固体电介质树枝化击穿soliddielectricbreakdownduetotreeing
data/attachment/portal/201111/06/150602v3p0abad455lsvdi.jpg固体电介质树枝化击穿
在高电场强度作用下，在绝缘中某一区域内形成的树枝状局部损坏。在电场的持续作用下，树枝状微通道顺着电场方向贯穿整个绝缘。它往往是决定绝缘寿命的主要因素。雷电是人们最早熟悉的树枝化击穿。后来在含有空气隙的固体绝缘中和油浸纸绝缘中也发现树枝化击穿。树枝都是起始于绝缘中电场集中的地方。在干燥介质中，引发和发展主要是电场强度的作用，称为电树枝。脉冲电压和接地短路也能产生电树枝。在潮湿的介质中，在电场强度比较低的条件下，经过电场的长时期作用也能产生树枝，在树枝的扩展过程观测不到放电，称为水树枝。如果介质中含有杂质和水分或化学溶液进入介质中，在低电场的长期作用下，产生有颜色的树枝，称为电化学树枝。因为水树枝和电化学树枝的引发机理相似，习惯上也可统称为水树枝。电树枝的通道是空心的，直径约为10μm，在透明固体中可用显微镜观测其形状和长度，轮廓清晰。图中所示为高能电子注入有机玻璃，接地短路形成的电树枝。而水树枝的光学观测是非常模糊的，没有分枝，它是由微小的水滴及连接它们的水丝组成。当水分跑出之后树枝消失，浸水之后又能重现。电化学树枝根据介质中渗入的化学成份可出现各种颜色。有些水树枝是生长在一个核心上的，当核心分别含有铁、铝和硫时，电化学树枝的颜色分别是褐棕色、蓝色和绿色。见图上所示是交联聚乙烯中从铁粒子上生长的水树枝。已经提出了多种树枝引发机理解释电树枝的特性。引发电树枝的因素很多：电子和空穴的注入;热电子的作用;周期性麦克斯韦应力引起的机械疲劳性开裂和介质的局部固有击穿等。但发散性的高电场是树枝产生的必要条件。解释水树枝形成的机理也是多种多样的，尚无统一看法。归结起来都是说明在水树枝的形成过程中，材料如何发生开裂型的机械破坏，或者水树枝通道的壁如何发生氧化等。
data/attachment/portal/201111/06/1506026no3afr0wojncczs.jpg固体电介质树枝化击穿
树枝化的危害性已经引起严重关切，防止绝缘树枝化成为提高绝缘工作场强和可靠性最关键的问题之一。