一、強電場作用下絕緣材料的破壞

• 在強電場中工作的絕緣材料，當所承受的電壓超越一臨界 值V穿時便喪失了絕緣材料性能而被擊穿，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿，V穿稱為擊穿電壓。

• 采用相應(yīng)的擊穿場強來比較各種材料的耐擊穿能力，材料所能承受的最大電場強度稱為材料的抗電強度或介電強度，其數(shù)值等于相應(yīng)的擊穿場強（V/m）： E穿 =V穿/d

影響材料擊穿電壓的因素：

• 材料本身的性質(zhì)：固體介質(zhì)的擊穿同時伴隨著材料的破壞，而氣體及液體介質(zhì)被擊穿后，隨著外電場的撤銷仍然能恢復(fù)材料性能。 

• 外界因素：試樣和電極的形狀、外界的媒介、溫度、壓力等。

電介質(zhì)的擊穿形式：介質(zhì)在電場中擊穿現(xiàn)象相當復(fù)雜，一 個器件的擊穿可能有多種擊穿形式，主要有： 

• 電擊穿 

• 熱擊穿 

• 化學擊穿 

對于任意一種材料，這3種形式的擊穿都可能發(fā)生，主要 取決于試樣的缺陷情況及電場的特征（交流和直流，高頻 和低頻，脈沖電場等）以及器件的工作條件。

二、擊穿形式

1、電擊穿 在強電場的作用下原來處于熱運動狀態(tài)的少數(shù)“自由電子"將沿反電場方向 定向運動。在其運動過程中不斷撞擊介質(zhì)內(nèi)的離子，同時將其部分能量轉(zhuǎn)給這些離子，當外加電壓足夠高是，自由電子定向運動的速度超過一定臨 界值可使介質(zhì)內(nèi)的離子電離出次級電子，這些電子都會從電場中吸取能量而加速，又撞擊出第三級電子，連鎖反應(yīng)將造成大量自由電子形成 “雪 崩"，導致介質(zhì)的擊穿，這個過程大概只需要10－7－10－8s的時間，因此電擊穿往往是瞬息完成的。

2、熱擊穿

絕緣材料在電場下工作時由于各種形式的損耗，部分電能轉(zhuǎn)變成熱能，使介質(zhì)被加熱，若器件內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大于器件散發(fā)出去的熱量，則熱量就在器件內(nèi)部積聚，使器件溫度升高，升溫的結(jié)果進一步增大損耗，使發(fā)熱量進一步增多，這樣惡性循環(huán)的結(jié)果使器件溫度不斷上升，當溫度超過一定限度時介質(zhì)會出現(xiàn)燒裂、熔融等現(xiàn)象而*喪失絕緣能力，這就是介質(zhì)的熱擊穿。

3、化學擊穿

長期運行在高溫、潮濕、高電壓或腐蝕性氣體環(huán)境 下的絕緣材料往往會發(fā)生化學擊穿，化學擊穿和材料內(nèi)部的電解、腐蝕、氧化、還原、氣孔中氣體電 離等一系列不可逆變化有很大的關(guān)系，而且需要相 當長時間，材料被“老化"，逐漸喪失絕緣性能， 最后導致被擊穿而破壞。

化學擊穿的機理

（1）在直流和低頻交變電壓下，由于離子式電導引起電解過程，材料中發(fā)生電還原作用，使材料的電導損耗急劇上升，最后由于強烈發(fā)熱成為熱化學擊穿； （2）當材料中存在著封閉氣孔時，由于氣體的游離放出的熱量使器件溫度迅速上升，變價金屬氧化物在高溫下金屬離子加速從高價還原成低價離子， 甚至還原成金屬原子，使材料電子式電導大大增加，電導的增加反過來又使器件強烈發(fā)熱，導致最終擊穿。

三、影響抗電強度的因素

（1）溫度 

• 溫度對電擊穿影響不大； 

• 對熱擊穿影響較大，溫度升高使材料的漏導電流增大，損耗增大，發(fā)熱量增加，促進了熱擊穿的產(chǎn)生； 

• 環(huán)境的溫度升高使器件內(nèi)部的熱量不容易散發(fā)，進一步加大了熱擊穿傾向。 

• 溫度升高使材料的化學反應(yīng)加速，促使材料老化，加快了化學擊穿的進程。 

（2）頻率 

• 頻率對熱擊穿有很大的影響，在一般情況下，如果其他條件不變，則E穿與頻率w的平方根成反比，即：

四、抗電強度的測量與應(yīng)用

在特定的條件下進行，國標GB1408規(guī)定了固體電工材料頻擊穿電壓，擊穿場強，耐電壓 的實驗方法。對試樣的尺寸，電極的形狀，加壓方式等都做了規(guī)定。