技 術(shù) 說 明：

電壓擊穿試驗儀性能分析

  一、電壓擊穿試驗儀概述：

電壓擊穿試驗儀器是測量絕緣材料板材及管材介電強度的試驗儀器。它也可以用于絕緣材料的耐電壓測試。電壓擊穿試驗儀器的試驗原理是由高壓試驗變壓器產(chǎn)生高電壓，通過電機改變調(diào)壓器的輸出給高壓試驗變壓器原邊，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）。既在此時的試驗條件下調(diào)壓的zui小電壓增量要達到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時,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，用自藕調(diào)壓器采用機械式調(diào)壓方式將無法滿足標準的要求。要想*標準中的要求，調(diào)壓方式僅能通過電子式調(diào)壓方式實現(xiàn)。電子式調(diào)壓方式是先將市電整流再逆變，此時會有另一個問題，通過電子式調(diào)壓方式得到的交流電壓中會含有高次諧波，高次諧波可對測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薄弱點失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧，材料的絕緣性能被破壞。此時的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。

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

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

    塑料的電擊穿機理：介電擊穿機理可分為電擊穿、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)是介電強度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長短有關(guān)；與電場畸變及周圍介質(zhì)的電性能關(guān)系不大；擊穿點多發(fā)生在電極內(nèi)部。介質(zhì)在電場中產(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。電擊穿的特點是介電強度與周圍介質(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點常常出現(xiàn)在電極邊緣其至電極以外。

    介電強度測試的影響因素：電壓波形及電壓作用時間影響。材料在電場作用下，初始時單位時間內(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，進而介質(zhì)溫度升高,溫度的升高是一個由快轉(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。作用時間的影響多因熱量積累而使擊穿電壓值隨電壓作用時間增加而下降，處于熱擊穿形式的試樣，基本上隨升壓速度的提高擊穿強度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時升壓速度為1.0kv/s;大于或等于20kv時升壓速度為2.0kv/s。

    溫度的影響：溫度的增加普遍介電強度降低。< FONT>

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

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：電極邊緣處電場強度遠遠高于內(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 。國家標準中規(guī)定r＝2.50mm。

媒質(zhì)電性能影響：高壓擊穿試驗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.故標準中對要求油的擊穿電壓 VB＞=25kv/2.5mm.