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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。- ~" j: J( K0 @* t) ?
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!
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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。
3 q3 }5 q) \* j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:. w+ K( I! h* ~) C
电势仿真:
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/ ]# C9 _; V2 Q: s+ ^+ U4 Z! `电场仿真:" W1 {6 k" {: Z2 p. S
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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!
2 g7 E( M S$ X1 N+ }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!
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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。
! L) S3 |# i1 R; n1 P2 Y* X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)。
$ g8 R6 V# K2 r' C% I: m8 A这个是什么意思呢?. Y% [0 w7 g: D7 [* u
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”。
. ?, D/ G* s; O7 e8 g) _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。
1 R! S" L4 ^! D' {* O2 M* y" o) V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)。
1 V/ r- p) ~1 L8 A* K) k2 ?: C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。
% _7 Q. h1 y3 V, s9 s7 g9 s1 P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。
& _( D! i3 h: @# a4 y r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:0 @1 g3 T$ V) ^9 p: V! J" {
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3 J1 s9 q; O. j% I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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