高分子材料电击穿强度/高压击穿试验仪

简要描述：高分子材料电击穿强度/高压击穿试验仪典型式样绝缘材料，电子材料，有机硅材料，胶粘剂材料，电工材料，绝缘材料，固体材料，橡胶，塑料，薄膜，绝缘漆，漆膜，硫化橡胶，片材，热固性塑料，绝缘漆漆膜，电容器纸，陶瓷，玻璃，导热材料，硅材料，有机硅，聚碳酸酯PC材料，聚碳酸酯改性材料，涂料，树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料复合制品、陶瓷和玻璃、绝缘纸、柔软复合材料、树脂胶等等。

更新时间：2023-02-26
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高电压击穿试验仪测试时候有哪些保护措施呢？

详细介绍

高分子材料电击穿强度/高压击穿试验仪实验平台

1 有机硅凝胶的耐电特性

绝缘材料击穿是在电应力作用下导致材料内部绝缘性能严重损失，发生穿孔或出现碳化通道，并引起回路电流的现象。材料的电击穿特性直观反映了材料的电绝缘能力。本文搭建了有机硅凝胶工频耐电特性实验平台，研究温度对有机硅凝胶耐电特性的影响规律。

1.1 实验设计

依据 IEC 60243标准设计实验平台如图 10 所示，交流电压源输出电压 0～100kV，电压畸变率小于 2%，升压速率 2kV/s，升压曲线如图 10 所示。被测试品的模具容积为 200mL，电极为铜制球球电极，电极直径 13mm，电极间距 1mm。基于实验室内制备的有机硅凝胶样品，测试了不同温度下有机硅凝胶的工频耐电特性。

球球电极结构下，击穿场强近似计算公式为：

式中，Ebd 为击穿场强峰值；Ubd 为击穿电压最大值；s 为气隙间距；为 Schwaiger 系数，对于较均匀场，n取值为 0.9。

1.2 实验结果

图 11 展示了有机硅凝胶的击穿现象及击穿通道。Ⅰ展示了发生击穿瞬间，有机硅凝胶产生强烈的光信号；Ⅱ展示了放电发生后瞬间，球球电极间产生了气泡，并且在显微镜下观察了气泡形态；击穿后的样品放置一段时间后，将进入Ⅲ状态，球球电极间的气泡变小；最终形成图 11 中Ⅳ所示的电树枝通道，此时硅凝胶丧失耐压能力。

绝缘材料的击穿起始于材料内部绝缘弱点，而聚合物中的缺陷是随机分布的，因此聚合物的击

穿事件符合一定的统计规律，一般采用多个样本，可通过概率分布统计法评估聚合物的击穿电压。Weibull 分布基于弱点击穿理论构建，双参数 Weibull分布广泛应用于分析绝缘材料的击穿电压。根据Weibull 分布函数特征，有机硅凝胶的击穿电压对应于 63%累积概率处的击穿电压。Weibull 分布的累积概率函数（Cumulative Probability Function, CDF）可表示为：

式中，P 为累积概率密度分布函数；为 63%对应的分位数，也称为尺度参数，表示发生概率为 63%的击穿电压值；为度量分散程度的 Weibull 指数，也称为形状参数，表示击穿电压的变化幅度，越大，其击穿场强变化幅度越小；U 为有机硅凝胶的击穿电压。测试了传统脱气曲线与改进脱气曲线制备的有机硅凝胶样品在 200℃的恒温箱中处理后的击穿电压值，通过式（3）计算 Weibull 分布得出累计概率密度曲线，200℃下制备工艺对有机硅凝胶击穿电压的影响如图 12 所示。

200℃下，原始制备工艺得到的有机硅凝胶样品内出现气泡，依据 Weibull 分布统计得到工频耐受电压为 31.30kV；而改进的制备工艺得到的有机硅凝胶样品在 200℃下未见气泡，工频耐受电压为35.34kV。对比两种制备工艺获得的有机硅凝胶样品，改进的制备工艺使得有机硅凝胶样品在 200℃下耐压能力提升了 12.9%。

