電氣絕緣測(cè)試技術(shù)9

1、電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 第四章第四章 介電強(qiáng)度試驗(yàn)介電強(qiáng)度試驗(yàn)電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、定義一、定義1、電氣擊穿、電氣擊穿：絕緣材料或結(jié)構(gòu)，在電場(chǎng)作用下瞬間失去絕緣特性，造成電極：絕緣材料或結(jié)構(gòu)，在電場(chǎng)作用下瞬間失去絕緣特性，造成電極 間短路。間短路。(試樣上有貫穿的小孔，裂紋以及碳化的痕跡試樣上有貫穿的小孔，裂紋以及碳化的痕跡)YJV22 10KV 3*120 電纜線芯擊穿后打開(kāi)線芯電纜線芯擊穿后打開(kāi)線芯電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 擊穿處削去外屏，打壓定位時(shí)電壓較高，已燒出一個(gè)洞。擊穿處削去外屏，打壓定位時(shí)電壓較高，已燒出一個(gè)洞。電氣絕緣測(cè)

2、試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 進(jìn)一步削開(kāi)查看進(jìn)一步削開(kāi)查看電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 2、在試驗(yàn)中或在使用中，絕緣材料或結(jié)構(gòu)發(fā)生擊穿時(shí)所施加的電壓，稱為、在試驗(yàn)中或在使用中，絕緣材料或結(jié)構(gòu)發(fā)生擊穿時(shí)所施加的電壓，稱為擊擊 穿電壓穿電壓；擊穿點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)稱為；擊穿點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)。3、絕緣材料的、絕緣材料的介電強(qiáng)度介電強(qiáng)度是指材料能承受而不致遭到破壞的最高電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。是指材料能承受而不致遭到破壞的最高電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。對(duì)于平板試樣對(duì)于平板試樣U BdEB 式中：式中：EB擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)(MV/m或或kV/mm) UB在規(guī)定試驗(yàn)條件下，電極間擊穿電壓在規(guī)定試驗(yàn)條件下，電極間擊穿電壓(MV或或kV)

3、 d兩電極間擊穿部位的距離，即試樣在擊穿部位的兩電極間擊穿部位的距離，即試樣在擊穿部位的 厚度厚度(m或或mm)電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 4、在氣體或液體中，電、在氣體或液體中，電 極之間發(fā)生放電，當(dāng)極之間發(fā)生放電，當(dāng) 放電至少有一部分沿放電至少有一部分沿 著固體材料表面時(shí)，著固體材料表面時(shí)， 稱為稱為閃絡(luò)閃絡(luò)。通常試樣。通常試樣 表面閃絡(luò)后，還可以表面閃絡(luò)后，還可以 恢復(fù)絕緣特性。閃絡(luò)恢復(fù)絕緣特性。閃絡(luò) 時(shí)試樣上施加的電壓時(shí)試樣上施加的電壓 稱為稱為閃絡(luò)電壓閃絡(luò)電壓。發(fā)出弧光發(fā)出弧光電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 說(shuō)明：說(shuō)明：(1)閃絡(luò)電壓比空氣間隙的擊穿電壓要低得多。閃絡(luò)電壓比空

4、氣間隙的擊穿電壓要低得多。 (2)容易吸濕、介質(zhì)表面粗糙、介質(zhì)與電極非緊密接觸的固體沿面的閃容易吸濕、介質(zhì)表面粗糙、介質(zhì)與電極非緊密接觸的固體沿面的閃 絡(luò)電壓降低。絡(luò)電壓降低。0 2 4 6 8 10 d/cmU/ kV120804043211空氣間隙擊穿空氣間隙擊穿2石蠟石蠟3電瓷電瓷4與電板接觸不緊密的電瓷與電板接觸不緊密的電瓷圖圖4-1 均勻電場(chǎng)中不同介質(zhì)的閃絡(luò)電壓均勻電場(chǎng)中不同介質(zhì)的閃絡(luò)電壓石蠟表面不易吸水，而電瓷表面吸石蠟表面不易吸水，而電瓷表面吸附水的能力大，固體介質(zhì)表面吸附附水的能力大，固體介質(zhì)表面吸附水分形成水膜時(shí)，水膜中離子在電水分形成水膜時(shí)，水膜中離子在電場(chǎng)作用下向電極移動(dòng)

