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击穿强度测试仪释义

发表时间:2022-08-16  |  点击率:192

一、击穿强度:


击穿强度测试流程根据 GB/T 1408.1—2016 的测试标准进行,以 2 000 V/s 和 100 V/s 升压速度测 量样品短时和长时电场作用下的击穿强度,测量环 境温度是 25 ℃,测试样品是直径 100 mm,厚度 1 mm 的圆片,击穿强度按照 E=U/d 进行计算,E 为击穿场强,U 为击穿电压,d 为试样厚度,每种 样品测试 10 次,测试结果用威布尔对数分布显示。 图 4 所示为击穿电压测试平台,试验电压频率是 50 Hz,试验电极与样品以“球电极样品球电极” 结构摆放,球电极直径为 20 mm,试验时电极和样 品浸没在 25 号变压器油中以防止样品表面的沿面闪络。

 


二、沿面闪络电压:


分别以 2 000 V/s 和 100 V/s 升压速度表征样品 短时和长时电场作用下的沿面闪络电压,测试样品 是直径 100 mm、厚度 1 mm 的圆片,每种样品测试 10 次,测试结果用威布尔对数分布显示。图 5 所示 为沿面闪络电压测试平台,试验电压频率是 50 Hz, 沿面闪络电压测试环境是在压强 0.2 MPa 的 SF6气 体中,测量环境温度是 25 ℃。样品与电极摆放结构 如图 6 所示,电极是高 20 mm,直径 20 mm 的不锈 钢圆柱电极,电极边缘为半径 1 mm 圆角,极间距 为 5 mm。



三、样品的击穿强度


以2 000 V/s 和 100 V/s 的升压速度分别测量样 品在短时和长时电场作用下的击穿强度。测试结果 用威布尔分布显示,如图11—图12所示,并取63.2% 击穿概率下的值作为击穿强度的值进行分析。


图 11 显示,2 000 V/s 升压速度下,随着氧化 铝中 Na+质量分数的增加,样品的击穿强度先维持 稳定后逐渐下降。Na+质量分数为 0.02%~0.04%时, 击穿强度相对稳定,Na+质量分数为 0.06%~0.12% 时,击穿强度逐渐下降。实验结果表明,在短时电 场作用下,Na+质量分数对样品的击穿强度影响较 小,Na+质量分数升高会降低样品的击穿强度。



图12 显示,100 V/s 升压速度下,随着氧化铝 中 Na+质量分数的增加,样品的击穿强度逐渐降低, 且降幅较大。Na+质量分数为 0.02%时,击穿强度为 30.9 kV/mm;Na+质量分数为 0.12%时,击穿强度为 25.4 kV/mm,击穿强度下降了 5.5 kV/mm。对比发 现,长时电场作用下,氧化铝中 Na+的存在,显著 降低了样品的击穿强度。


环氧复合绝缘材料样品的击穿是大量高能电 子碰撞破坏的结果,氧化铝中随着 Na+质量分数的 增加,样品的体积电阻率下降,对电子注入的阻抗 减小,高压电极发射的电子容易注入材料基体中, 碰撞破坏材料基体,导致样品击穿。长时电场作用 下,由于升压速度慢,高压电极发射的电子注入材 料基体中不断碰撞材料基体,释放大量的热量,激发更多的电子参与碰撞破坏,进而导致样品击穿。


短时和长时电场作用下,随着氧化铝中 Na+质 量分数的增加,样品的击穿强度最终均逐渐降低, 表明氧化铝中 Na+的存在,对样品击穿强度不利, 应避免使用 Na+质量分数较高的氧化铝填料。



四、样品的沿面闪络电压


以2 000 V/s 和 100 V/s 的升压速度,测量样品 在短时和长时电场作用下的沿面闪络电压。测试结果 用威布尔分布显示,如图13—图14 所示,并取63.2% 击穿概率下的值作为沿面闪络电压值进行分析。


图13 中,2 000 V/s 升压速度下,随着 Na+质量 分数的增加,样品的沿面闪络电压逐渐下降,Na+ 质量分数为 0.02%时,样品的沿面闪络电压为 32.2 kV,Na+质量分数为 0.12%时,样品的沿面闪 络电压为 30.6 kV/mm,下降了 1.6 kV,约 5%,下 降幅度较小。图 14 中,100 V/s 升压速度下,随着 Na+质量分数的增加,样品的沿面闪络电压逐渐下 降,Na+质量分数为 0.02%时,样品的沿面闪络电压 为 33 kV,Na+质量分数为 0.12%时,样品的沿面闪 络电压为 29.3 kV/mm,下降了 3.7 kV,约 11%,下降 幅度较大。此外,Na+质量分数为 0.02%~0.06%时, 长时电场作用下样品的沿面闪络电压高于短时电场 作用下;Na+质量分数为 0.08%~0.12%时,长时电场 作用下样品的沿面闪络电压低于短时电场作用下。

 

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