涂料图层电压击穿电压试验仪

涂料图层电压击穿电压试验仪

一、介电强度概述：

1、定义：绝缘材料或结构，在电场作用下瞬间失去绝缘特性，造成电极间短路，称为电气击穿。绝缘材料或结构发生击穿时所加的电压称为击穿电压，击穿点的场强称为击穿场强。

式中：EB—击穿场强（MV/mm）;UB—在规定试验条件下，两极间的击穿电压(MV或KV);d—两电极间击穿部位的距离，即试样在击穿部位的厚度（m或mm）

闪络：--指高压电器(如高压绝缘子)在绝缘表面发生的放电现象,称为表面闪络,简称闪络.

绝缘闪络： 绝缘材料在电场作用下，尚未发生绝缘结构的击穿时，在其表面或与电极接触的空气(离子化气体)中发生的放电现象，称为绝缘闪络。

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。

二、击穿电压试验仪检定方法研究

击穿电压试验仪主要适用于固体绝缘材料如：塑料、 薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘漆等介质在工频电压 或直流电压下击穿强度和耐电压时间的测试。输出电压 可达 １００ｋＶ 及以上。漆包线击穿电压试验仪的试验电 压不低于 １０ｋＶ。常州作为国内漆包绕组线生产的起源 和发祥地，是目前国内漆包绕组线的 重要生产基地。漆包绕组线由导体和绝缘层两部分组 成，裸线经退火软化后，再经过多次涂漆，烘焙而成。漆 包线击穿电压试验仪用于检测并记录漆包绕组线的击穿 电压值，对保障漆包线的高质量、新工艺的制定、新产品 的研发具有十分重要的作用。然而，在漆包线行业普遍 使用的、承担重要检测任务的漆包线击穿电压试验仪至 今未有相应的国家计量检定规程或校准规范，造成计量 部门无法对其进行有效的检测，仪器的准确性难以保障， 影响了漆包绕组线的产品质量，进而严重威胁到相应电 气设备的安全性和稳定性。常州计量所根据江苏省质量 技术监督局要求，承担了《漆包绕组线击穿电压试验仪 地方检定规程》的编制工作。本文就击穿电压试验仪的 检定方法进行探讨研究。

１ 击穿电压试验仪工作原理简介及与耐电压测试仪区别

击穿电压试验仪主要由调压器传动机构、高压电极 和试验夹具等组成，采用交流高压法测量漆包绕组线的 击穿电压值。在室温下，试验仪在绕组线的线芯（导体） 和绝缘（漆膜）之间，以一定的升压速度从零开始施加频 率为 ５０Ｈｚ 的交流试验电压，当升压至线芯和绝缘之间 击穿动作电流为 ５ｍＡ 时，试验电压值即为该绕组线的击 穿电压值。

其工作原理类似于耐电压测试仪，在实际工作中很 多计量技术机构直接应用 ＪＪＧ７９５ －２００４《耐电压测试仪 检定规程》对击穿电压试验仪进行检定，其实是有问题 的。主要如下：

（１）测量范围不同：ＪＪＧ７９５ －２００４《耐电压测试仪检 定规程》适用于最高电压为 １５ｋＶ 的耐电压测试仪，包括 数字式指针式交流（工频）、直流耐电压测试仪、安全性 能测试仪、绝缘耐压测试仪的耐压部分的检定，而击穿电 压试验仪的试验电压不低于 １０ｋＶ，最高可达 １００ｋＶ 及以 上，显然 ＪＪＧ７９５ －２００４ 电压测试范围不能覆盖击穿电压 试验仪。

（２）适用对象不同：耐电压测试仪是对各种低压电 器设备，各种电器器具，绝缘材料和绝缘结构的抗电性能 进行检测和试验的仪器。击穿电压试验仪主要适用于固 体绝缘材料如：塑料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘 漆等介质在工频电压或直流电压下击穿强度和耐电压时 间的测试。

（３）技术要求不同：耐电压测试仪的输出电压在 ６ｋＶ 以下示值误差为 ±２％ ～±５％，１０ｋＶ 以下为 ±５％， １５ｋＶ 以下为 ±１０％。而漆包线击穿电压试验仪的试验 电压不低于 １０ｋＶ，示值误差为 ±３％左右。