5、，會(huì)使沿面電場(chǎng)作用下向電極移動(dòng)，會(huì)使沿面電壓分布不均勻，而使閃絡(luò)電壓降低；壓分布不均勻，而使閃絡(luò)電壓降低；固體介質(zhì)與電極間存在氣隙時(shí)，由固體介質(zhì)與電極間存在氣隙時(shí)，由于氣體介質(zhì)的介電常數(shù)比固體介質(zhì)于氣體介質(zhì)的介電常數(shù)比固體介質(zhì)低，氣隙中的場(chǎng)強(qiáng)比平均場(chǎng)強(qiáng)高得低，氣隙中的場(chǎng)強(qiáng)比平均場(chǎng)強(qiáng)高得多，因此氣隙中將發(fā)生局部放電。多，因此氣隙中將發(fā)生局部放電。氣隙放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)固體氣隙放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)到達(dá)固體介質(zhì)與氣體的交界面時(shí)，畸變電場(chǎng)，介質(zhì)與氣體的交界面時(shí)，畸變電場(chǎng)，使閃絡(luò)電壓明顯降低。使閃絡(luò)電壓明顯降低。電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 試樣擊穿或閃絡(luò)時(shí)，試樣上的電壓突然降落，通過(guò)試樣的電流突

6、然增大，有試樣擊穿或閃絡(luò)時(shí)，試樣上的電壓突然降落，通過(guò)試樣的電流突然增大，有 時(shí)會(huì)發(fā)出光或聲。最終判斷是否擊穿，還要觀察是否在試樣上有貫穿的時(shí)會(huì)發(fā)出光或聲。最終判斷是否擊穿，還要觀察是否在試樣上有貫穿的小小 孔、裂紋以及碳化的痕跡孔、裂紋以及碳化的痕跡等。等。二、介電強(qiáng)度試驗(yàn)二、介電強(qiáng)度試驗(yàn)介電強(qiáng)度試驗(yàn)分為兩種類(lèi)型，即介電強(qiáng)度試驗(yàn)分為兩種類(lèi)型，即擊穿試驗(yàn)擊穿試驗(yàn)和和耐電壓試驗(yàn)?zāi)碗妷涸囼?yàn)。擊穿試驗(yàn)擊穿試驗(yàn)是在一定的試驗(yàn)條件下，升高電壓直到試驗(yàn)發(fā)生擊穿為止，測(cè)得擊是在一定的試驗(yàn)條件下，升高電壓直到試驗(yàn)發(fā)生擊穿為止，測(cè)得擊穿場(chǎng)強(qiáng)或擊穿電壓。穿場(chǎng)強(qiáng)或擊穿電壓。耐電壓試驗(yàn)?zāi)碗妷涸囼?yàn)是在一定試驗(yàn)條件下，對(duì)

7、試樣施加一定的電壓，經(jīng)歷一定時(shí)間，若是在一定試驗(yàn)條件下，對(duì)試樣施加一定的電壓，經(jīng)歷一定時(shí)間，若在此時(shí)間內(nèi)試樣不發(fā)生擊穿，即認(rèn)為試樣是合格的。在此時(shí)間內(nèi)試樣不發(fā)生擊穿，即認(rèn)為試樣是合格的。電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 三、影響介電強(qiáng)度的因素三、影響介電強(qiáng)度的因素1、電壓波形、電壓波形 工頻交流電壓工頻交流電壓下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比直流和沖擊電壓下的下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比直流和沖擊電壓下的低低得多。得多。2、電壓作用時(shí)間、電壓作用時(shí)間0.5 1 5 10 50 100 500 1000電壓作用時(shí)間電壓作用時(shí)間/s/(kV/mm)擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)700600500400300200圖圖4-2 PE的擊穿強(qiáng)度與電