为获得温度对有机硅凝胶耐压特性的影响规律，测试了不同温度下有机硅凝胶的工频击穿电压，依据式（3）计算 Weibull 分布，得出每个温度点下的累计概率密度曲线如图 13 所示。不同温度下有机凝胶的 Weibull 分布参数见表 2。

根据 Weibull 分布统计结果，获得了不同温度下，有机硅凝胶的击穿场强，如图 14 所示。从图14 可知，温度对有机硅凝胶的绝缘性能有重要影响，随着温度升高，23～80℃之间，有机硅凝胶的击穿场强有所降低，但降低程度较小；当温度达到120℃左右时，有机硅凝胶的击穿场强明显下降；当温度达到 200℃时，有机硅凝胶的击穿场强只有约常温下的一半。

介电强度定义：

介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度，它定义为试样被击穿时，单位厚度承受的最大电压，表示为伏特每单位厚度。物质的介电强度越大，它作为绝缘体的效果越好。

1、介电强度简介

介电强度：是材料抗高电压而不产生介电击穿能力的量度，将试样放置在电极之间，并通过一系列的步骤升高所施加的电压直到发生介电击穿，以此测量介电强度。尽管所得的结果是以kv/mm为单位的，但并不表明与试样的厚度无关。因此，只有在试样厚度相同的条件下得到各种材料的数据才有可比性。

2、与介电强度相关的几个概念

介电常数：

用于衡量绝缘体储存电能的性能，它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。介电常数代表了电介质的极化程度，也就是对电荷的束缚能力，介电常数越大，对电荷的束缚能力越强。电容器两极板之间填充的介质对电容的容量有影响，而同一种介质的影响是相同的，介质不同，介电常数不同。

3、体积电阻率

是材料每单位立方体积的电阻，该试验可以按如下方法进行：将材料在500V电压下保持1分钟，并测量所产生的电流，体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高。

4、损耗因子

也指耗损正切，是交流电被转化为热能的介电损耗(耗散的能量)的量度，一般情况下都期望耗损因子越低越好。

介电强度试验与绝缘电阻试验的区别 　　

在我们的常识中，经常将介电强度试验和绝缘电阻试验混淆，误认为是同一个试验，但这两个试验之间还是存在一定的差异。　　

绝缘介电强度试验是在相互绝缘的部件之间或绝缘的部件与地之间，在规定时间内施加规定的电压，以此来确定电机在额定电压下能否安全工作,能否耐受由于开关、浪涌及其它类似现象所导致的过电压的能力，从而评定电机绝缘材料或绝缘间隙是否合适。如果电机有缺陷，则在施加试验电压后，会产生击穿放电或损坏。击穿放电表现为飞弧(表面放电)、火花放电(空气放电)或击穿(击穿放电)现象。过大的漏电流可能引起电参数或物理性能的改变。

介电强度试验与绝缘电阻测试是不能等同的。清洁、干燥的绝缘体尽管具有高的绝缘电阻,但却可能发生不能经受绝缘介电强度试验的故障；反之，一个脏的、损伤的绝缘体，其绝缘电阻虽然低,但在高电压下也可能不会被击穿。由于绝缘部件是由不同材料制成或是由不同材料合成的，它们的绝缘电阻各不相同。因此,绝缘电阻的测试不能wan全代表对清洁度或无损伤程度的直接量度。但是，这种测试对确定高温、潮湿、污物、氧化或挥发性材料等对绝缘特性影响程度是极为有益的。　　

事实上，一台由于过热而使绝缘材料已经老化变脆的电机，其绝缘电阻仍可高达100MΩ,但却无法通过绝缘介电强度试验。绝缘电阻测试对绝缘材料受潮特别敏感,对绝缘材料老化则显得力不从心。　　

绝缘介电强度试验一般采用50Hz正弦波交流电，而绝缘电阻测试均采用直流电。

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