电气击穿强度试验仪/高压击穿/击穿场强

介电强度试验电气可靠性

电力系统及电气设备的稳定与可靠性在很大程 度上取决于其绝缘，随着电力系统额定电压的提高， 对系统供电可靠性的要求也愈高，系统绝缘在高场 强下正常工作是非常重要的。 中压电力电缆作为电 力系统中的电气设备之一，其损坏的大部分原因是 绝缘层击穿，如常见的热击穿、电击穿和局部放电引 起的击穿等。 而选择电气稳定性可靠的优质绝缘材 料是解决方案之一。

击穿是绝缘材料的基本电性能之一，它决定了 绝缘材料在电场作用下保持绝缘性能的极限能力。 与电缆不同，绝缘材料通常只考虑电击穿。 在较低 温度下，采用消除边缘效应的电极装置等严格控制 条件下得到的电击穿场强，称为介电强度 。 介电强度仅与材料的化学组成及性质有关，是材料的特 性参数之一，反映了绝缘材料耐受电场作用能力的 最大限度，因此可以选择介电强度作为评价交联聚 乙烯（XLPE）绝缘料电气可靠性的试验参数。

1 样品选择

XLPE 绝缘料的耐温等级通常为 90℃ ，电性能 和机械性能优异。 对于没有柔软要求的中压电缆， 绝缘主要采用 XLPE 料。 行业标准 JB ／ T 10437— 2004规定了 35 kV 及以下的 XLPE 绝缘料的型式 试验要求。

35 kV 及以下的交联电缆绝缘料已全实现国 产化，但是业内实际使用的绝缘料有相当一部分仍 采用进口的优质料。 为了选取有行业代表性的样 品，作者采用来自 6 个不同的生产厂家的 10 kV 及 以下化学交联聚乙烯绝缘料（YJ-10）。 按行业内口 碑分为进口优质 YJ-

10 料两家（A1，A2），国产优质 YJ-10 料两家 （ B1， B2）， 国产廉价 YJ-10 料 两 家 （C1，C2）。 对 6 个样品按 JB ／ T 10437—2004 标准 进行了型式试验，结果都符合标准要求。

2 试验程序

绝 缘 材 料 的 介 电 强 度 试 验 通 常 按 GB ／ T 1408. 1—2016《绝缘材料电气强度试验方法 第 1 部 分：工频下的试验》 ［3］ 进行。 此标准规定了使用变 压器油作为媒质时测试绝缘材料短时介电强度的试 验方法。 例行的质量控制试验通常取 5 次试验的中 值作为介电强度的试验结果。 然而尽管介电强度是 绝缘材料的特性参数，但试验数据总带有一定的随 机性和分散性，进行电气可靠性研究时，确定最小样 本容量以及对试验结果的分析评定应当用统计学的 方法进行。

同型 式 试 验 的 要 求 一 致， 本 试 验 按 GB ／ T 1408. 1—2016 在室温下进行，采用厚度（1±0. 1）mm 的已交联试片，垂直放置的上下等直径 25 mm 圆柱 电极，周围媒质选择新鲜的变压器油，连续升压速率 为 2 000 V／ s。 按大样本里面最小样品数量，试验 击穿点选择 60～70 个之间。 得到了 6 个 YJ-10 绝缘 料的介电强度试验结果。

3 估计 Weibull 分布参数

Weibull 分 布 是 瑞 典 科 学 家 Weibull （ W. Weibull）1951 年在分析材料强度及链条强度时推导 出的一种分布函数。 由于 Weibull 分布对于各种 类型的试验数据拟合能力很强，例如指数分布只能 适用于偶然失效期，而 Weibull 分布对于浴盆曲线 的三个失效期都能适用，适用性广、覆盖性强。 在疲 劳可靠性分析方面有着广泛应用。

