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聊聊硅橡胶产品击穿的过程

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发表于 2021-4-15 16:15:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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楼主是搞中压电缆附件(硅橡胶制品)的,通过对各种类型产品的耐压试验数据统计分析,发现一个现象,很有意思,值得研究一下。7 j  M6 s' b. p/ U" f8 g
先上图,是其中典型产品在耐压试验被击穿时的剖视图。像这种爬电一段距离后击穿的占耐压试验的绝大多数,直接击穿的非常少!
& m$ j' l# a( a  W$ W) @% \ 击穿产品剖视图.jpg 0 @( A1 `3 X* r% [
通过图片,可以清晰看到产品在击穿过程中留下的击穿路径。2 i. S5 d: @/ m6 x- i: @
本来吧,这就是一个稀疏平常的产品试验不合格的例子,但是楼主做了一下仿真,如下图:/ ?) Z# U8 i3 K/ o+ g$ y4 |
电势仿真:' P* _* L# o3 m/ k+ J' ^) [: \
电势分布.jpg
9 F7 U  t/ V- F+ b6 w电场仿真:' B$ S# ?2 t" o( V! |5 I2 Z
电场强度分布.jpg
! |( {# h) ~& D* [. {由图中可以看到,击穿点,不是电场强度最大的点,按理来说,是电场强度最集中的位置,最容易被击穿才对呀!- x. Z+ |( }0 N! d$ z2 W7 {6 V
楼主就这个问题,百思不得其解,想了几年,都没有想明白,特来请教论坛的各位前辈、同行、大拿!2 J. g1 |1 I% i. M, x% D! W1 h4 U9 h

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光问问题,不提自己的思考和观点,不是真正的思考和学习,下面说说楼主的观点。
* a" b8 S* h+ i楼主想不通呀!在漫无目的查资料的过程中,发现一个重点:化学键的作用力远大于分子间的作用力(范德华力)。; o+ p5 p  {) f4 a3 _0 x$ u
这个是什么意思呢?
  t1 x, w# F$ w& a9 c这就得说到电能传递的本质:是能量传递的一种方式。产品被击穿,换一个角度看,就是电能沿着击穿路径在向前传递。这里的“向前”,是特指哪个方向或路径的传递阻力小,就往哪里传递,这个方向或路径,就是相对意义上的“向前”。2 a. ^+ }# h* ^; P2 p+ |
在微观上来讲,电能传递的过程,沿途的电子发生能级跃迁,从低能级跃迁到高能级,高能级的电子与邻近的电子作用力增大,由同性相斥的原理,将邻近电子从低能级跃迁到高能级,自身回迁到低能级。如果电能传递持续的话,就是持续的跃迁过程。
$ j( Q, g+ Z5 J: u7 O' B. g在电缆附件试验时,电缆附件本体是交联状态的有机高分子,可以理解为一个整体,配合面为不同材质配合,相互之间的力为分子间作用力(范德华力)。0 T& i4 H8 z6 W$ X! y2 t
耐压试验时,虽然电缆附件本体内部电场强度高,但是要实现电能的传递,需要破坏化学键,才能实现电能的传递;反观配合面为范德华力,只要作用于分子上的电场应力,大于分子间的范德华力,就可以实现电能的传递,因此配合面发生爬电相对于电缆附件直接击穿,要简单得多。$ `  u( p- b9 V4 M" E9 d9 `. e
当配合面出现爬电,产品内部场强分布并未发生变化,但是爬电时,电能转化为光能(拉电弧)、热能(温度升高),由于内部密闭,并最终都转化为热能,能量在配合面的转换,导致配合面温度迅速升高,而绝缘材料的特性,是随着温度的升高,绝缘性能下降。因此,当放电转化的热能使绝缘性能下降到极限值以下后,产品被击穿。9 f% ]+ ~0 T4 w$ b2 n5 [; ?) f
宏观上来看,现象就是试验时有“滋滋”的放电声,持续一段时间后击穿,产品表面是爬电一段距离击穿,如下图:
' x7 b3 ~5 Z" y2 Q4 S 击穿点.jpg
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; k9 `3 M! a* I( b话说回来,楼主上述的解释,可能是正确的分析过程,也有可能是为了解释现象而把资料进行自圆其说的整合分析,因此抛砖引玉,请论坛的朋友们、同行们、大拿们分析分析,产品击穿的过程,究竟是怎样呢?
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发表于 2021-4-16 07:21:49 | 显示全部楼层
需要学习啊
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 楼主| 发表于 2021-4-16 08:02:24 | 显示全部楼层
心雨 发表于 2021-4-16 07:21
& w. U- b7 H  I+ G- U9 z8 q7 A需要学习啊
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一通乱分析,不知道对不对,朋友发表下意见撒
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发表于 2021-4-16 08:18:38 | 显示全部楼层
小刘-到 发表于 2021-4-16 08:02
( g7 T. c) U2 X, Z( T9 R一通乱分析,不知道对不对,朋友发表下意见撒
! j1 \, I7 V! W! L' A/ t( z
没有一点意见,不懂啊!
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发表于 2021-4-16 09:42:00 | 显示全部楼层
不明觉厉,但是楼主绝对是个善思考的技术匠人,前途无量
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 楼主| 发表于 2021-4-16 09:48:15 | 显示全部楼层
bc0713 发表于 2021-4-16 09:42  u% I5 `! o0 Z
不明觉厉,但是楼主绝对是个善思考的技术匠人,前途无量

, k( }6 K- I' V. }. H 可能我是个吹水的呢!因为这个问题,确实困扰我很久了!有过解决方案,就是把硬度加高,可以提高界面压力,进而使界面不容易爬电,问题是硬度高了以后,安装阻力增大,对于施工来说,不是啥好办法呀,虽然现在行业内大量使用此办法。
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发表于 2021-4-16 09:53:23 | 显示全部楼层
顶楼主,向楼主学习。
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 楼主| 发表于 2021-4-16 10:04:26 | 显示全部楼层
搞笑促进剂 发表于 2021-4-16 09:53, V/ W' O% h7 N4 k; n
顶楼主,向楼主学习。
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朋友,我是使用方,您是专业的材料方,从材料的角度,有没有建议或意见可以分享下,如何提高界面的抗爬电能力呀!好像这个叫抗漏电起痕性能。
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发表于 2021-4-16 11:50:22 | 显示全部楼层
耐电弧和耐电压是连个概念
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 楼主| 发表于 2021-4-16 16:10:45 | 显示全部楼层
337900398 发表于 2021-4-16 11:50
6 K; ?5 g, k: {6 v耐电弧和耐电压是连个概念

- {4 V: O0 C2 M$ ~: z对的!朋友!7 s/ x+ x* g1 n4 H. _8 }0 @
知道就多说点呀!学习学习!我在想咋改进比较好呢!
% M5 R. Y. h3 Y1 T3 r谢谢!
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