電壓擊穿試驗(yàn)儀檢測(cè)擊穿電壓時(shí)的因素以及它的含義

擊穿電壓是什么

　　一般的電器元件都是有電壓限制的，不能超過(guò)它的耐壓值，超過(guò)了這個(gè)電壓就會(huì)擊穿，元件就是損壞了。這個(gè)會(huì)使元件擊穿的電壓就叫做擊穿電壓。

　　擊穿電壓是使電介質(zhì)擊穿的電壓。電介質(zhì)在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下將失去其介電性能成為導(dǎo)體，稱為電介質(zhì)擊穿，所對(duì)應(yīng)的電壓稱為擊穿電壓。電介質(zhì)擊穿時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度叫擊穿場(chǎng)強(qiáng)。不同電介質(zhì)在相同溫度下，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)不同。當(dāng)電容器介質(zhì)和兩極板的距離d一定后，由U1-U2=Ed知，擊穿場(chǎng)強(qiáng)決定了擊穿電壓。擊穿場(chǎng)強(qiáng)通常又稱為電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。提高電容器的耐壓能力起關(guān)鍵作用的是電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。

　　電壓擊穿試驗(yàn)儀的主要因素

　　1、電壓作用時(shí)間

　　如果電壓作用時(shí)間很短（例如以下），固體介質(zhì)的擊穿往往是電擊穿，擊穿電壓當(dāng)然也較高。隨著電壓作用時(shí)間的增長(zhǎng)，擊穿電壓將下降，如果在加電壓后數(shù)小時(shí)才引起擊穿，則熱擊穿往往起主要作用。不過(guò)二者有時(shí)很難分清，例如在工頻交流耐壓試驗(yàn)中的試品被擊穿，常常是電和熱雙重作用的結(jié)果。電壓作用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí)甚至幾年才發(fā)生擊穿時(shí)，大多屬于電化學(xué)擊穿的范疇。以常用的油浸電工紙板為例，在圖中，以頻擊穿電壓（峰值）作為基準(zhǔn)值，縱坐標(biāo)以標(biāo)么值表示。電擊穿與熱擊穿的分界點(diǎn)時(shí)間約在之間，作用時(shí)間大于此值后，熱過(guò)程和電化學(xué)作用使得擊穿電壓明顯下降。不過(guò)擊穿電壓與更長(zhǎng)時(shí)間（圖中達(dá)數(shù)百小時(shí)）的擊穿電壓相差已不太大，所以通常可將頻試驗(yàn)電壓作為基礎(chǔ)來(lái)估計(jì)固體介質(zhì)在工頻電壓作用下長(zhǎng)期工作時(shí)的熱擊穿電壓。許多有機(jī)絕緣材料的短時(shí)間電氣強(qiáng)度很高，但它們耐局部放電的性能往往很差，以致長(zhǎng)時(shí)間電氣強(qiáng)度很低，這一點(diǎn)必須予以重視。在那些不可能用油浸等方法來(lái)消除局部放電的絕緣結(jié)構(gòu)中（例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)），就必須采用云母等耐局部放電性能好的無(wú)機(jī)絕緣材料。

　　2、電場(chǎng)均勻程度和介質(zhì)的厚度

　　處于均勻電場(chǎng)中的固體介質(zhì)，其擊穿電壓往往較高，且隨介質(zhì)厚度的增加近似地成線性增大若在不均勻電場(chǎng)中，介質(zhì)厚度增加將使電場(chǎng)更不均勻，于是擊穿電壓不再隨厚度的增加而線性上升。當(dāng)厚度增加使散熱困難到可能引起熱擊穿時(shí)，增加厚度的意義就更小了。

　　常用的固體介質(zhì)一般都含有雜質(zhì)和氣隙，這時(shí)即使處于均勻電場(chǎng)中，介質(zhì)內(nèi)部的電場(chǎng)分布也是不均勻的，zui大電場(chǎng)強(qiáng)度集中在氣隙處，使擊穿電壓下降。如果經(jīng)過(guò)真空干燥、真空浸油或浸漆處理，則擊穿電壓可明顯提高。