Weibull 分布具有三个分布参数，通过三个分 布参数的不同组合，可以得到各种形状的曲线，能 描述各种不同的分布类型。 如形状参数 α＜ 1 时， Weibull 分布可描述伽玛分布；当 α ＝ 1 时，可描述 指数分布；当 α ＝ 2 时，可描述瑞利（ Rayleigh） 分 布；当 α ＝ 3. 6 时，Weibull 分布的概率密度函数是 严格的对称图形，可描述正态分布曲线。 因此一 般认为大多数随机变量或实验统计数据都服从 Weibull 分布。

Weibull 分布在描述失效模式方面具有更大的 灵活性，形状参数 α 可给出失效机理［7］ 。 当形状参 数 α＜1 时，产品的失效率随时间逐渐减小，为早期 失效；当 α＝ 1 时，产品的失效率不随时间变化，等于 常数，为偶然失效；当 α＞1 时，产品的失效率随时间 逐

渐增大，为耗损失效。 其中当 1. 0＜α＜4. 0 时，失 效原因可描述为侵蚀失效或大多数样品失效；α ＞ 4. 0 时，为快速耗损失效，可怀疑材料存在固有属性 限制、宏观制造过程缺陷、制造过程和／ 或材料中的 微小易变性等问题。 在设计寿命期如果出现大的 α 值应给予重视，因为它表示此时整个系统存在全 失效的风险。

绝缘材料的电击穿可看做电应力集中源导致的 材料疲劳失效，实验数据总带有一定的随机性和分 散性。 经过多次的实验研究认为，绝缘材料的电击 穿用 Weibull 分布规律来描述是比较合适的。

若电场强度 E 是一个非负的随机变量，F（E）为 单位体积绝缘材料在电场强度升到 E 时发生击穿 的概率［2］ ，则电场强度升到 E 时不发生击穿的概率 为 1－ F（E），记作 P（E）＝ 1－ F（E）。 F（E）和 P（E） 用三参数 Weibull 分布函数表示为

函数 F（E） 对 E 的变化率 f（E），称为 Weibull 分布概率密度，其表达式为

式中：α 为形状参数，或 Weibull 斜率；E0 为位置参 数；β 为比例参数，或尺度参数。

参数 α 和 β 表示 Weibull 分布的分布特征。 α 为形状参数，决定了分布曲线的形状，α 又被称为 Weibull 斜率，是材料内在的表征参数，与材料的质 量有关，可以描述产品的失效机理，表征材料性能， 描述试验材料的性能优劣。 参数 β 不能改变曲线的 变化趋势，但能使曲线的“跨度” 改变，因此决定了 分布的比例或者说尺度，称为比例参数或尺度参数。 E0 取不同数值，f（E） 曲线的形状不会改变，仅位置 在平移，故 E0 称为位置参数。 E0 是击穿的阈值，是 材料的最小寿命，表示电场强度升到 E0 之前，绝缘 材料不会击穿，由于绝缘材料的击穿机理为最小值 失效，所以 E0 值应超过“安全裕度×设计寿命”。

三参数 Weibull 分布的参数估计比较复杂，大 多数估计方法都需要编程计算。 本试验采用了 EXCEL 估计 Weibull 分布参数的方法［8］ ，失效概率采 用中位秩算法，先给出用相关系数优化法求解三参 数 Weibull 分布位置参数的公式，再将该公式利用 MS EXCEL 中的规划求解功能进行求解，求得位置 参数 E0 ，同时利用图表功能求解了形状参数 α 和尺 度参数 β。

4 解析试验结果———Weibull 分布图形

根据表 2 的参数得到了 6 个 YJ-10 绝缘料的 Weibull 分布可靠性概率图（见图 1）、Weibull 分布 失效概率图（见图 2）和 Weibull 分布失效概率密度 函数图（见图 3）。 图 1 中所有绝缘材料的数据点均 拟合成一条由上向下，从右侧渐近于横轴的光滑曲 线，它们与横轴交点的可靠性为 0，即全失效时的 介电强度值 Ef。 图 2 中所有绝缘材料的数据点均 拟合成一条由下向上，从左侧渐近于横轴的光滑曲 线，它们与横轴交点的可靠性为 100％，即失效性为 0 时的介电强度值 E0 。 图 3 中所有绝缘材料的数据 点均拟合成或肥头或肥尾的光滑单峰曲线，这些曲 线近似对称分布，从左右两侧渐近于横轴，它们与横 轴的左侧交点就是 E0 值，右侧交点就是 Ef 值。

