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電壓擊穿試驗儀檢測擊穿電壓時的因素及含義

來源：時間：2022-08-09 17:25:08 瀏覽：3458次

擊穿電壓是什么

一般的電器元件都是有電壓限制的，不能超過它的耐壓值，超過了這個電壓就會擊穿，元件就是損壞了。這個會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)在足夠強的電場作用下將失去其介電性能成為導(dǎo)體，稱為電介質(zhì)擊穿，所對應(yīng)的電壓稱為擊穿電壓。電介質(zhì)擊穿時的電場強度叫擊穿場強。不同電介質(zhì)在相同溫度下，其擊穿場強不同。當(dāng)電容器介質(zhì)和兩極板的距離d一定后，由U1-U2=Ed知，擊穿場強決定了擊穿電壓。擊穿場強通常又稱為電介質(zhì)的介電強度。提高電容器的耐壓能力起關(guān)鍵作用的是電介質(zhì)的介電強度。

電壓擊穿試驗儀的主要因素

1、電壓作用時間

如果電壓作用時間很短（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。隨著電壓作用時間的增長，擊穿電壓將下降，如果在加電壓后數(shù)小時才引起擊穿，則熱擊穿往往起主要作用。不過二者有時很難分清，例如在工頻交流耐壓試驗中的試品被擊穿，常常是電和熱雙重作用的結(jié)果。電壓作用時間長達數(shù)十小時甚至幾年才發(fā)生擊穿時，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）作為基準值，縱坐標(biāo)以標(biāo)么值表示。電擊穿與熱擊穿的分界點時間約在之間，作用時間大于此值后，熱過程和電化學(xué)作用使得擊穿電壓明顯下降。不過擊穿電壓與更長時間（圖中達數(shù)百小時）的擊穿電壓相差已不太大，所以通?？蓪㈩l試驗電壓作為基礎(chǔ)來估計固體介質(zhì)在工頻電壓作用下長期工作時的熱擊穿電壓。許多有機絕緣材料的短時間電氣強度很高，但它們耐局部放電的性能往往很差，以致長時間電氣強度很低，這一點必須予以重視。在那些不可能用油浸等方法來消除局部放電的絕緣結(jié)構(gòu)中（例如旋轉(zhuǎn)電機），就必須采用云母等耐局部放電性能好的無機絕緣材料。

2、電場均勻程度和介質(zhì)的厚度

處于均勻電場中的固體介質(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中，介質(zhì)厚度增加將使電場更不均勻，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，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，這時即使處于均勻電場中，介質(zhì)內(nèi)部的電場分布也是不均勻的，zui大電場強度集中在氣隙處，使擊穿電壓下降。如果經(jīng)過真空干燥、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均勻度的改變，則擊穿電壓與頻率幾乎無關(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，在工頻時的擊穿電壓為（有效值），而在高頻時擊穿電壓僅為（有效值）。這事因為頻率上升介質(zhì)損耗上升，導(dǎo)致發(fā)熱，促使熱擊穿過程的發(fā)展。

4、溫度

固體介質(zhì)在某個溫度范圍內(nèi)其擊穿性質(zhì)屬于電擊穿，這時的擊穿場強很高，且與溫度幾乎無關(guān)。超過某個溫度后將發(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。不同的固體介質(zhì)其耐熱性和耐熱等級是不同的，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

受潮對固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān)。對不易吸潮的材料，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的百分之幾或更低，這是因為電導(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)在制造時要注意除去水分，在運行中要注意防潮，并定期檢查受潮情況。

6、累積效應(yīng)

固體介質(zhì)在不均勻電場中以及在幅值不很高的過電壓，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，局部損失會逐步發(fā)展，這稱為累積效應(yīng)。顯然，它會導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降。

在幅值不高的內(nèi)部過電壓下以及幅值雖高、但作用時間很短的雷電過電壓下，由于加電壓時間短，可能來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)備耐壓試驗加電壓次數(shù)和試驗電壓值時，應(yīng)考慮這種累積效應(yīng)，而在設(shè)計固體絕緣結(jié)構(gòu)時，應(yīng)保證一定的絕緣裕度。

7、電介質(zhì)的老化

電氣設(shè)備在長期運行中，其介質(zhì)不可避免的要承受熱的、電的、化學(xué)的和機械力的作用。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

電壓擊穿試驗儀的工作原理是通過早一起絕緣部分和帶電部分之間施加一定時間額定值的交直流高壓電流來檢測儀器絕緣材料所能承受的耐壓值，因為在儀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，還要考慮短時間內(nèi)大大高于熱定電壓值的過電壓影響（比如短路或操作失誤等），在過電壓的作用下，絕緣材料的結(jié)構(gòu)會發(fā)生損壞，當(dāng)超過絕緣材料所能承受的較大值時就會發(fā)生擊穿并導(dǎo)致設(shè)備運行異常，還會造成操作人員觸電危害人身安全。耐壓測試就是通過施加一個高于正常電壓幾倍的值在產(chǎn)品上并持續(xù)一段時間，如果在規(guī)定時間內(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)，簡稱閃絡(luò)。

絕緣閃絡(luò)：絕緣材料在電場作用下，尚未發(fā)生絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時，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，擊穿機理不同，所測的擊穿場強也不同，工頻交流電壓下的擊穿場強比直流和沖擊電壓下的低得多

2.。電壓作用時間，無論電擊穿還是熱擊穿都需要時間，隨著加壓時間的增長，擊穿電壓明顯下降。

3、電場的均勻性及電壓的極性，電場不均勻往往測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，這些都會使擊穿場強下降。

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影響試樣的擊穿場強；溫度升高，通常會使擊穿場強下降；濕度增大，會使擊穿場強下降；氣壓對擊穿場強的影響，主要是對氣體而言。氣壓高，擊穿場強升高：但接近真空時，也會使擊穿場強升高。另外還有：時間、輻射、機械力、電極材料及極性效應(yīng)。