电线电缆电压击穿/交直流介电强度试验仪

电线电缆电压击穿/交直流介电强度试验仪（计算机控制）

1、击穿电压基本概念

1.击穿电压

用连续均匀升压的方式对试样施加电压，使试样发生击穿时的电压值。或已逐渐升压的方法进行试验，试样承受住最高电压，即在该电压水平下，整个时间内试样不发生击穿。

2.介电强度

在规定的试验条件下，击穿电压与施加电压的两电极之间距离的商，单位是KV/mm或者是MV/m.

            E=V/d

 式中：E——介电强度，KV/mm

       V击穿——击穿电压，KV

       d——试样厚度，mm

2、基本原理

介电强度测试采用连续升压或逐级升压方式升高电压。记取试样被击穿时电压值。如测试耐电压值，则当升压达到规定电压时停止升压，使电压值恒定在规定值，测试达到规定时间不被击穿的电压值。

3、测试设备：

1.介电强度测试仪：

实验主机  控制装置  电极及试验测控分析处理测试软件等组成，工作原理请看书194页：其外形为：

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1）高压变压器   次级额定电流不小于0.03~0.1A，保证在介质被击穿瞬间不被烧坏。

2）调压变压器  本身损耗小，不发生波形畸变，能均匀的调节电压，其容量与试验变压器容量相同。

3）保护电路

4）电压测量仪器

2.测试电极

a .电极要求表面保持光滑，清洁，无伤痕，污垢等，常见的电极有黄铜及不锈钢，退火铝箔 弹性金属片 导电粉末。

b.电极的规格尺寸应与测试试样配对。

板状试样电极D=25mm  H=25 mm  r=3mm

管状试样电极L=25mm  L=75mm

4、试验方法：

1.试样制备与处理

 a.根据测试产品规格及测试要求，采用模塑成型或机械加工方法制备试样。与电极接触的试样两表面要平行，并且应尽可能平整光滑，试样厚度一般不小于3mm.

b.对于垂直材料表面的实验，要求试样有足够大的面积以防止试样过程中发生闪络

c.试样预处理应遵循测试材料的产品规定进行。

2.实验条件

1）常态实验环境条件：温度为20±5，相对湿度为65±5%

2）热态实验或潮湿环境实验条件由产品标准予以规定。

3）实验媒介：介电强度试验应尽量在接近测试材料的实际使用环境的媒质中进行，同时应避免测试中发生闪络。

如果要求在高温下进行试验时，可在任何设计合理的烘箱或热的油浴中进行。

3.实验步骤：

1）根据要求选择试样，对试样进行预处理。

2）调节环境的温湿温度并选好试验媒介。

3）测量试样厚度。

4）试样经测厚和预处理后，再用绸布蘸上对材料无任何作用的溶剂擦净表面，装入仪器内两极之间，保持良好接触，开始实验。

5）测试介电强度。

5、实验结果与报告

1）击穿的判断  在击穿时，回路的电流增加和试样两端电压下降，使断路器跳开或开熔丝烧断。

2）介电强度计算

3）实验报告  包括材料型号，名称和规格，制造厂名称；试样形状，尺寸，数量和处理条件；电极形式和尺寸；实验环境温度及湿度；测试仪器和外施电压；测量数据及计算结果。

6、影响因素与讨论

（一）试样的厚度

a.随试样厚度增加，介电强度减小。

在击穿中，既有电击穿，也有热击穿。

b.从热击穿理论来讲

试样厚度增加，散热条件变坏，促使单位厚度的击穿电压降低。

c.从电击穿理论讲

当试样较薄时，电子加速时间相应地减小，电子不易从电极上逸出，其介电强度也相应增加。

（二）升压速度

以电击穿为主的试样，升压速度的影响不大

以热击穿为主的试样，随升压速度提高而增大.