5 解析试验结果

5. 1 形状参数 α

由表 2 可知，6 个 YJ-10 绝缘料 Weibull 分布的 形状参数 α 在 2～10 之间，从 A1 到 C2 依次递增，最 小 2. 14，最大 8. 97。 不同的形状参数 α，不仅描述 了绝缘料的不同 Weibull 分布曲线形状，也可分析描述绝缘料失效机理的不同，由此可以区分绝缘料 介电强度性能的优劣。

不同的形状参数 α，使得 6 个绝缘料呈现出不 同的 Weibull 分布曲线形状，将图 3 中 6 个 YJ-10 绝 缘料的 Weibull 分布失效概率密

度曲线图以 A1 的 介电强度峰值 EW中为基准移动，则得到图 4 中峰顶 值重合的 6 条曲线。 可以看出 2≤α≤3 的 A1、A2 和 B1 绝缘料的 Weibull 分布曲线呈峰值偏左的单 峰肥尾形，α 为 4. 56 的 B2 绝缘料的 Weibull 分布曲 线呈近似对称分布，而 6≤α≤9 的 C1 和 C2 绝缘料 的 Weibull 分布曲线呈峰值偏右的单峰肥头形。 这 些不同的曲线形状，体现了介电强度分布的概率密 度区域不同。

不同的形状参数 α，也可分析描述绝缘料失效 机理的不同。 由于 6 个绝缘料的 α＞1，绝缘料的介 电强度失效均可描述为耗损失效，这与实际情况相 符。 其中 A1、A2 和 B1 绝缘料的 1. 0＜α＜4. 0，失效 原因可描述为侵蚀失效或大多数样品失效，意即失 效是击穿电压侵蚀外因引起的大多数样品失效。 B2、C1 和 C2 的 α＞4. 0，除了描述失效原因是耗损失 效外，还暗示为快速耗损失效，可怀疑材料存在固有 属性限制、宏观制造过程、制造过程和／ 或材料中的 微小易变性等问题。 在设计寿命期如果出现大的 α 值应给予重视，因为它表示此时整个系统存在全 失效的风险。

因此，给出了介电强度 Weibull 分布的形状参数 α，就确定了 Weibull 分布曲线形状，也就确定了介电 强度分布的概率密度区域。 形状参数 α 的大小描述 了样品的失效机理，即绝缘料介电强度失效为损耗失 效。 其中，1. 0＜α＜4. 0 的 A1、A2 和 B1 绝缘料的介电 强度失效为大多数样品失效，而 α＞4. 0 的 B2、C1 和 C2 绝缘料的介电强度失效就暗示了是由材料综合性 能较差引起的快速耗损失效，需要给予重视，看其是 否会增大整个系统全失效的风险。 由此可以得出 结论，相对于 A1、A2 和 B1，绝缘料 B2、C1 和 C2 的介 电强度失效机理更多是由材料较劣质引起的。5. 2 尺度参数 β

由表 2 和图 4 可知，6 个 YJ-10 绝缘料 Weibull 分布的尺度参数 β 在 10～40 之间，从 A1 到 C2 依次 递增，最小 11. 52，最大 36. 16。 一般来说，尺度参数 β 不能改变 Weibull 分布的形状，只能影响曲线的尺 度，β 越大，曲线越平坦。 从图 4 可见，6 个 YJ-10 绝 缘料的 Weibull 分布失效概率曲线的宽度随 β 的增 大而增大，但曲线的高度并未单纯随 β 的增大而降 低。 仔细观察图 4 中曲线的形状，可以发现峰的高 度和曲线的宽度与 β ／ α 比值有关（见表 3）。 β ／ α 比 值较小的 B1 和 C2 峰最高最窄，β ／ a 比值最大的 C1 峰低最宽。 这说明，在形状参数 α 不变的情况 下，