　　3、頻率

　　在電擊穿區(qū)域內(nèi)，如果頻率的變化不造成電場(chǎng)均勻度的改變，則擊穿電壓與頻率幾乎無(wú)關(guān)。在熱擊穿區(qū)域內(nèi)，如果頻率使和變化不大，則擊穿電壓將與頻率的平方根成反比。如厚度為的玻璃，在工頻時(shí)的擊穿電壓為（有效值），而在高頻時(shí)擊穿電壓僅為（有效值）。這事因?yàn)轭l率上升介質(zhì)損耗上升，導(dǎo)致發(fā)熱，促使熱擊穿過(guò)程的發(fā)展。

　　4、溫度

　　固體介質(zhì)在某個(gè)溫度范圍內(nèi)其擊穿性質(zhì)屬于電擊穿，這時(shí)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)很高，且與溫度幾乎無(wú)關(guān)。超過(guò)某個(gè)溫度后將發(fā)生熱擊穿，溫度越高熱擊穿電壓越低如果其周圍媒質(zhì)的溫度也高，在工作電壓下即有熱擊穿的危險(xiǎn)。不同的固體介質(zhì)其耐熱性和耐熱等級(jí)是不同的，因此它們由電擊穿轉(zhuǎn)為熱擊穿的臨界溫度一般也是不同的。

　　5、受潮

　　受潮對(duì)固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān)。對(duì)不易吸潮的材料，如聚乙烯聚四氟乙烯等中性介質(zhì)，受潮后擊穿電壓僅下降一半左右容易吸潮的極性介質(zhì)，如棉紗、紙等纖維材料，吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時(shí)的百分之幾或更低，這是因?yàn)殡妼?dǎo)率和介質(zhì)損耗大大增加的緣故。所以高壓絕緣結(jié)構(gòu)在制造時(shí)要注意除去水分，在運(yùn)行中要注意防潮，并定期檢查受潮情況。

　　6、累積效應(yīng)

　　固體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中以及在幅值不很高的過(guò)電壓，投標(biāo)是雷電沖擊電壓下，介質(zhì)內(nèi)部可能出現(xiàn)局部損傷，并留下局部碳化、燒焦或裂縫等痕跡。多次加壓時(shí)，局部損失會(huì)逐步發(fā)展，這稱為累積效應(yīng)。顯然，它會(huì)導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降。

　　在幅值不高的內(nèi)部過(guò)電壓下以及幅值雖高、但作用時(shí)間很短的雷電過(guò)電壓下，由于加電壓時(shí)間短，可能來(lái)不及形成貫穿性的擊穿通道，但可能在介質(zhì)內(nèi)部引起強(qiáng)烈的局部放電，從而引起局部損傷。

　　主要以固體介質(zhì)作絕緣材料的電氣設(shè)備，隨著施加沖擊或工頻試驗(yàn)電壓次數(shù)的增多，可能因累積效應(yīng)而使其擊穿電壓下降。因此，在確定這類電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)加電壓次數(shù)和試驗(yàn)電壓值時(shí)，應(yīng)考慮這種累積效應(yīng)，而在設(shè)計(jì)固體絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證一定的絕緣裕度。

　　7、電介質(zhì)的老化

　　電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中，其介質(zhì)不可避免的要承受熱的、電的、化學(xué)的和機(jī)械力的作用。在這些因素的作用下，介質(zhì)的物理性能逐漸劣化，如變脆、變粘、起層等，電氣性能逐漸降低，如電導(dǎo)變大、變大和絕緣強(qiáng)度下降等，這種在性能方面出的不可逆的劣化現(xiàn)象稱為介質(zhì)的老化。

　　電介質(zhì)的老化分為三類：由電場(chǎng)作用引起的電老化、由高溫作用引起的熱老化和由受潮所加速劣化的受潮老化。

　　擊穿電壓的工作原理是什么

　　電壓擊穿試驗(yàn)儀的工作原理是通過(guò)早一起絕緣部分和帶電部分之間施加一定時(shí)間額定值的交直流高壓電流來(lái)檢測(cè)儀器絕緣材料所能承受的耐壓值，因?yàn)樵趦x器的日常工作中不僅僅要考慮到儀器的額定工作電壓所造成的影響，還要考慮短時(shí)間內(nèi)大大高于熱定電壓值的過(guò)電壓影響（比如短路或操作失誤等），在過(guò)電壓的作用下，絕緣材料的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生損壞，當(dāng)超過(guò)絕緣材料所能承受的較大值時(shí)就會(huì)發(fā)生擊穿并導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常，還會(huì)造成操作人員觸電危害人身安全。耐壓測(cè)試就是通過(guò)施加一個(gè)高于正常電壓幾倍的值在產(chǎn)品上并持續(xù)一段時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)漏電電流在規(guī)定范圍內(nèi)，則絕緣性能正常，如果發(fā)生擊穿則不正常。

