PE材料工頻介電擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)

工頻高電壓的測量

測量方法：靜電電壓表法、球隙測量法、互感器測量法、分壓器法、測量繞組法。

（要求測量誤差不超過3%，測量用儀表一般要求為0.5級）

固體電介質(zhì)擊穿的形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。

（1）電擊穿：

由碰撞游離形成電子崩，當(dāng)電子崩足夠強(qiáng)時(shí)，破壞介質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)舸?/span>

主要特征：擊穿電壓高、擊穿過程極快、擊穿前發(fā)熱不顯著、擊穿場強(qiáng)與電場均勻程度密切相關(guān)而與周圍環(huán)境溫度無關(guān)。

影響介電強(qiáng)度的因素

影響因素：電壓波形及頻率、電壓作用時(shí)間、電場的均勻性及電壓的極性、試樣的厚度與不均勻性、環(huán)境條件等。

（1）電壓波形及頻率

直流電壓下的E_B高于工頻交流電壓下的E_B。（因直流下只有電導(dǎo)損耗）

沖擊電壓下因作用時(shí)間短，熱的積累效應(yīng)和局部放電造成的破壞還來不及形成，其E_B高于直流和和工頻交流下的E_B。

電壓頻率越高，介質(zhì)損耗越大， E_B越低。

工程上絕緣材料的擊穿場強(qiáng)通常是指工頻電壓下的擊穿場強(qiáng)。

（2）電壓作用時(shí)間

電擊穿的時(shí)間很短，可以在10^-7~10^-9s內(nèi)發(fā)生。熱擊穿因熱的累積需要較長時(shí)間，隨著時(shí)間增長，E_B明顯下降。E_T=E_∞（1+a/√t）

聚乙烯的擊穿場強(qiáng)與電壓作用時(shí)間的關(guān)系

E_∞為加壓時(shí)間足夠長擊穿電壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的最小擊穿場強(qiáng)

a為常數(shù)，t為加壓時(shí)間， E_t為加壓時(shí)間t時(shí)的擊穿場強(qiáng)。

（3）電場的均勻性及電壓的極性

不均勻電場下的擊穿場強(qiáng)低于均勻電場下的本征擊穿場強(qiáng)。

在不均勻電場下，直流和沖擊電壓的極性對擊穿電壓有明顯影響。

當(dāng)針尖電極為正極性時(shí)，擊穿電壓要比針尖電極為負(fù)極性時(shí)低。

（4）試樣的厚度與不均勻性

試樣的厚度增加，會(huì)增加材料散熱的困難，也會(huì)增加電場的不均勻度，試樣內(nèi)部含有缺陷的幾率增大，從而使E_B下降。E_B=U_B/d=Ad^n-1

絕緣紙的E_B與厚度的關(guān)系

A為常數(shù)，d為試樣厚度，n隨材料性質(zhì)、電壓波形、及厚度范圍在0.3~1.0范圍內(nèi)取值。

對于薄膜試樣，E_B將隨厚度減小而顯著增加。

（5）環(huán)境條件

A.溫度的影響

聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的E_B與溫度關(guān)系

溫度升高，通常會(huì)使E_B下降。（尤其在材料的?；瘻囟确秶?，因發(fā)生熱擊穿E_B下降zui明顯。）

在低溫區(qū)某些材料的E_B隨溫度升高而增加，這是溫度對電擊穿電壓的影響。

聚異丁烯的E_B與溫度關(guān)系

B.濕度的影響

變壓器油的擊穿電壓與含有水分的關(guān)系

濕度增大，會(huì)使擊穿場強(qiáng)下降。（對液體電介質(zhì)尤為明顯，因?yàn)樗值碾妼?dǎo)和介質(zhì)損耗較大，會(huì)改變電場分布。）

C.氣壓的影響

巴申曲線圖

巴申定律：U_B=f(ps)（p為氣壓，S為電極間距離）

S固定，改變p時(shí)：

氣壓較低時(shí)，氣體密度較小，碰撞幾率減少，則E_B隨氣壓降低而提高。

氣壓較高時(shí)，氣體密度較大，碰撞過程的自由行程短，則E_B隨氣壓升高而提高。p固定，改變S時(shí)：距離過大，只有提高電壓才能使氣體發(fā)生碰撞游離。

工程上應(yīng)用：空氣斷路器和真空斷路器用此規(guī)律來提高擊穿電壓和減小體積尺寸。

（6）其它因素

NaCl晶體的擊穿場強(qiáng)受輻射的影響

?  輻射的影響

X射線照射離子型晶體，會(huì)使晶格缺陷產(chǎn)生變化，從而使E_B發(fā)生變化。

?  機(jī)械應(yīng)力的影響

機(jī)械應(yīng)力增大，擊穿場強(qiáng)降低。

?  雜質(zhì)、缺陷的影響

工程上用的絕緣材料中的雜質(zhì)、缺陷會(huì)明顯地降低擊穿場強(qiáng)。

PE材料工頻介電擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)提高電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度的措施

A.對液體電介質(zhì)

（1）減少雜質(zhì)

ü  過濾：將絕緣油在壓力下連續(xù)通過裝有大量事先烘干的過濾紙層的過濾機(jī)，將抽中碳粒、纖維等雜質(zhì)濾去，油中部分水分及有機(jī)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(shí)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(zhì)減小油中雜質(zhì)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(dāng)覆蓋層厚度增大，本身承擔(dān)一定電壓時(shí)，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(yīng))、厚度在1~3mm的層壓紙板或?qū)訅翰及濉?/span>

B.對固體電介質(zhì)

ü  改進(jìn)制造工藝：如盡可能地清除固體介質(zhì)中殘留的雜質(zhì)、氣泡、水分等，使介質(zhì)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(qiáng)浸漬(油、膠、漆)等方法來達(dá)到。

ü  改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)：采用合理的絕緣結(jié)構(gòu)，使各部分絕緣的耐電強(qiáng)度能與其所承擔(dān)的場強(qiáng)有適當(dāng)?shù)呐浜?。改進(jìn)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(tài)，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(dǎo)體漆)。

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