液體電介質擊穿

在足夠強的電場作用下，液體電介質失去絕緣能力而由絕緣狀態突變為良導電狀態。純淨液體電介質與含雜質工程液體電介質的擊穿機理不同。對純淨液體電介質，有兩種闡述擊穿過程的理論──電擊穿理論和氣泡擊穿理論；對工程液體電介質的擊穿過程可用氣體橋理論解釋。沿着液體和固體電介質分界面的放電現象稱為液體電介質中的沿面放電，它具有自己的規律性。脈衝電壓下液體電介質擊穿時，常出現強力氣體衝擊波（即電水錘），可用於水下探礦、橋墩探傷及人體內臟結石的體外破碎等。 ^[1] 

液體電介質的分子因電子碰撞而電離是電擊穿理論的基礎。純淨的液體電介質中總會存在一些離子，它們或由液體分子受自然界中射線的電離作用而產生，或由液體中微量雜質受電場的解離作用而產生。對純淨的液體電介質施加電壓，液體中的離子在電場作用下運動而形成電流。電場較弱時，隨電壓的上升，電流呈線性增加。當電場逐漸增強時，由於越來越多的離子已參與了導電，隨着電壓的進一步升高，電流呈現出不十分明顯的飽和趨向。此時液體電介質中雖有電流流過，但數值甚微，液體仍具有較高的電阻率。當電場強度超過1MV/cm時，液體電介質中原有的少量自由電子，以及因場致發射或因強電場作用增強了的熱電子發射而脱離陰極的電子，在電場作用下運動、加速、積累能量、碰撞液體分子，而且以一定的概率使液體電介質的分子電離。只要電場足夠強，電子在向陽極運動的過程中，就不斷碰撞液體分子，使之電離，致使電子迅速增加。因碰撞電離而產生的正離子移動至陰極附近，增強了陰極表面的場強，促使陰極發射的電子數增多。這樣，電流急劇增加，液體電介質失去絕緣能力，發生擊穿。 ^[1] 

純淨液體電介質在電場作用下生成氣泡是氣泡擊穿理論的基礎。當純淨液體電介質承受較高電場強度時，在其中產生氣泡的原因有:①因場致發射或因強電場作用加強了的熱電子發射而脱離陰極的電子，在電場作用下運動形成電子電流，使液體發熱而分解出氣泡；②電子在電場中運動，與液體電介質分子碰撞，導致液體分子解離產生氣泡；③電極表面粗糙，突出物處的電暈放電使液體氣化生成氣泡；④電極表面吸附的氣泡表面積聚電荷，當電場力足夠時，氣泡將被拉長。液體電介質中出現氣泡後，在足夠強的電場作用下，首先氣泡內的氣體電離，氣泡温度升高、體積膨脹，電離進一步發展。與此同時，帶電粒子又不斷撞擊液體分子，使液體分解出氣體，擴大了氣體通道。電離的氣泡或在電極間形成連續小橋，或畸變了液體電介質中的電場分佈，導致液體電介質擊穿。 ^[1] 

工程用液體電介質中含有水分和纖維、金屬末等固體雜質。在電場作用下，水滴、潮濕纖維等介電常數比液體電介質大的雜質將被吸引到電場強度較大的區域，並順着電力線排列起來，在電極間局部地區構成雜質小橋。小橋的電導和介電常數都比液體電介質的大，這就畸變了電場分佈，使液體電介質的擊穿場強下降。如雜質足夠多，則還能構成貫通電極間隙的小橋。雜質小橋的電導大，因而小橋將因流過較大的泄漏電流而發熱，使液體電介質及所含水分局部氣化，而擊穿將沿此氣體橋發生。 ^[1] 

電場和電壓種類對雜質形成小橋的過程有顯著影響。在均勻或稍不均勻的電場中，雜質的影響特別明顯。直流電壓下，雜質逐漸向電極間聚攏，並構成連續小橋，導致擊穿。交流電壓下，雜質雖然也將被吸入電極間隙，但因雜質運動速度小於電極上電壓極性的變動速度，因此在長間隙中難於形成連續小橋。雜質聚集在電極附近，畸變了電場分佈，降低了液體電介質的擊穿場強。在衝擊電壓作用下，雜質來不及運動，它們的影響不如直流電壓下和交流電壓下嚴重。極不均勻電場中，電極間隙中電場強度較強區域內的液體會強烈擾動，雜質不可能形成小橋，它們對液體電介質擊穿的影響較弱。 ^[2] 

沿着液體與固體電介質分界面，在液體電介質中發生的電暈、滑閃、閃絡放電現象。液體電介質中沿面放電的規律性與氣體中沿面放電相似。在液體電介質中發生的放電，不僅使液體變質、劣化，而且放電產生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使某些固體電介質內產生氣泡。在放電的多次作用下，這些固體電介質會出現分層、開裂現象，這時放電就有可能在固體電介質內部發展，絕緣結構的擊穿電壓因此下降。 ^[2]