电子，电子又在电场中获得能量，撞击介质，这样一方面增加介质损耗，另一方面又继续加剧游离，在空气游离的过程中还会产生出臭氧和氧化氮等气体，这些气体起着腐蚀介质的作用。如此不断地循环发展下去，在电、化学等因素的综合作用之下，绝缘逐渐劣化变质，性能下降，最终被击穿。这种现象称作电化学击穿。

电化学击穿的特点是：电压作用的时间相当长（几个月或若干年），击穿是受到日积月累的腐蚀的结果；且往往在设备的运行电压下产生；它通常出现在电气设备的固体绝缘中，特别是耐游离性能差的有机绝缘材料中。

产生原因

引起电化学击穿的直接原因是绝缘内部的局部放电。

因为局部放电时会产生臭氧，很容易使材料发生臭氧裂解；局部放电时会产生氮的氧化物，它与潮气结合生成硝酸，发生腐蚀作用；局部放电产生的高速粒子对绝缘材料的分子链轰击，发生撞击裂解；局部放电还使介质损耗增大．材料局部发热，加速材料耐电性能劣化，最后导致绝缘体在无异常升高的电场强度下被击穿。

影响因素

影响固体介质击穿的因素比较多，主要有以下几种：

(1)电压作用时间。电压作用时间较长时，热的过程起决定性作用。电压作用时间越长，其击穿电压越低。在使用时应注意，很多有机绝缘材料的短时电气强度很高，而其耐局部放电性能往往很差，以致长时间电气强度很低。因此，在不可能用油浸等方法来消除局部放电的绝缘结构中（如高压电机），则需要采用特别耐局部放电的无机绝缘材料（如云母等）。

(2)温度。固体介质周围温度越高，散热条件越差，热击穿电压就越低：不同材料的转折温度不同，即使同一介质材料，厚度越大，散热越困难，热击穿电压就越低，即在较低温度时就出现热击穿。因此，应改善绝缘的工作条件，加强散热冷却，防止臭氧及有害气体与绝缘介质接触等。

(3)电场均匀程度。均匀致密的介质，在均匀电场中的击穿电压较高，且与介质厚度有直线关系；在不均匀电场下，击穿电压随介质厚度增加而下降，当厚度增加时，散热困难，可能出现热击穿，故增加厚度的意义更小。实际工程中使用的固体介质往往很不均匀致密，即使处于均匀电场中，由于含有气泡和杂质或其他缺陷都将使电场畸变，气泡中先行游离，也会逐渐损害到固体介质。

(5)累积效应。在不均匀电场中，当外施电压较高而作用时间较短时，特别是在雷电等冲击电压作用下，虽然已发生较强的局部放电，但由于电压作用时间较短，尚未形成贯穿的放电通道，只是在介质内形成局部损伤或不完全击穿；在多次冲击或工频试验电压下，一系列的不完全击穿将导致介质的完全击穿，反映出随着施加冲击或丁频试验电压次数增多，固体介质的击穿电压将下降的现象。

(6)机械负载。固体介质在使用时可能受到机械负载的作用，使介质发生裂缝，使击穿电压显著降低。

(7)有机固体介质在运行中因热、化学等作用，可能变脆、开裂或松散，失去弹性，从而使击穿电压下降。

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