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击穿电压测试设备

简要描述:击穿电压测试设备塑料击穿的特点:

✔塑料材料的击穿过程,通常伴随着热击穿与电击穿,很难说界定是某种击穿。

✔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。

  • 产品型号:
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2022-04-24
  • 访  问  量:72

详细介绍

品牌AIRTIMES/中航时代价格区间5万-10万
击穿电压50KV应用领域化工,石油,航天,汽车,电气

击穿电压测试设备参数:ZJC-100KV

项目

参数

输入电压

交流 220 V

输出电压

交流 0--100 KV ; 直流 0100 KV

电器容量

10KVA

高压分级

0-10KV0--50KV0-100KV

升压速率

100V/S 200V/S 500 V/S 1000 V/S 2000V/S 5000V/S 

试验方式:

直流试验:1、匀速升压 2、梯度升压 3、耐压试验

交流试验:1、匀速升压 2、梯度升压 3、耐压试验

试验介质

空气,试验油

电压试验精度

≤ 2

电压连续可调

0-100 KV

击穿电压测试设备


基本概念

1、电击穿

高分子材料在一定电压范围内是绝缘体,但随着施加电压的升高,性能会逐渐下降。当电压升到一定值时变成局部导电,此时称材料被击穿。

2、介电强度(击穿强度)

指造成聚合物材料介电破坏时所需的最大电压,一般以单位厚度的试样被击穿时的电压数表示。

     

                              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

基本原理


◆通常介电强度越高,材料的绝缘质量越好。

塑料击穿的主要表现

         ✔绝缘性能破坏,击穿点上产生电弧,材料穿孔熔化、变焦、烧毁等。

固体介质中,总有一些自由电子存在,在外电场作用下被加速而撞击中性原子,致使原子电离,最终造成材料击穿。

高分子的击穿通常与温度有关

         ✔当低于某一温度时,界电强度与温度无关——电击穿

         ✔高于这一温度时,随温度升高而界电强度降低。

高分子材料在发生电击穿时,常伴随有热击穿。

         ✔热击穿,介电强度随温度增加而迅速降低。

塑料击穿的特点:

          ✔塑料材料的击穿过程,通常伴随着热击穿与电击穿,很难说界定是某种击穿。

          ✔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。


热击穿的原理

           ✔塑料介质在电场中发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,失去了耐电压能力、材料被破坏。

热击穿的外部表现:

          ✔介电强度随温度升高而迅速下降;

          ✔热击穿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。

试验方法


短时法 (连续均匀升压)

   施加于试样的电压从零开始,以均匀速率逐渐增加到材料发生介电破坏。

低速升压法 (逐级升压)

   将预测击穿电压值的一半作为起始电压,然后以均匀速率增加电压直到发生击穿。

   每级升压值大约为V击穿的5~10%。

         测试的试样厚度一般是1.59mm


介电强度试验方法有

  ✔ASTM D149、GB 1048—2016、IEC出版物243


1、试样制备与处理

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,试样厚度一般不大于3mm,当厚度大于3mm时,单面成(3±0.2)mm,未加工面应与高压电极接触。

         注意:不同厚度的试样其结果不能进行比较。

对于垂直于材料表面的试验,要求试样有足够大的面积以防止试验过程中发生闪络。

(注:闪络:试样和电极周围的气体或液体煤质承受电应力作用时,其绝缘性能损失,由此引起的试验回路电流促使相应的回路断路器动作)

试样的几何形状见下表,每组试样数量不得少于3个

image.png

试样预处理应遵循测试材料的产品规格进行。如果没有特殊要求,则试样在温度为(23±2)℃,相对湿度为(50±5)%的条件下不少于24h。

2、试样条件

(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)实验煤质:介电强度试验应尽量在接近测试材料的实际使用环境的煤质中进行,同时应避免测试中发生闪络。选用的煤质不应与被测试试样发生反应。通常选用的液体煤质应符合IEC 60296:2003的变压器油,当在矿物油会发生膨胀的材料,也可以采用其他液体(如硅油)。对击穿电压值相对较低的试样,可以直接在空气中试验。

3、试样步骤

(1)选择试样,并根据产品要求对试样进行预处理。

(2)调节环境的温湿度并选好试验煤质。试验环境的调节:常态温度为20±5℃,相对湿度为65±5%。热态或潮湿环境的试验条件按产品标准规定调节。试验煤质:气体煤质一般采用空气,液体煤质用变压器油或耐高温的气缸油。

(3)测量试样厚度。用厚度测量仪在试样测量电极面积下,沿直径测量试样厚度不少于3点,取其算术平均值作为试样厚度,测量误差为±0.01mm。

(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,装入仪器内两电极之间,保持良好的接触,开始试验。

(5)测试介电强度。

(6)耐电压实验。


4、实验结果

(1)击穿的判断  在电击穿时,回路中的电流增加和试样两端电压下降,使断路器跳开或熔丝烧断。试样沿施加电压方向及位置有贯穿小孔、开裂或烧焦等痕迹。如果痕迹不清,可用重复施加试验电压来判断。

(2)介电强度计算    按式(5-15)计算

            Eb=Ub/d        5-15 

式中: Eb-击穿强度,KV/mm;

       Ub-击穿电压,KV,以各次实验的算术平均    值作为实验结果,取三位有效数字;

       d-试样厚度,mm。

 以5次实验的平均值作为实验结果,取三位有效数字。

      如个别实验值对平均值的相对误差超过15%,则另取样进行5次实验,实验结果由10次实验的算术平均值计算。

实验设备

介电强度测试仪,图片如下图

航天纵横电压击穿 (9)_副本.jpg

试验主机由高压变压器、调压变压器、保护电路等部件组成

介电强度测试装置(高压试验变压器)的维护


(1)要经常检查仪器室外及室内接地是否可靠。

(2)参加试验人员必须遵守试验装置使用操作规程,确保试验安全。

(3)试验电压通常应不大于仪器最高工作电压的80%(如≤80kV)。

(4)随时保持工作环境的清洁,应避免仪器工作媒质受到脏物污染。

影响因素


(一)试样的厚度

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。

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。

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。

image.png

(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。

电极倒角r的影响

image.png


(五)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。

(六)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。


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