　　影響介電擊穿強(qiáng)度的因素

　　閃絡(luò)-指高壓電器（如高壓絕緣子）在絕緣表面發(fā)生的放電現(xiàn)象，成為表面閃絡(luò)，簡(jiǎn)稱閃絡(luò)。

　　絕緣閃絡(luò)：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，尚未發(fā)生絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時(shí)，在其表面或與電極接觸的空氣（離子化氣體）中發(fā)生的放電現(xiàn)象，成為絕緣閃絡(luò)。

　　1.電壓波形直流、工頻正弦及沖擊電壓下，擊穿機(jī)理不同，所測(cè)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不同，工頻交流電壓下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比直流和沖擊電壓下的低得多

　　2.。電壓作用時(shí)間，無(wú)論電擊穿還是熱擊穿都需要時(shí)間，隨著加壓時(shí)間的增長(zhǎng)，擊穿電壓明顯下降。

　　3、電場(chǎng)的均勻性及電壓的極性，電場(chǎng)不均勻往往測(cè)得的電壓比本征擊穿值低。

　　4、試樣的厚度與不均勻性試樣的厚度增加，電極邊緣電場(chǎng)就更不均勻，試樣內(nèi)部的熱量更不易散發(fā)，試樣內(nèi)部的含有缺陷的幾率增大，這些都會(huì)使擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降。

　　5.環(huán)境條件試樣周圍的環(huán)境條件，如溫度、濕度以及壓力等都會(huì)影響試樣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)；溫度升高，通常會(huì)使擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降；濕度增大，會(huì)使擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降；氣壓對(duì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)的影響，主要是對(duì)氣體而言。氣壓高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)升高：但接近真空時(shí)，也會(huì)使擊穿場(chǎng)強(qiáng)升高。另外還有：時(shí)間、輻射、機(jī)械力、電極材料及極性效應(yīng)。

　　電壓擊穿試驗(yàn)儀使用時(shí)的注意事項(xiàng)

　　1、試驗(yàn)過(guò)程中不能讓無(wú)關(guān)人員靠近，因本試驗(yàn)儀器可產(chǎn)生較高的電壓，未經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員不能使用該設(shè)備。試驗(yàn)時(shí)要有監(jiān)護(hù)人員，不要單人使用。以防萬(wàn)一發(fā)生意外情況。

　　2、長(zhǎng)時(shí)間不使用設(shè)備，在再使用時(shí)，先讓儀器空載加壓一次，即把高壓電極的接線從均壓球上取下。查看計(jì)算機(jī)試驗(yàn)界面，看看高壓電壓是否正常。

　　3、試驗(yàn)中發(fā)生意外情況要及時(shí)切斷電源，問(wèn)題處理后才能繼續(xù)試驗(yàn)。

　　4、設(shè)備安放要平穩(wěn)，安放的地面要堅(jiān)固。標(biāo)準(zhǔn)是水泥地面以免產(chǎn)生共振。

　　5、該設(shè)備在使用中外殼要接保護(hù)地線，既設(shè)備外殼接大地，以保護(hù)操作人員和設(shè)備運(yùn)行的安全。

　　6、使用完設(shè)備后，要關(guān)掉系統(tǒng)各部分電源，不準(zhǔn)帶電插拔電源線。

　　7、要按規(guī)定的電源電壓接入設(shè)備。確保電路接線正確。否則會(huì)損壞設(shè)備。

　　8、該儀器需安置在室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)整潔、干燥、無(wú)腐蝕性介質(zhì)，非相關(guān)人員不要隨意操作。

　　9、不要讓設(shè)備電纜碰到尖邊，以免劃破電纜絕緣；不要讓電纜壓在重物之下，以免壓斷電纜引起火災(zāi)；不要用電纜拉物體或用電纜捆綁物體，以免拉斷電纜使設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　10、不要讓設(shè)備碰到水濺，腐蝕性氣體，可燃?xì)怏w和可燃物。如果不避免，可能火災(zāi)。

　　11、搬動(dòng)設(shè)備時(shí)，要切斷設(shè)備電源，既要把插頭從插座中拔下。禁止搬動(dòng)設(shè)備時(shí)放倒設(shè)備或傾斜45°角以上。

　　12、不要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)插拔設(shè)備的電源插頭。