介質擊穿強度/電氣擊穿電壓強度試驗機

介質擊穿強度/電氣擊穿電壓強度試驗機軟件操作界面:(①參數設置界面②試驗界面③試驗曲線界面 )

高壓擊穿設備安全說明：

1、介質擊穿強度/電氣擊穿電壓強度試驗機要安裝單獨的保護地線。接保護地線，主要是減少試樣擊穿時對周圍產生的較強的電磁干擾。 也可避免控制計算機失控。

2、直流試驗放電報警功能:在設備做完直流試驗時,當開啟試驗門時設備會自動報警,直至使用設備上的放電裝置放電后報警會自動取消. (注：因為直流試驗后不放電會危險到人身安全,不能直接拿取電極,起到提醒使用人員放電以免造成人身傷害)。

3、試驗放電裝置，隨主機為一體化，改進了以往單獨配備一根放電桿的功能。

4、該試驗設備的電路設有多項保護措施，主要有：過流保護、失壓保護、漏電保護、短路保護、直 流試驗放電報警等。

5、六級高壓安全斷電控制：

①總電源開關

②高壓斷電開關 (鑰匙開關)

③調壓器復位開關

④試驗箱門安全開關

⑤高壓變壓器輸入側限流空開

⑥漏電保護開關

設備示意圖：

耐電壓介電擊穿儀外形尺寸：長 900mmX 寬 600mmX 高 1400mm

設備重量：260kg

輸入電源電壓：220V

測試電極

耐電壓介電擊穿儀電極全部執行 GB/T -1408-2016   ASTM149 標準設計制造

板材與片狀材料：不等直徑電極、等直徑電極帶、薄膜和窄條：薄膜電極軟件

其它電極：  軟管電極、平行板電極、錐銷電極、平行圓柱電極、球型電極。

同時定做其它專用測試電極。

提高電介質擊穿強度的措施

A.對液體電介質

（1）減少雜質

ü  過濾：將絕緣油在壓力下連續通過裝有大量事先烘干的過濾紙層的過濾機，將抽中碳粒、纖維等雜質濾去，油中部分水分及有機酸也被濾紙所吸收。

ü  防潮：油浸式絕緣在浸油前必須烘干，必要時可用真空干燥法去除水分。

ü  脫氣：將油加熱、噴成霧狀，且抽真空，除去油中的水分和氣體。

（2）采用固體電介質減小油中雜質的影響

ü  覆蓋層：在電極表面覆蓋的一層很薄的絕緣材料，如電纜紙、黃蠟布、漆膜等。

ü  絕緣層：當覆蓋層厚度增大，本身承擔一定電壓時，稱為絕緣層。

ü  屏障：在油間隙中放置的尺寸較大的(與電極形狀相適應)、厚度在1~3mm的層壓紙板或層壓布板。

B.對固體電介質

ü  改進制造工藝：如盡可能地清除固體介質中殘留的雜質、氣泡、水分等，使介質盡可能均勻致密。這可以通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強浸漬(油、膠、漆)等方法來達到。

ü  改進絕緣設計：采用合理的絕緣結構，使各部分絕緣的耐電強度能與其所承擔的場強有適當的配合。改進電極形狀、使電場盡可能均勻。改善電極與絕緣體的接觸狀態，以消除接觸處的氣隙或使接觸處的氣隙不承受電位差(如采用半導體漆)。