尺度参数 β 仅能影响曲线的尺度，而对不同样品 的 Weibull 分布来说，形状参数 α 和尺度参数 β 共 同影响了曲线的分布。 而一旦形状参数 α 确定，分 布的宽度越小，说明 Weibull 分布失效概率区域越 集中，这时就希望有较小的尺度参数 β。5. 3 位置参数 E₀

6 个 YJ-10 绝缘料的位置参数 E0 ，也即击穿电 场强度的最小阈值，有 4 个分布在 30 ～ 40 kV／ mm 之间，有 2 个分布在 14 ～ 16 kV／ mm 之间。 如果行 业各方能确定中压电缆绝缘料 YJ-10 的低工频电 压破坏强度 EL（ac） ，譬如，JB ／ T 10437—2004 标准中 介电强度要求不小于 25 MV／ m， GB ／ T 1408. 1— 2006 标准中要求任何一次试验结果不能偏离中值 15％以上。 如果某 YJ-10 绝缘料的介电强度中值为 25 MV／ m，则试验结果中最小值应不小于 25 ×（1 － 15％） ＝ 21. 25 MV／ m。 如果将 21. 25 MV／ m 作为 YJ-10 绝缘料的低工频电压破坏强度 EL（ac） ，那么 EL（ac）应该为最小阈值 E0 的下限值，则有 E0≥21. 25 MV／ m，那么 6 个 YJ-10 绝缘料中只有 A1、A2、B1 和 B2 满足要求，而 C1 和 C2 不满足要求。 当然此处 的 21. 25 MV／ m 仅为举例，实际使用中最小阈值 E0 的下限值 EL（ac）应由行业各方共同确定。

由于电缆击穿模式是最薄弱环节失效，不管所 用绝缘料介电强度的中值或平均值是多少，击穿发 生时的介电强度值总是该绝缘料的最小介电强度 值。 从这个意义上讲，电缆的电气可靠性评估与绝 缘料 Weibull 分布参数中介电强度最小阈值 E0 的 大小密切相关。 由图 1 也可以看到， A1 和 A2、B1 和 B2 与 C1 和 C2 绝缘料电气可靠性概率为 100％ （失效概率为 0％） 时对应的介电强度是依次递减 的，如果相应的介电强度递减到最小阈值 E0 以下， 则可判定该绝缘料电气可靠性较差。 由此，可用最 小阈值 E0 评估 YJ-10 绝缘料在电气可靠性方面的 优劣。

6 描述绝缘料介电强度试验的参数

根据估计的分布参数，得到 6 个 YJ-10 绝缘料 介电强度试验的 Weibull 分布可靠性概率曲线图 （图 1）、 Weibull 分布失效概率曲线图 （ 图 2） 和 Weibull 分布失效概率密度曲线图（图 3）。 从图中 可见，6 个 YJ-10 绝缘料的 Weibull 分布可靠性概率 是随着电压升高递减的，同时失效概率是随着电压 升高递增的。 这与绝缘料实际失效情况是吻合的， 说明绝缘材料介电强度实验统计数据服从 Weibull 分布，绝缘材料的电击穿用 Weibull 分布规律来描 述是比较合适的。