（４）检定项目不同：耐电压测试仪的检定项目主要 有：外观及通电检查、交直流输出电压、击穿报警电流、交 流输出电压的失真度、直流输出电压的纹波系数、实际输 出容量、电压持续时间、绝缘电阻、工频耐压试验；由于击 穿电压试验仪的使用要求与耐电压测试仪的不同，其检 定项目还应包括峰值系数测量、试验电压的升压速度考 察、试验电压的电压降测量以及一些配套设备如检测负 荷误差测量、检测圆棒电极直径测量等等。

２ 击穿电压试验仪主要检定项目及检定方法

２．１ 试验电压的示值误差

将电压测量仪器接到试验仪的高压输出端和低电位 端，读取试验电压指示值 Ｕ 及试验电压实测值 Ｕ０，按公 式（１）计算示值误差。

δ＝Ｕ －Ｕ０/ Ｕ０ ×１００％ （１）

２．２ 测量峰值系数及观察试验电压波形

２．２．１ 将交流分压器高duan接于试验电源高压输出端，此 时将交流分压器接地端和试验仪高压输出端另一端同时 接地。

２．２．２ 将峰值电压表、有效值电压表的输入端分别接分 压器输出端与接地端。

２．２．３ 试验电压调到 ６ｋＶ 左右，按式（２）计算峰值系 数： Ｐ ＝ＵＰ ／Ｕ （２）

式中：ＵＰ—峰值，单位为 Ｖ； Ｕ—有效值，单位为 Ｖ。

２．２．４ 将示波器输入端接分压器输出端与接地端，观察 电压波形，并测量试验电压频率。

２．２．５ 测量升压速度 用秒表测量升压时间，按式（３）计算升压速度：

ｖ ＝６０Ｕ／ｔ （３）

式中：ｖ—升压速度，单位为 Ｖ／ｍｉｎ； Ｕ—上升电压，单位为 Ｖ； ｔ—电压上升所需时间，单位为 ｓ。 取三次测量值的平均值。

２．２．６ 测量击穿动作电流 将交流毫安表、高压电阻串联后接入高压回路。逐 渐升高试验电压，当试验仪发出击穿报警信号时，读取交 流毫安表的示值。

２．２．７ 测量试验电压的电压降 按图 １ 接线，在 ２．５ｋＶ 及以下档时使用 ２００ｋΩ高压 电阻，在 ２．５ｋＶ 以上档时使用 ８００ｋΩ高压，将高压真空 继电器的触点接上，试验电压调整到电流表读数为 ５ｍＡ ±０．５ｍＡ，记录此时电压 Ｕ２，然后将高压真空继电器的 触点断开，切断高压电阻回路，记录此时交流电压表的电 压 Ｕ１，按（４）计算试验电压的电压降：

γ＝Ｕ１ －Ｕ２/ Ｕ１ ×１００％ （４）

式中：γ—电压降百分率； Ｕ１—试验电压，单位为 Ｖ； Ｕ２—试验电源供出 ５ｍＡ 时的试验电压，单位为 Ｖ。 测量三次，各次试验电压的电压降应不大于 ２％。

三、交直流试验的切换

(1) 电气、介电强度试验机器高压输出为交流电压。直流的获得方式为在原回路中串入高压硅堆，使测试回路为脉动 的直流电压。实现的过程为，硅堆已经在高压变压器的高压绝缘塔中，平时用一个短路杆把高压硅堆短接。 需要直流试验时，取出短路杆，使高压硅堆接入测试电路中，这时回路的电压为脉动的直流电压。

(2) 试验的交直流电压切换，主要取决于高压绝缘塔中的短路杆是否取出。当取出短路杆时，高压 均压球上的电压为直流电压，插入短路杆时，高压均压球上的电压为交流电压。短路杆的取出、插入参看 左侧的示意图。

(3) 在直流试验时，计算机也要选择直流状态，否则测的结果是不正确的。简单的说，交流电压与 直流电压有根号2倍的关系。

四、涂料图层电压击穿电压试验仪主要参数表、配置表