ü  改善運行條件：如注意防潮，防止塵污和各種有害氣體的侵蝕，加強散熱冷卻(如自然通風，強迫通風，氫冷、水內冷等)。

固體材料的試樣與電極

（1）固體材料的試樣

為了能使試樣的擊穿發生在均勻的電場中，必須把試樣做成各種型材。

試樣要求：電極中央試樣最薄處δ應比試樣厚度小5倍以上；球電極半徑r要比δ大20倍。

試樣的面積要比電極面積大，使之在擊穿前不會發生閃絡(沿試樣表面擊穿

)。為了能暴露材料中存在的弱點，一般選取電極直徑為25mm或50mm。

各類試樣的尺寸（GB1408-78）

試樣厚度的測量：對厚度均勻試樣，通過擊穿點的直徑上測三點取平均值；對厚度不均勻試樣，以擊穿點的厚度來計算。（測量誤差不超過1%）

當試樣厚度較大時（>3mm），如果擊穿電壓超過試驗變壓器的額定電壓，或表面閃絡難以解決，可將試樣削薄。

對于紙或薄膜材料，可將多層試樣疊加在一起進行擊穿試驗。

電極的形狀和尺寸選用：

根據能形成比較均勻的電場，能合理地暴露材料的弱點，以及使用方便、節約材料等要求。

如果在空氣中進行擊穿試驗：（把空氣和試樣看作雙層介質）

1）            在交流電場下，電極邊緣空氣中場強E_a與試樣中相鄰點的場強E_X之比：

2）            在直流電場下：

由于ε_ra<ε_rx，γ_a<γ_x，則E_a > E_X; 而空氣的擊穿場強較低，導致電極邊緣的空氣中先出現局部放電：

發生表面閃絡；

邊緣電場集中導致試樣擊穿發生在電極的邊緣。

消除措施：將電極邊緣做成圓角；

將試樣和電極浸入相對介電常數（或電導率）大、擊穿場強較高的液體媒質中。常用液體媒質有變壓器油，溫度較高時采用硅油。不能選用相對介電常數或電導率太大的媒質，以免造成測量誤差和設備損壞。如引起媒質本身發熱嚴重、保護電阻上電壓降增大、以及試驗變壓器過載等問題。

介電強度的測試：

大多數高分子材料在一定電壓范圍內是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。電壓升到一定值時變成局部導電，此時稱為材料的擊穿。

定義:介電強度：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,材料的絕緣質量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大電場強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。聚合物絕緣材料的 Eb 一般為107V/cm左右。

耐電壓：在規定的試驗條件下,對試驗施加規定的電壓及時間,試樣不被擊穿所能承受的最高電壓。

塑料的電擊穿機理：

問題復雜---介電擊穿機理可分為本征擊穿（電擊穿）、熱擊穿、化學擊穿、放電擊穿等，往往是多種機理綜合發生。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：外部表現是介電強度隨溫度升高而迅速下降；與電壓作用的長短有關；與電場畸變及周圍介質的電性能關系不大；擊穿點多發生在電極內部。

介質在電場中產生的熱量大于它能散發的熱量．使其內部溫度不斷升高。溫度升高導致其電阻下降，流經試樣電流增大．產生的熱量更多，如此循環不已，致使介質轉變為另一種聚集態，失去耐電壓能力,材料被破壞。

電擊穿：特點是介電強度受溫度的影響不大；電作用時間對結果無影響；與周圍介質的電性能有關；擊穿點常常出現在電極邊緣其至電極以外。

在固體介質中，總有一些自由電子存在,它們在外電場作用下被加速而撞擊中性原子,致使原子電離，在這種作用繼續下造成材料擊穿.

一般來說，工作溫度高散熱條件差，介質電導及損耗大的材料．發生熱擊穿的幾率高。

介電強度實驗采用的基本裝置是一個可調變壓器和一對電極。試驗中使用的試樣厚度為1.59mm.實驗方法有兩種 (參見GB/T1408-2016 ):短時法，將電壓以平均速度率逐漸增加到材料發生介電破壞；低速升壓法，是將預測擊穿電壓值的一半作為起始電壓，然后以均勻速度率增加電壓直到發生擊穿。

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，單位時間產生的熱量為QF介質散發出去的熱量為Qs，當QF略大時就產生熱不平衡，進而介質溫度升高,最后發生擊穿。因此, 可根據極限條件QF＝QS來求得熱擊穿電壓VB：

當電壓頻率增加時值要下降，當波形失真大時，—般都會有高次諧波出現，這樣會使VB降低，因此必須限制這個量。

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：試樣厚度對介電強度的影響 濕度影響：因水分浸入材料而導致其電阻降低，必然降低擊穿電壓VB值。如有機硅玻璃布板。常態下E＝18kv／mm，受潮后E＝12kV／mm。

電極倒角的影響：電極邊緣處電場強度遠遠高于內部,但邊緣效應極難消除。為避免電極邊緣成一直角,需采用一定倒角r 。國家標準中規定r＝2.50mm。

媒質電性能影響：

高壓擊穿試驗往往把樣品放在一定媒質(如變壓器油)中．其目的為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質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.

Pvc電纜料及酚醛模塑料擊穿點在電極邊緣，當油臟時在試樣邊緣處有很明顯的集聚物的痕跡，而在凈油中沒有。

對于酚醛層壓板擊穿點在電極內部，以熱擊穿為主。油的性能對該材料沒什么影響