（三）电极倒角r

电极与试样接触平面边缘形成的半径r的角称为倒角。

当电极面积变化不大时，介电强度变化不大，

当电极变成半圆球状（r很大），介电强度变化较大。

边缘效应，靠边缘处场强非常大的现象。

由于边缘效应，电极边缘间的介质容易已被击穿。

而边缘处场强的大小与倒角r有关系，

一般r小，场强变大，所以，标准方法中规定ｒ＝2.5mm。

（四）试验环境

多数材料在低温下，介电强度与温度无关，

当温度升高至某个高度，介电强度随着温度升高而下降。

湿度增加，介电强度也下降。

水分进入试样，电导变大之故。

（五）试样加工

不良的加工方法会在材料中形成缺陷，

例如弱的熔接缝、气泡流线和杂质颗粒，都会使介电强度降低30～60%，降低程度随缺陷的严重程度而异。

电线电缆电压击穿/交直流介电强度试验仪介电强度的测试：

大多数高分子材料在一定电压范围内是绝缘体，但是随着施加电压的升高，性能会逐渐下降。电压升到一定值时变成局部导电，此时称为材料的击穿。

定义:介电强度：试样击穿时,单位厚度承受的击穿电压值，单位为kv/mm或Mv/m。有时也称为电气强度或击穿强度。通常介电强度越高,材料的绝缘质量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大电场强度，是高聚物绝缘材料的一项重要指标。聚合物绝缘材料的 Eb 一般为107V/cm左右。

耐电压：在规定的试验条件下,对试验施加规定的电压及时间,试样不被击穿所能承受的最高电压。

塑料的电击穿机理：

问题复杂---介电击穿机理可分为本征击穿（电击穿）、热击穿、化学击穿、放电击穿等，往往是多种机理综合发生。通常把不随温度变化的击穿称为电击穿，把随温度变化的击穿称为热击穿。

热击穿：外部表现是介电强度随温度升高而迅速下降；与电压作用的长短有关；与电场畸变及周围介质的电性能关系不大；击穿点多发生在电极内部。

介质在电场中产生的热量大于它能散发的热量．使其内部温度不断升高。温度升高导致其电阻下降，流经试样电流增大．产生的热量更多，如此循环不已，致使介质转变为另一种聚集态，失去耐电压能力,材料被破坏。

电击穿：特点是介电强度受温度的影响不大；电作用时间对结果无影响；与周围介质的电性能有关；击穿点常常出现在电极边缘其至电极以外。

在固体介质中，总有一些自由电子存在,它们在外电场作用下被加速而撞击中性原子,致使原子电离，在这种作用继续下造成材料击穿.

一般来说，工作温度高散热条件差，介质电导及损耗大的材料．发生热击穿的几率高。

介电强度实验采用的基本装置是一个可调变压器和一对电极。试验中使用的试样厚度为1.59mm.实验方法有两种 (参见GB/T1408-2016 ):短时法，将电压以平均速度率逐渐增加到材料发生介电破坏；低速升压法，是将预测击穿电压值的一半作为起始电压，然后以均匀速度率增加电压直到发生击穿。

介电强度测试的影响因素：电压波形及电压作用时间影响 

材料在电场作用下，单位时间产生的热量为QF介质散发出去的热量为Qs，当QF略大时就产生热不平衡，进而介质温度升高,最后发生击穿。因此, 可根据极限条件QF＝QS来求得热击穿电压VB：

当电压频率增加时值要下降，当波形失真大时，—般都会有高次谐波出现，这样会使VB降低，因此必须限制这个量。

作用时间的影响：多因热量积累而使击穿电压值随电压作用时间增加而下降.

处于热击穿形式的试样，基本上随升压速度的提高击穿强度也增大。因此，一般规定试样击穿电压低于20kv时升压速度为1.0kv/s;大于或等于20kv时升压速度为2.0kv/s。

温度的影响：试样厚度对介电强度的影响 湿度影响：因水分浸入材料而导致其电阻降低，必然降低击穿电压VB值。如有机硅玻璃布板。常态下E＝18kv／mm，受潮后E＝12kV／mm。

电极倒角的影响：电极边缘处电场强度远远高于内部,但边缘效应极难消除。为避免电极边缘成一直角,需采用一定倒角r 。国家标准中规定r＝2.50mm。

媒质电性能影响：

高压击穿试验往往把样品放在一定媒质(如变压器油)中．其目的为缩小试样尺寸防止飞弧。但媒质本身的电性能对属于电击穿为主的材料有明显影响，而以热击穿为主的材料影响极小.故标准中对要求油的击穿电压 VB＞=25kv/2.5mm.

Pvc电缆料及酚醛模塑料击穿点在电极边缘，当油脏时在试样边缘处有很明显的集聚物的痕迹，而在净油中没有。

对于酚醛层压板击穿点在电极内部，以热击穿为主。油的性能对该材料没什么影响