Hello 大家好！这篇文章虽是今天发表的，但是是在昨晚奔赴GB 18384会议的火车上写完的，难得拥有一段不被娃“打断”的完整时间，平时在家写文章，总要等到深夜孩子睡熟后才能动工，今天终于能享受一回“沉浸式创作”了~
熟悉我文章的朋友应该记得，之前我梳理过电气绝缘系统的老化标准（耐压测试和绝缘电阻测试可以验证固体绝缘吗？），但一直没敢深入聊“绝缘材料的具体老化原理”。原因很简单：这里面涉及材料学、物理学甚至高数的专业术语，对我这种“半路出家”的高压安全从业者来说，简直像“天书”。硬着头皮啃了几天文献后突然想通：作为工程师，我们不必像材料学家那样深究每个分子机制，掌握80%的核心应用知识、理解为什么要这么设计，以及知道测试背后的逻辑，就足够解决90%的实际问题了。
接下来，我会用“说人话”的方式，分三部分拆解固体绝缘材料的关键知识，带你搞懂：
01. 必知的8个核心绝缘相关术语
02. 固体绝缘设计时的3大关注重点
03. 3类典型缺陷的破坏机制
思维导图在此：
01 必知的8个核心绝缘相关术语
1. 击穿强度
绝缘材料的“抗压极限”。当施加的电场强到让它突然“破防”、从绝缘变导电时，此时单位厚度承受的电场强度就是击穿强度。
就像一块玻璃，平时能挡雨，但当冲击力超过极限时会“啪”地碎裂，击穿强度就是玻璃的“抗冲击阈值”。
2. 电导率
材料导电能力的“体检指标”。数值越高，导电越容易（比如金属电导率接近∞）；数值越低，导电越困难（绝缘材料电导率趋近于0）。
相当于“导电速度”，电导率高的材料像高速公路，电荷能“飙车”；电导率低的像乡间小路，电荷只能“龟速”移动。
3. 介电常数
材料“储存电荷的能力”。介电常数越大，储存电荷的“胃口”就越大。
可以想象成“电荷海绵”，介电常数大的材料像高密度海绵，能吸更多电荷；小的则像普通海绵，储电能力弱。
4. 介质损耗
电场下材料“漏电发热”的能量损耗。就像手机充电时发热，损耗越大，发热越严重，加速老化。
5. 极化
电中性材料在电场中“变身小磁铁”——原本正负电荷中心重合，加电后“分居”，形成两极。
像一群原本杂乱的小磁针，遇到磁场后齐刷刷排队，极化就是材料分子的“排队行为”。
6. 局部放电
绝缘材料内部“小范围漏电打火花”，但还没彻底击穿，属于“前期预警信号”。
就像电线绝缘皮破损后偶尔冒个小火星，虽然暂时没短路，但持续下去会酿成大祸。
7.电树枝
高压下材料内部形成的“树枝状导电通道”，像树根一样慢慢啃食绝缘性能；
8.水树枝
潮湿环境下，水分渗入材料形成的“树枝状缺陷”，相当于给绝缘层“埋雷”。
02 固体绝缘设计时的3大关注重点
作为工程师，我们不必深究材料分子结构，但这3个维度必须“门儿清”：
1. 材料选型：击穿强度是“硬指标”
确保材料的击穿强度高于实际工作电压，留足安全裕度。
电动汽车高压电缆绝缘层设计时要求击穿强度≥30kV/mm，就是为了应对车载电网可能出现的瞬时过电压。
2. 工艺管控：表面处理比“颜值”更重要
表面粗糙度/毛刺：
别小看“光滑度”！凹凸不平会导致“尖峰效应”，局部电场飙升（想象针尖放电原理），引发表面闪络（即“爬电打火花”）。
刚工作时画图纸，跟着标“表面粗糙度Ra≤1.6”，却不懂为啥。现在才知道，毛刺会让局部场强骤增3倍以上，直接触发放电。
内部缺陷：气泡、裂纹、金属杂质都是“定时炸弹”。
气泡介电常数≈1（接近空气），绝缘材料介电常数≈3-5，两者差异导致电场畸变，气泡先被击穿，进而拖垮整体绝缘。
3. 多层叠加：警惕“材料混搭后遗症”
电气性能不匹配: 不同材料介电常数、损耗差异会导致电场分布不均，局部过热（比如PCB板多层绝缘叠加，边缘常因损耗差异先老化）。热膨胀“打架”：材料A热膨胀系数大，材料B小，反复冷热循环会在界面处撕裂，形成裂纹（典型案例：电机定子绕组绝缘层开裂）。
03 3类典型缺陷的破坏机制
1. 表面粗糙度超标——从“局部放电”到“表面碳化”
-粗糙表面导致电场线“扎堆”（畸变30%-50%）；
-局部场强超过空气击穿强度（3kV/mm），引发碰撞电离（电子像雪球一样越撞越多，即 “雪崩效应”）；
-放电产生的高温使表面碳化，绝缘电阻骤降（电缆外绝缘毛刺，导致耐压测试 “闪络”报警）。
2. 内部气泡/金属颗粒——“星星之火，可以燎原”
气泡的破坏力
-气泡介电常数低，承受的电场比周围材料高2-3倍，先被击穿形成“微型放电腔”；
- 放电产生的臭氧、氮氧化物腐蚀材料，逐步形成电树枝（如高压电机绕组绝缘，气泡是电树枝的“起点”）。
金属颗粒的“暴击”
- 导电杂质直接扰乱电场，尖端场强可达平均场强的10倍以上（PCBA上的焊渣毛刺，可导致电池管理系统误报绝缘故障）。
3. 水树枝+温度循环——潮湿环境的“双重绞杀”
-裂纹吸附水分，在电场作用下形成水树枝（直径仅几微米，但会以0.1mm/年的速度生长）；
-温度变化时，水树枝区域热膨胀应力集中，加速裂纹扩展（南方多雨地区的电动汽车，充电口绝缘层常因水树枝提前失效）。
所以：
- 表面粗糙度≠ “洁癖” ，是防闪络的第一道防线；
- 缺陷管控≠ “吹毛求疵” ，是阻止局部放电的关键屏障；
- 多层材料设计≠ “堆叠创新” ，要算好介电常数和热膨胀的“平衡账”。
现在我们清楚了为什么耐压测试要测“无闪络、无击穿”？ 因为 闪络（表面放电）是绝缘失效的前兆，击穿是终极破坏，二者都是设计缺陷的“信号灯”。
还有为什么绝缘电阻和耐压型式验证的时间是60s，经过这次的资料查阅好像明白了一些，但是又好像没有真明白，等我分享相关文章的时候才是真明白了。