工業(yè)電壓擊穿強度試驗儀

在強電場作用下，固體電介質(zhì)喪失電絕緣能力而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)致?lián)舸┑牡团R界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中，擊穿電壓與固體電介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場強度（簡稱擊穿場強，又稱介電強度），它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強度。不均勻電場中，擊穿電壓與擊穿處固體電介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場強，它低于均勻電場中固體電介質(zhì)的介電強度。

1、擊穿形式

根據(jù)擊穿的發(fā)展過程，固體電介質(zhì)的擊穿可分為3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿，同一種電介質(zhì)中發(fā)生何種形式的擊穿，取決于不同的外界因素。隨著擊穿過程中固體電介質(zhì)內(nèi)部的變化，擊穿過程可以從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。

1.1 電擊穿

取決于固體電介質(zhì)中碰撞電離的一種擊穿形式。電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和足夠能量的帶電質(zhì)點，導(dǎo)致電介質(zhì)喪失絕緣性能。對于電擊穿有以下幾種不同的理論解釋：本征擊穿、電子崩擊穿和電致機械應(yīng)力擊穿，通常以本征擊穿代表電擊穿，所以電擊穿有時又稱本征擊穿。本征擊穿過程所需時間為10-8s數(shù)量級，擊穿場強大于1MV/cm。

1.2 熱擊穿

在電場作用下，固體電介質(zhì)承受的電場強度雖不足以發(fā)生電擊穿，但因電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力，從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。

1.3 電化學(xué)擊穿

在電場、溫度等因素作用下，固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，最終喪失絕緣能力，從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。電化學(xué)擊穿過程包括兩部分：因固體電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化而引起的電介質(zhì)老化；與老化有關(guān)的擊穿過程。

固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢化學(xué)變化的原因多種多樣。直流電壓下，固體電介質(zhì)因離子電導(dǎo)而發(fā)生電解，結(jié)果在電極附近形成導(dǎo)電的金屬樹枝狀物，甚至從一個電極伸展到另一個電極。在電場作用下，固體電介質(zhì)內(nèi)部的氣泡中，或不同固體電介質(zhì)之間的氣隙或油隙中，會發(fā)生局部放電。與固體電介質(zhì)接觸的電極邊緣場強較強的局部區(qū)域內(nèi)如有氣體或液體電介質(zhì)，這里也會發(fā)生局部放電。局部放電的長期作用會使固體電介質(zhì)逐步損壞。

電場越強，溫度越高，電壓作用時間越長，固體電介質(zhì)的化學(xué)變化進行得越強烈，其性能的劣化也越嚴重。

固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加，這會使固體電介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。

影響因素：影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有：電場的不均勻程度，作用電壓的種類及施加的時間，溫度，固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu)，電壓作用次數(shù)，機械負荷，受潮等。

2、提高固體擊穿電壓的方法：

（1）改進制造工藝，使介質(zhì)可能做到均勻致密。

（2）改進絕緣設(shè)計，使電場分布均勻。

（3）改善絕緣的運行條件。

3、提高固體擊穿電壓的具體措施：

（1）通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強油浸（油、膠、漆），以清除固體電介質(zhì)中殘留的雜質(zhì)、氣泡、水分等。

如電力電容器內(nèi)部的浸漬劑主要作用是填充固體絕緣介質(zhì)的空隙，以提高介質(zhì)的耐電強度，改善局部放電特性和增強散熱冷卻的能力。由于電容器絕緣介質(zhì)的工作電場強度較高，同時冷卻條件較差，因此對浸漬的技術(shù)性能要求較高。目前采用表面粗化薄膜，并在高真空下浸漬而形成的全膜電容器已廣泛應(yīng)用。

紙絕緣電纜在運行過程中，由于黏性浸漬劑的熱膨脹系數(shù)大，在負荷、溫度有變動體積改變明顯，而鉛鋁護套受熱后冷卻難以恢復(fù)原有尺寸，絕緣內(nèi)部容易形成氣隙。故黏性浸漬電纜僅適用于35KV以下交流系統(tǒng)。

更高電壓的油紙電纜選用黏度較低的電纜油浸漬，并加以油壓，以減小油中氣隙，提高絕緣強度。由于薄紙的電氣強度高，通常包纏用的紙帶改用0.045～0.075mm的薄紙來代替常用的0.12mm厚的電纜紙。隨著絕緣材料的發(fā)展，用烷基苯等合成油來代替電纜油，用薄膜-纖維合成紙來代替電纜紙。

（2）采取合理的絕緣結(jié)構(gòu)。使各部分絕緣的耐電強度與其承受的場強相匹配；改善電極形狀及表面光潔度，是電場分布均勻；改善電極與絕緣體的接觸狀態(tài)，消除接觸觸電的氣隙或使接觸處的氣隙不承受電位差，如用半導(dǎo)體漆。

工業(yè)電壓擊穿強度試驗儀—測試意義：

1、電絕緣材料的絕緣強度是決定材料可以在何種條件下使用的關(guān)鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強度是所使用裝置設(shè)計的決定性因素。
2、本儀器中介紹的測試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應(yīng)用條件下的適用性；當然也能用于檢測由于流程的變化，老化的程度，或是其他制造或環(huán)境條件而造成的變化或是與正常特征的偏差。該測試方法可以有效地應(yīng)用于流程控制，驗證或研究測試。
3、本測試方法所獲得的結(jié)果，很少能直接用于實際使用材料介電性能的判斷。北京智德創(chuàng)新檢測儀器在大多數(shù)情況下，還需要對其他功能測試和/或?qū)ζ渌牧蠝y試所獲得的結(jié)果進行比較，以估計出它們對特定材料的影響，才能進行評價。
4、在三種電壓使用方法中。方法A，快速測試；方法B，逐步測試；方法C，慢速測試。方法A常用于質(zhì)量控制測試。較費時的方法B和C通常給出較低的結(jié)果，但在對不同材料進行相互比較時，它們所給出的結(jié)果更有說服力。如果可以安裝電動電壓控制器，那么慢速測試法將比逐步測試法更簡單，也更常用。方法B和C所獲得的結(jié)果可以相互比較。
5、試樣的狀態(tài)
a)試樣的厚度和均勻性，是否存在機械應(yīng)力；
b)試樣預(yù)處理，特別是干燥和浸漬過程；
c)是否存在孔隙、水分或其他雜質(zhì)。
6、試驗條件
a)施加電壓的頻率、被形和升壓速度或加壓時間；
b)環(huán)境溫度、氣壓和濕度；
c)電極形狀、電植尺寸及其導(dǎo)熱系數(shù)；
d)周圍媒質(zhì)的電、熱特性。