图 3 中的 6 条曲线，根据自身的形状参数 α、尺 度参数 β、位置参数 E0 ，呈现出以各自峰值 EW峰为峰 顶的单峰形状。 由于 EW

峰 值不同，6 条曲线几乎都 不全重叠。 其中以 B1 的 EW峰 值最小，所以 B1 曲线在图 3 中 6 条曲线的最左边，其失效概率密度的 分布区域 E 值总体最小，而 B2、C1 和 C2 由于峰值 EW峰较大，其曲线在图 3 中 6 条曲线的最右边，相对 而言，尽管其形状参数 α 和尺度参数 β 较大、位置参 数 E0 较小，其失效概率密度的分布区域 E 值总体 并不小。 也就是说仅用 EW峰值来表述 YJ-10 绝缘料 的介电强度试验是不完整的，但如果忽略掉参数 EW峰值，仅用 Weibull 分布的三参数来表述也是有失 偏颇的。 因此我们建议用 Weibull 分布的三参数形 状参数 α、尺度参数 β、位置参数 E0 和峰值 EW峰共同 描述绝缘料的介电强度试验比较合适。

7 结 论

试验所用的样品很有代表性，基本上覆盖了业 内绝缘料的质量分布区间。 样品分别来自 6 个不同的生产厂家，进口优质料有两家，国产优质料 有两家，国产廉价料有两家。 其中，进口优质料和国 产廉价料购自市场，国产优质料由笔者在生产现场 监制并封样。 这些样品采用介电强度试验 Weibull 分布参数评估的电气可靠性优劣情况与业内实际使 用情况相符。 因此， “采用介电强度试验 Weibull 分 布参数评估绝缘料电气可靠性的方法”能够 反映当前国内的实际情况，研究结果具有代表性。 对 6 个绝缘料的型式试验结果和 Weibull 分 布的参数和图形进行了分析，得出了以下分析结论：

（1） 6 个 YJ-10 绝缘料型式试验的结果都符合 JB ／ T 10437—2004 标准要求。

（2） 从 6 个 YJ-10 绝缘料介电强度的 Weibull 分布图中可见，6 个 YJ-10 绝缘料的 Weibull 分布可 靠性概率是随着电压升高递减的，同时失效概率是 随着电压升高递增的。 这与绝缘料实际失效情况是 吻合的，说明绝缘材料介电强度实验统计数据服从 Weibull 分布，绝缘材料的电击穿用 Weibull 分布规 律来描述是比较合适的。

（3） 6 个 YJ-10 绝缘料介电强度的 Weibull 分 布形状参数 α＞1，说明 6 个 YJ-10 绝缘料介电强度 失效为损耗失效。 其中，1. 0 ＜α＜ 4. 0 的 A1、A2 和 B1 绝缘料的介电强度失效为大多数样品失效，而 α＞4. 0 的 B2、C1 和 C2 的绝缘料介电强度失效就暗 示了是由材料综合性能较差引起的快速耗损失效， 需要重视其是否会增大整个系统全失效的风险。 由此可以得出结论，相对于 A1、A2 和 B1，绝缘料 B2、C1 和 C2 的介电强度失效机理更多是由材料较 劣质引起的。

（4） 形状参数 α 不变的情况下，尺度参数 β 仅能影响曲线的尺度，而对不同样品的 Weibull 分布 来说，形状参数 α 和尺度参数 β 共同影响了曲线的 分布。 而一旦形状参数 α 确定，分布的宽度越小， 说明 Weibull 分布失效概率区域越集中，这时就希 望有较小的尺度参数 β。

（5） 由于电缆击穿模式是最薄弱环节失效，不 管所用绝缘料介电强度的中值或平均值是多少，击 穿发生时的介电强度值总是该绝缘料

的最小介电强 度值。 从这个意义上讲，电缆的电气可靠性评估与 绝缘料的 Weibull 分布参数中介电强度最小阈值 E0 的大小密切相关。 由图 1 也可见， A1 和 A2、B1 和 B2 与 C1 和 C2 绝缘料电气可靠性概率为 100％（失 效概率为 0％）时对应的介电强度是依次递减的，若 相应的介电强度递减到最小阈值 E0 以下，则可判定 该绝缘料电气可靠性较差。 由此，可用最小阈值 E0 评估 YJ-10 绝缘料在电气可靠性方面的优劣。

