電壓擊穿試驗儀測試原理及整機結構

閱讀：1717發(fā)布時間：2023-5-25

一、電壓擊穿試驗儀測試原理

固體電介質擊穿有3種形式：電擊穿,、熱擊穿和電化學擊穿,。

電擊穿

電擊穿是因電場使電介質中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質點而導致電介質失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下,，電介質內(nèi)部熱量積累,、溫度過高而導致失去絕緣能力。電化學擊穿是在電場,、溫度等因素作用下,，電介質發(fā)生緩慢的化學變化，性能逐漸劣化,，最終喪失絕緣能力,。固體電介質的化學變化通常使其電導增加，這會使介質的溫度上升,，因而電化學擊穿的最終形式是熱擊穿,。溫度和電壓作用時間對電擊穿的影響小，對熱擊穿和電化學擊穿的影響大,；電場局部不均勻性對熱擊穿的影響小，對其他兩種影響大,。

熱擊穿

當固體電介質承受電壓作用時,，介質損耗是電介質發(fā)熱、溫度升高；而電介質的電阻具有負溫度系數(shù),，所以電流進一步增大,，損耗發(fā)熱也隨之增加。電介質的熱擊穿是由電介質內(nèi)部的熱不平衡過程造成的,。如果發(fā)熱量大于散熱量,，電介質溫度就會不斷上升，形成惡性循環(huán),，引起電介質分解,、炭化等，電氣強度下降,，最終導致?lián)舸?/span>

熱擊穿的特點是：擊穿電壓隨溫度的升高而下降,，擊穿電壓與散熱條件有關，如電介質厚度大,，則散熱困難,，因此擊穿電壓并不隨電介質厚度成正比增加；當外施電壓頻率增高時,，擊穿電壓將下降,。

電化學擊穿

固體電介質受到電、熱,、化學和機械力的長期作用時,，其物理和化學性能會發(fā)生不可逆的老化，擊穿電壓逐漸下降,，長時間擊穿電壓常常只有短時擊穿電壓的幾分之一,，這種絕緣擊穿成為電化學擊穿。當加在某絕緣介質上的電壓高于過一定程度（擊穿電壓）后,，這時絕緣介質會發(fā)生突崩潰而使其電阻迅速下降,，繼而使得一部分絕緣介質變?yōu)閷w。在有效的擊穿電壓下,，電擊穿現(xiàn)象可以發(fā)生在固體,、流體、氣體或者真空等不同的介質中,。

電樹枝（預擊穿）

在電氣工程中,，樹化是固體絕緣中的一種電氣預擊穿現(xiàn)象。這是由于局部放電而造成的破壞性過程,，并通過受應力的介電絕緣層,，在類似于樹枝的路徑中進行。固體高壓電纜絕緣的樹化是地下電力電纜中常見的擊穿機制和電氣故障來源,。當干介電材料在很長一段時間內(nèi)受到高且發(fā)散的電場應力時,，首先發(fā)生并傳播電樹,。觀察到電樹化起源于雜質、氣孔,、機械缺陷或導電突起在電介質的小區(qū)域內(nèi)引起過度電場應力的點,。這可以使體電介質內(nèi)的空隙內(nèi)的氣體電離，從而在空隙的壁之間產(chǎn)生小的放電,。雜質或缺陷甚至可能導致固體電介質本身的部分擊穿,。這些局部放電(PD)產(chǎn)生的紫外線和臭氧隨后與附近的電介質發(fā)生反應，分解并進一步降低其絕緣能力,。隨著電介質的降解,，氣體通常會釋放出來，從而產(chǎn)生新的空隙和裂縫,。這些缺陷進一步削弱了材料的介電強度,，增強了電應力，加速了PD過程,。

2.2試品

如表1所示,，電壓擊穿實驗平臺可用于（1）TO封裝、（2）剛性壓接封裝,、（3）彈性壓接封裝（4）焊接封裝,、（5）用于實驗室測量的簡易封裝、（6）襯板,、（7）子單元框架,、（8）板狀絕緣材料、（9）管殼,、（10）硅凝膠的擊穿強度測量和驗證,。

表1 電壓擊穿實驗平臺測試對象

1	TO封裝
2	剛性壓接封裝
3	彈性壓接封裝
4	焊接封裝
5	用于實驗室的簡易封裝
6	襯板
7	子單元框架
8	板狀絕緣材料
9	管殼
10	硅凝膠