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一、基本概念：

1、電擊穿：

高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但隨著施加電壓的升高,，性能會(huì)逐漸下降。當(dāng)電壓升到一定值時(shí)變成局部導(dǎo)電,，此時(shí)稱(chēng)材料被擊穿,。

2、介電強(qiáng)度（擊穿強(qiáng)度）：

指造成聚合物材料介電破壞時(shí)所需的最大電壓,，一般以單位厚度的試樣被擊穿時(shí)的電壓數(shù)表示。     

                              E=V/d

式中：E——介電強(qiáng)度,，KV/mm

          V擊穿——擊穿電壓,，KV

          d——試樣厚度，mm

二,、基本原理：

通常介電強(qiáng)度越高,，材料的絕緣質(zhì)量越好。

塑料擊穿的主要表現(xiàn)：

絕緣性能破壞,，擊穿點(diǎn)上產(chǎn)生電弧,，材料穿孔熔化、變焦,、燒毀等,。

固體介質(zhì)中，總有一些自由電子存在,，在外電場(chǎng)作用下被加速而撞擊中性原子,，致使原子電離，最終造成材料擊穿,。

高分子的擊穿通常與溫度有關(guān)：

當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí),，界電強(qiáng)度與溫度無(wú)關(guān)——電擊穿

高于這一溫度時(shí)，隨溫度升高而界電強(qiáng)度降低,。

高分子材料在發(fā)生電擊穿時(shí),，常伴隨有熱擊穿。

熱擊穿,，介電強(qiáng)度隨溫度增加而迅速降低,。

塑料擊穿的特點(diǎn)：

塑料材料的擊穿過(guò)程,，通常伴隨著熱擊穿與電擊穿，很難說(shuō)界定是某種擊穿,。

一般來(lái)說(shuō),，工作溫度高，散熱條件差,，介質(zhì)電導(dǎo)及損耗大的材料,，發(fā)生熱擊穿的幾率高。

熱擊穿的原理：

塑料介質(zhì)在電場(chǎng)中發(fā)生的熱量大于它能散發(fā)的熱量,，使其內(nèi)部溫度不斷升高,。

溫度升高導(dǎo)致其電阻下降，流經(jīng)試樣電流增大,，產(chǎn)生的熱量更多,，如此循環(huán)不已，致使介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚集態(tài),，失去了耐電壓能力,、材料被破壞。

熱擊穿的外部表現(xiàn)：

介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降,；

熱擊穿與電壓作用的長(zhǎng)短有關(guān),；

與電場(chǎng)畸變及周?chē)橘|(zhì)的電性能關(guān)系不大；

擊穿點(diǎn)多發(fā)生在電極內(nèi)部,。

三,、試驗(yàn)方法：

短時(shí)法 （連續(xù)均勻升壓）

   施加于試樣的電壓從零開(kāi)始，以均勻速率逐漸增加到材料發(fā)生介電破壞,。

低速升壓法 （逐級(jí)升壓）

   將預(yù)測(cè)擊穿電壓值的一半作為起始電壓,，然后以均勻速率增加電壓直到發(fā)生擊穿。

   每級(jí)升壓值大約為V擊穿的5~10%,。測(cè)試的試樣厚度一般是1.59mm

四,、介電強(qiáng)度試驗(yàn)方法有：

GB/T1408.1-2016；

IEC60243-1：2013

GB/T1408.2-2016,；

IEC60243-2：2013

ASTM D149,；

GB/T1695-2005；

五,、試樣制備與處理：

根據(jù)測(cè)試產(chǎn)品規(guī)格及測(cè)試要求,，采用模塑成型或機(jī)械加工方法制備試樣。與電極接觸的試樣兩表面要平行,，并且應(yīng)盡可能平整光滑,，試樣厚度一般不大于3mm，當(dāng)厚度大于3mm時(shí),，單面成（3±0.2）mm,，未加工面應(yīng)與高壓電極接觸,。

         注意：不同厚度的試樣其結(jié)果不能進(jìn)行比較。

對(duì)于垂直于材料表面的試驗(yàn),，要求試樣有足夠大的面積以防止試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生閃絡(luò),。

（注：閃絡(luò)：試樣和電極周?chē)臍怏w或液體煤質(zhì)承受電應(yīng)力作用時(shí)，其絕緣性能損失,，由此引起的試驗(yàn)回路電流促使相應(yīng)的回路斷路器動(dòng)作）

試樣的幾何形狀見(jiàn)下表,，每組試樣數(shù)量不得少于3個(gè)：

試樣預(yù)處理應(yīng)遵循測(cè)試材料的產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行,。如果沒(méi)有特殊要求,，則試樣在溫度為（23±2）℃，相對(duì)濕度為（50±5）％的條件下不少于24h,。

六,、試樣條件：

（1）常態(tài)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件：溫度為20±5℃,，相對(duì)濕度為65±5％。

（2）熱態(tài)實(shí)驗(yàn)或潮濕環(huán)境實(shí)驗(yàn)條件由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定,。

（3）實(shí)驗(yàn)煤質(zhì)：介電強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)盡量在接近測(cè)試材料的實(shí)際使用環(huán)境的煤質(zhì)中進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)避免測(cè)試中發(fā)生閃絡(luò),。選用的煤質(zhì)不應(yīng)與被測(cè)試試樣發(fā)生反應(yīng),。通常選用的液體煤質(zhì)應(yīng)符合IEC 60296:2003的變壓器油，當(dāng)在礦物油會(huì)發(fā)生膨脹的材料,，也可以采用其他液體（如硅油）,。對(duì)擊穿電壓值相對(duì)較低的試樣，可以直接在空氣中試驗(yàn),。