8、壓作用時(shí)間的關(guān)系的擊穿強(qiáng)度與電壓作用時(shí)間的關(guān)系隨著加壓時(shí)間的增長(zhǎng)，擊穿電壓明顯下降；隨著加壓時(shí)間的增長(zhǎng)，擊穿電壓明顯下降；t幾秒時(shí)，擊穿電壓隨電壓作用幾秒時(shí)，擊穿電壓隨電壓作用時(shí)間增長(zhǎng)而明顯下降；時(shí)間增長(zhǎng)而明顯下降；幾微妙幾微妙t幾秒時(shí)，擊穿電壓變化不大。幾秒時(shí)，擊穿電壓變化不大。電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 3、電場(chǎng)的均勻性及電壓的極性、電場(chǎng)的均勻性及電壓的極性(1) 電場(chǎng)不均勻電場(chǎng)不均勻，會(huì)出現(xiàn)局部放電，擴(kuò)展到試樣擊穿，所測(cè)得的，會(huì)出現(xiàn)局部放電，擴(kuò)展到試樣擊穿，所測(cè)得的擊穿電壓降擊穿電壓降低。低。(2)針尖對(duì)平板電極系統(tǒng)中，當(dāng)針尖對(duì)平板電極系統(tǒng)中，當(dāng)針尖電極為正極性針尖電極為正極性時(shí)，

9、時(shí)，擊穿電壓擊穿電壓要比針尖電要比針尖電極為負(fù)極時(shí)極為負(fù)極時(shí)低低，這是由于空間電荷的改變了電極間介質(zhì)中的電場(chǎng)分布，從而，這是由于空間電荷的改變了電極間介質(zhì)中的電場(chǎng)分布，從而影響了擊穿電壓。影響了擊穿電壓。4、試樣厚度與不均勻性、試樣厚度與不均勻性試樣厚度增加試樣厚度增加，電極邊緣電場(chǎng)就，電極邊緣電場(chǎng)就更不均勻，試樣內(nèi)部的熱量更不更不均勻，試樣內(nèi)部的熱量更不容易散發(fā)，試樣內(nèi)部含有缺陷的容易散發(fā)，試樣內(nèi)部含有缺陷的機(jī)率增大，使機(jī)率增大，使擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降。薄膜試樣，薄膜試樣，厚度減小厚度減小，電子碰撞，電子碰撞電離的機(jī)率就減小，使電離的機(jī)率就減小，使擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)提高提高。5 10 15

10、 20 25厚度厚度/m/(kV/mm)擊穿場(chǎng)強(qiáng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)40302010圖圖4-3絕緣紙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與厚度的關(guān)系絕緣紙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與厚度的關(guān)系電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 5、環(huán)境條件、環(huán)境條件(1)溫度升高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降溫度升高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降；(2)濕度增大，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降濕度增大，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降；(3)氣壓氣壓氣體，氣體，氣壓增高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)升高；氣壓增高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)升高； 接近真空時(shí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)升高接近真空時(shí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)升高。0.1 1 10 100 1000氣壓氣壓*電極距離電極距離/Pamm/kV擊穿電壓擊穿電壓1010.1圖圖4-4 巴申曲線圖巴申曲線圖電氣絕緣測(cè)試技術(shù)電氣絕緣測(cè)試技術(shù) 第二節(jié)第二節(jié) 試樣和電極試樣和電極一、一、 均勻電場(chǎng)下?lián)舸┰囼?yàn)用的試樣和電極均勻電場(chǎng)下?lián)舸┰囼?yàn)用的試樣和電極a)a)板材板材b)b)薄膜薄膜圖圖4-5 均勻電場(chǎng)下?lián)舸┰囼?yàn)用的試驗(yàn)與電極均勻電場(chǎng)下?lián)舸┰囼?yàn)用的試驗(yàn)與電極凹腔部分全部圖上金屬導(dǎo)體作為電極，使試樣擊穿發(fā)生在最薄處。凹腔部分全部圖上金屬導(dǎo)體作為電極，使試樣擊穿發(fā)生在最薄處。在最薄處的厚度在最薄處的厚度要不大于試樣厚度的要不大于試樣厚度的1/5，球電極的半徑，球電極的半徑r 要比要比大大20倍。倍。電氣絕