（6） 用 Weibull 分布的三参数即形状参数 α、尺 度参数 β、位置参数 E0 和峰值 EW峰 共同描述 YJ-10 绝缘料的介电强度试验是合适的。

以上分析表明，我们得到了一种快速检测 YJ10 绝缘料电气可靠性的方法，可用以下程序按此方 法评估和鉴别原材料优劣：对目标 YJ-10 绝缘料进 行介电强度试验，应用 Weibull 分布对试验数据进 行拟合计算，得到 Weibull 分布的三参数即形状参 数 α、尺度参数 β、位置参数 E0 和 Weibull 分布的介 电强度峰值 EW峰。 期望的较优质中压电缆 YJ-10 绝 缘料介电强度试验参数应满足如下要求：

（1） 形状参数 α 在 1. 0＜α＜4. 0 区间内；

（2） 尺度参数 β 较小（本次 6 个样品 β 的中间 值为 16，平均值为 21）；

（3） 位置参数 E0 应大于限定值，该限定值应为 低工频电压破坏强度 EL（ac）（按 JB ／ T 10437—2004 标准 EL（ac） 可为 21. 25 MV／ m，作为参考，电线电缆 手册（第一册 2008 版） 表 3-3-10 列出了额定电压 66～500 kV 交联聚乙烯电缆通过 Weibull 曲线求出 的 EL（ac） ）；

（4） 介电强度峰值 EW峰 大于限定值（本次 6 个 样品 Weibull 分布的平均值 EW平为 47. 4 MV／ m）。

电气击穿强度试验仪/高压击穿/击穿场强主要技术指标：

电击穿：

电击穿是指固体介质在强电场的作用下，内部少量可自由移动的载流子剧烈运动，与晶格上的原子发生碰撞使之游离，并迅速扩展而导致击穿。特点是：电压作用时间短，击穿电压高，与电场均匀度密切相关，但与环境温度及电压作用时间几乎无关。

简介：

固体电介质的纯粹电破坏过程称为电击穿。电击穿是因为固体电介质中的自由电子在强电场中作加速运动，累积较大的动能，这些动能足以破坏介质的分子结构，发生碰撞游离的连锁反应时，会在电介质中产生贯穿的导电通道，而使固体介质丧失绝缘性能，导致电击穿。

电击穿的特点是：电压作用时间短，击穿场强与电场均匀程度有密切关系，与周围环境温度几乎无关。

击穿形式：

固体电介质的击穿过程及其击穿电压的大小不但取决于电介质的性能，而且还与电场分布、周同温度、散热条件、周同介质的性质有关、加压速度和电压作用的持续性等有关。固体电介质根据其击穿发展的过程小同，可分为电击穿、热击穿和电化学击穿二种形式。发生哪种击穿形式，取决于介质的性能和工作条件。

击穿机制：

在强电场下，固体导带中可能因冷发射或热发射存在一些电子。这些电子一方面在外电场作用下被加速，获得动能；另一方面与晶格振动相互作用，把电场能量传递给晶格。当两个过程在一定的温度和场强下平衡，固体介质有稳定的电导：当电子从电场中得到的能量大于传递给品格振动的能量时，电子的动能就越来越大，至电子能量大到一定值时，电子与晶格振动的相互作用导致电离产生新电子，使自由电子数迅速增加，电导进入不稳定阶段，击穿发生。

本征电击穿机制

实验上，本征电击穿表现的击穿主要是由所加电场决定的，在所使用的电场条件下，使电子温度达到击穿的临界水平。观察发现，本征击穿发生在室温或室温以下。发生的时间间隔很短，在微秒或微秒以下。本征击穿所以称之为“本征”，是因为这种击穿机制与样品或电极几何形状无关，或者与所加电场的波形无关。因此在给定温度下，产生本征击穿的电场值仅与材料有关。