七,、實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）選擇試樣，并根據(jù)產(chǎn)品要求對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理,。

（2）調(diào)節(jié)環(huán)境的溫濕度并選好試驗(yàn)煤質(zhì),。試驗(yàn)環(huán)境的調(diào)節(jié)：常態(tài)溫度為20±5℃，相對(duì)濕度為65±5％,。熱態(tài)或潮濕環(huán)境的試驗(yàn)條件按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)節(jié),。試驗(yàn)煤質(zhì)：氣體煤質(zhì)一般采用空氣，液體煤質(zhì)用變壓器油或耐高溫的氣缸油,。

（3）測(cè)量試樣厚度,。用厚度測(cè)量?jī)x在試樣測(cè)量電極面積下,，沿直徑測(cè)量試樣厚度不少于3點(diǎn)，取其算術(shù)平均值作為試樣厚度,，測(cè)量誤差為±0.01mm,。

（4）試樣經(jīng)測(cè)厚和預(yù)處理后，再用綢布蘸上對(duì)材料無(wú)任何作用的溶劑擦凈表面,，裝入儀器內(nèi)兩電極之間,，保持良好的接觸，開(kāi)始試驗(yàn),。

（5）測(cè)試介電強(qiáng)度,。

（6）耐電壓實(shí)驗(yàn)。

八,、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

（1）擊穿的判斷：在電擊穿時(shí),，回路中的電流增加和試樣兩端電壓下降，使斷路器跳開(kāi)或熔絲燒斷,。試樣沿施加電壓方向及位置有貫穿小孔,、開(kāi)裂或燒焦等痕跡。如果痕跡不清,，可用重復(fù)施加試驗(yàn)電壓來(lái)判斷,。

（2）介電強(qiáng)度計(jì)算：按式（5-15）計(jì)算

Eb＝Ub／d

式中： Eb－擊穿強(qiáng)度，KV/mm,；

       Ub－擊穿電壓,，KV，以各次實(shí)驗(yàn)的算術(shù)平均    值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，取三位有效數(shù)字,；

       d－試樣厚度，mm,。

 以5次實(shí)驗(yàn)的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，取三位有效數(shù)字。

      如個(gè)別實(shí)驗(yàn)值對(duì)平均值的相對(duì)誤差超過(guò)15%,，則另取樣進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn),，實(shí)驗(yàn)結(jié)果由10次實(shí)驗(yàn)的算術(shù)平均值計(jì)算。

九,、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

ZJC-50KV介電強(qiáng)度測(cè)試儀

ZJC-100KV介電強(qiáng)度測(cè)試儀

試驗(yàn)主機(jī)由高壓變壓器,、調(diào)壓變壓器、保護(hù)電路等部件組成：

十,、介電強(qiáng)度測(cè)試裝置(高壓試驗(yàn)變壓器)的維護(hù)：

(1)要經(jīng)常檢查儀器室外及室內(nèi)接地是否可靠,。

(2)參加試驗(yàn)人員必須遵守試驗(yàn)裝置使用操作規(guī)程，確保試驗(yàn)安全。

(3)試驗(yàn)電壓通常應(yīng)不大于儀器最高工作電壓的80％(如≤80kV),。

(4)隨時(shí)保持工作環(huán)境的清潔,，應(yīng)避免儀器工作媒質(zhì)受到臟物污染。

十一,、影響因素

（一）試樣的厚度

隨試樣厚度增加,，介電強(qiáng)度減小：

在擊穿中,，既有電擊穿,，也有熱擊穿。

從熱擊穿理論來(lái)講：

試樣厚度增加,，散熱條件變壞,，促使單位厚度的擊穿電壓降低。

從電擊穿理論講：

當(dāng)試樣較薄時(shí),，電子加速時(shí)間相應(yīng)地減小,，電子不易從電極上逸出，其介電強(qiáng)度也相應(yīng)增加,。

（二）升壓速度

以電擊穿為主的試樣,，升壓速度的影響不大；

以熱擊穿為主的試樣,，隨升壓速度提高而增大,。

（3）電極倒角r：

電極與試樣接觸平面邊緣形成的半徑r的角稱(chēng)為倒角,。

當(dāng)電極面積變化不大時(shí)，介電強(qiáng)度變化不大,，

當(dāng)電極變成半圓球狀（r很大）,，介電強(qiáng)度變化較大。

邊緣效應(yīng),，靠邊緣處場(chǎng)強(qiáng)非常大的現(xiàn)象,。

由于邊緣效應(yīng)，電極邊緣間的介質(zhì)容易已被擊穿,。

而邊緣處場(chǎng)強(qiáng)的大小與倒角r有關(guān)系,，

一般r小，場(chǎng)強(qiáng)變大，所以,，標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定ｒ＝2.5mm,。

電極倒角r的影響：

(4)試驗(yàn)環(huán)境

多數(shù)材料在低溫下，介電強(qiáng)度與溫度無(wú)關(guān),，

當(dāng)溫度升高至某個(gè)高度,，介電強(qiáng)度隨著溫度升高而下降。

濕度增加,，介電強(qiáng)度也下降,。

水分進(jìn)入試樣，電導(dǎo)變大之故,。

（5）試樣加工

不良的加工方法會(huì)在材料中形成缺陷,，

例如弱的熔接縫、氣泡流線(xiàn)和雜質(zhì)顆粒,，都會(huì)使介電強(qiáng)度降低30～60%,，降低程度隨缺陷的嚴(yán)重程度而異。