技 術(shù) 說 明：

電壓擊穿試驗(yàn)儀性能分析

  一、電壓擊穿試驗(yàn)儀概述：

電壓擊穿試驗(yàn)儀器是測(cè)量絕緣材料板材及管材介電強(qiáng)度的試驗(yàn)儀器。它也可以用于絕緣材料的耐電壓測(cè)試。電壓擊穿試驗(yàn)儀器的試驗(yàn)原理是由高壓試驗(yàn)變壓器產(chǎn)生高電壓，通過電機(jī)改變調(diào)壓器的輸出給高壓試驗(yàn)變壓器原邊，從而得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓，即可得到連續(xù)可調(diào)的高電壓。由于交流調(diào)壓通常是通過自耦調(diào)壓器來完成調(diào)壓的精度受自耦調(diào)壓器的總匝數(shù)有關(guān)，理論上有△U=U0/n。式中△U表示調(diào)壓可得到zui小調(diào)壓增量值；U0是調(diào)壓器的輸入電壓；n是自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)。例如：自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)為1500匝，輸入電壓220V，若高壓變壓器輸出為100KV。用此調(diào)壓器可得到的zui小高壓調(diào)壓增量為220*100*1000/1500/200=73（v）。既在此時(shí)的試驗(yàn)條件下調(diào)壓的zui小電壓增量要達(dá)到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時(shí),其它條件還是上述,則調(diào)壓的zui小電壓增量也要有73/2=36.5V。從以上分析可看出,若想減小增量間隔就要增加調(diào)壓器的匝數(shù)n的數(shù)值,但增大n會(huì)迅速增大調(diào)壓器的體積和成本。若想*GB1408中的第10.3條與10.5條之調(diào)壓速率規(guī)定如調(diào)壓速率在100V/S以下時(shí)，用自藕調(diào)壓器采用機(jī)械式調(diào)壓方式將無法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。要想*標(biāo)準(zhǔn)中的要求，調(diào)壓方式僅能通過電子式調(diào)壓方式實(shí)現(xiàn)。電子式調(diào)壓方式是先將市電整流再逆變，此時(shí)會(huì)有另一個(gè)問題，通過電子式調(diào)壓方式得到的交流電壓中會(huì)含有高次諧波，高次諧波可對(duì)測(cè)試材料的擊穿性能產(chǎn)生影響。

    擊穿電壓：高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體,當(dāng)在材料上施加的電壓逐漸增加,致使材料zui薄弱點(diǎn)失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧，材料的絕緣性能被破壞。此時(shí)的zui大電壓值稱為該絕緣材料的擊穿電壓。絕緣材料的厚度影響擊穿電壓值。材料越厚擊穿電壓越高，但一般不成正比。

    介電強(qiáng)度：我們把絕緣材料擊穿電壓和此時(shí)材料的厚度比稱為介電強(qiáng)度。即試樣擊穿時(shí),單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kV/mm或Mv/m。有時(shí)也稱為電氣強(qiáng)度或擊穿強(qiáng)度。通常介電強(qiáng)度越高,材料的絕緣質(zhì)量越好。介電強(qiáng)度是表征了材料所能承受的zui大電場(chǎng)強(qiáng)度，是高聚物絕緣材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

    耐壓電壓：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,對(duì)試樣施加規(guī)定的電壓及時(shí)間,試樣不被擊穿所能承受的zui高電壓。

    塑料的電擊穿機(jī)理：介電擊穿機(jī)理可分為電擊穿、熱擊穿、化學(xué)擊穿、放電擊穿等，往往是多種機(jī)理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱為熱擊穿。熱擊穿的外部表現(xiàn)是介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長(zhǎng)短有關(guān)；與電場(chǎng)畸變及周圍介質(zhì)的電性能關(guān)系不大；擊穿點(diǎn)多發(fā)生在電極內(nèi)部。介質(zhì)在電場(chǎng)中產(chǎn)生的熱量大于它能散發(fā)的熱量．使其內(nèi)部溫度不斷升高。溫度升高導(dǎo)致其電阻下降，流經(jīng)試樣電流增大．產(chǎn)生的熱量更多，如此循環(huán)不已，致使介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚集態(tài)，失去耐電壓能力,材料被破壞。電擊穿的特點(diǎn)是介電強(qiáng)度與周圍介質(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點(diǎn)常常出現(xiàn)在電極邊緣其至電極以外。

    介電強(qiáng)度測(cè)試的影響因素：電壓波形及電壓作用時(shí)間影響。材料在電場(chǎng)作用下，初始時(shí)單位時(shí)間內(nèi)材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大于介質(zhì)散發(fā)出去的熱量，進(jìn)而介質(zhì)溫度升高,溫度的升高是一個(gè)由快轉(zhuǎn)慢的，若升壓速度較慢zui后發(fā)生材料擊穿熱擊穿的成分較大。作用時(shí)間的影響多因熱量積累而使擊穿電壓值隨電壓作用時(shí)間增加而下降，處于熱擊穿形式的試樣，基本上隨升壓速度的提高擊穿強(qiáng)度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時(shí)升壓速度為1.0kv/s;大于或等于20kv時(shí)升壓速度為2.0kv/s。

    溫度的影響：溫度的增加普遍介電強(qiáng)度降低。< FONT>

試樣厚度對(duì)介電強(qiáng)度的影響：試樣厚度與介電強(qiáng)度不成線性關(guān)系，通常同種材料在不同厚度下測(cè)得的介電強(qiáng)度是不同的，較厚的試樣測(cè)得的介電強(qiáng)度略低些。

濕度影響：因水分浸入材料而導(dǎo)致其電阻降低，必然降低擊穿電壓值。

    電極倒角的影響：電極邊緣處電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部,但邊緣效應(yīng)極難消除。為避免電極邊緣成一直角,需采用一定倒角r 。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定r＝2.50mm。

媒質(zhì)電性能影響：高壓擊穿試驗(yàn)往往把樣品放在一定媒質(zhì)(如變壓器油)中．其目的為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質(zhì)本身的電性能對(duì)屬于電擊穿為主的材料有明顯影響，而以熱擊穿為主的材料影響極小.故標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)要求油的擊穿電壓 VB＞=25kv/2.5mm.