这种击穿与介质中的自由电子有关。介质中自由电子的来源为杂质或缺陷能级、价带。

雪崩式电击穿机制

热击穿机制对于许多陶瓷材料是适用的。如果材料尺寸可看成是薄膜时，则雪崩式击穿机制更为有效。

雪崩式电击穿机制是把本征电击穿机制和热击穿机制结合起来。因为当电子的分布不稳定时，必然产生热的结果。因此，这种理论是用本征电击穿理论描述电子行为，而击穿的判据采用的是热击穿性质。

雪崩式理论认为：电荷是逐渐或者相继积聚，而不是电导率的突然改变，尽管电荷集聚在很短时间内发生。

雪崩式电击穿最初的机制是场发射或离子碰撞。场发射假设由隧道效应来自价带的电子进入缺陷能级或进入导带，导致传导电子密度增加。

局部放电击穿

局部放电就是在电场作用下，在电介质局部区域中所发生的放电现象，这种放电没有电极之间形成贯穿的通道，整个试样并没有被击穿。例如气体的电晕放电、液体中的气泡放电都是局部放电。对于固体电介质来说，电极与介质之间常常存在着一层环境媒质：气隙或油膜。就固体电介质本身来说，实际上也是不均匀的，往往存在着气泡、液珠或其他杂质和不均匀的组分等。例如陶瓷就是一种多孔性的不均匀材料。由于气体和液体介电常数较小，因此承受的电场强度较高。同

时气体和液体的击穿电场强度又比较低，于是当外施电压达到一定数值时，在这薄弱的区域，就发生局部放电。

局部放电是脉冲性的，其过程与电晕放电相同。放电结果产生大量的正、负离子，形成空间电荷，建立反电场，使气隙中的总电场强度下降，放电熄灭。这样的放电持续时间很短，为10-8～10-9s。在直流电压作用时，放电熄灭后直到空间电荷通过表面泄漏，使反电场削弱到一定程度，才能开始第二次放电。因此在直流电压作用下，放电次数甚少。在交流电压作用时，情况就有所不同。由于电压的大小与方向是变动的，放电将反复出现，以上表明局部放电是脉冲性的。

工程介质，从材料本身来说，其本征击穿电场强度一般较高，但由于介质的不均匀性和各种影响，实际击穿强度往往并不很高，有时甚至要降低一、二个数量级，其中重要原因之一就是局部放电。

热击穿的特点是：击穿电压随温度的升高而下降，击穿电压与散热条件有关，如电介质厚度大，则散热困难，因此击穿电压并不随电介质厚度成正比增加；当外施电压频率增高时，击穿电压将下降。

电化学击穿

固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用时，其物理和化学性能会发生不可逆的老化，击穿电压逐渐下降，长时间击穿电压常常只有短时击穿电压的几分之一，这种绝缘击穿成为电化学击穿。

液体电介质

纯净液体电介质与含杂质的工程液体电介质的击穿机理不同。对前者主要有电击穿理论和气泡击穿理论，对后者有气体桥击穿理论。沿液体和固体电介质分界面的放电现象称为液体电介质中的沿面放电。这种放电不仅使液体变质，而且放电产生的热作用和剧烈的压力变化可能使固体介质内产生气泡。经多次作用会使固体介质出现分层、开裂现象，放电有可能在固体介质内发展，绝缘结构的击穿电压因此下降。脉冲电压下液体电介质击穿时，常出现强力气体冲击波（即电水锤），可用于水下探矿、桥墩探伤及人体内脏结石的体外破碎。

气体电介质

在电场作用下气体分子发生碰撞电离而导致电极间的贯穿性放电。其影响因素很多，主要有作用电压、电板形状、气体的性质及状态等。气体介质击穿常见的有直流电压击穿、工频电压击穿、高气压电击穿、冲击电压击穿、高真空电击穿、负电性气体击穿等。空气是很好的气体绝缘材料，电离场强和击穿场强高，击穿后能迅速恢复绝缘性能，且不燃、不爆、不老化、无腐蚀性，因而得到广泛应用。为提供高电压输电线或变电所的空气间隙距离的设计依据（高压输电线应离地面多高等），需进行长空气间隙的工频击穿试验。