聊聊硅橡胶产品击穿的过程

小刘-到

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。
# _$ j6 M! M- i* D- _3 X% ^- h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。
9 p: S3 Z: \( Y# k4 I$ B$ u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：
电势仿真：

: D0 p4 S8 y1 {3 @1 m5 [/ x: u电场仿真：

2 _( P& y: `( W" e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！
& \1 u7 ~2 A) s* @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。
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）。
这个是什么意思呢？
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”。
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。
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）。
+ u/ U) D8 @7 T( `' P" i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。
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。
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：


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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？

心雨

需要学习啊

小刘-到

心雨 发表于 2021-4-16 07:21
! A, p, m9 }9 j5 f0 k需要学习啊

) j' z3 I$ H- g% {* }  e" {# x1 ^一通乱分析，不知道对不对，朋友发表下意见撒

心雨

小刘-到 发表于 2021-4-16 08:02
一通乱分析，不知道对不对，朋友发表下意见撒

/ Z( E  ?+ A/ V4 V8 I7 X没有一点意见，不懂啊！

bc0713

不明觉厉，但是楼主绝对是个善思考的技术匠人，前途无量

小刘-到

bc0713 发表于 2021-4-16 09:42
- b# M- _( ^' `; U2 y7 v不明觉厉，但是楼主绝对是个善思考的技术匠人，前途无量

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。

搞笑促进剂

顶楼主，向楼主学习。

小刘-到

搞笑促进剂 发表于 2021-4-16 09:53
顶楼主，向楼主学习。

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。

337900398

耐电弧和耐电压是连个概念

小刘-到

337900398 发表于 2021-4-16 11:50
耐电弧和耐电压是连个概念

对的！朋友！
$ y2 @, M$ f( W知道就多说点呀！学习学习！我在想咋改进比较好呢！
; n# b  K0 b2 ?& ~1 V8 H0 _谢谢！