目錄

1. 試驗概述與必要性

2. 擊穿類型與機理

3. 關鍵影響因素

4. 試驗設備系統(tǒng)構成

5. 局部放電觀測

6. 總結與應用

1. 試驗概述與必要性

核心概念

擊穿試驗：逐步升高施加于樣品上的電壓，直至樣品發(fā)生破壞性擊穿，以測定其擊穿電壓與擊穿場強，屬于破壞性試驗。

耐壓試驗：在規(guī)定條件下對樣品施加一定電壓并維持特定時間，檢驗其是否發(fā)生擊穿，屬于非破壞性或考核性試驗。

試驗必要性

驗證介質材料在嚴苛工作條件（如低氣壓、高溫）下的絕緣可靠性。

檢測因生產工藝或材料缺陷（如毛刺、金屬雜質）導致的潛在絕緣失效風險。

防止正常工作條件下發(fā)生介質擊穿或表面飛弧，確保產品安全。

2. 擊穿的主要類型與機理

電擊穿：強電場作用下，介質內部載流子雪崩式電離導致?lián)舸?，過程迅速。

熱擊穿：介質損耗產生的熱量大于散熱量，內部溫度持續(xù)上升至臨界值引發(fā)的擊穿。

飛?。ㄟ吘墸舸阂螂妶霾痪鶆?、氣體介電強度低及表面污染等因素，沿介質表面形成放電通道導致的擊穿。

老化擊穿：在長期低于擊穿電壓的應力作用下，材料絕緣性能逐漸劣化并最終導致的擊穿。

安全首要原則：無論發(fā)生何種擊穿，必須首先切斷電源。

3. 影響試驗結果的關鍵因素

電場均勻性：應盡量在均勻電場下測試，以真實反映材料本征特性。不均勻電場會改變擊穿位置和發(fā)展路徑。

電壓波形：通常包括交流（工頻）、直流和脈沖電壓。

交流電壓下測得的擊穿電壓通常，考核嚴格，因其峰值電壓更高且存在介質損耗。

直流電壓下測量值居中，空間電荷效應可能抑制放電發(fā)展。

脈沖電壓下?lián)舸╇妷?，因作用時間極短，熱積累等破壞過程來不及發(fā)展。

電壓作用時間：擊穿過程需要時間。隨著加壓時間增加，擊穿電壓顯著下降，這對熱擊穿和局部放電擊穿尤為明顯。

4. 電壓擊穿試驗儀的構成與原理

5. 試驗裝置需滿足：電壓可平滑調節(jié)、能指示并測量擊穿、擊穿后自動切斷電源、操作安全。

工頻交流擊穿試驗裝置核心組件：

高壓試驗變壓器：核心升壓設備，提供高電壓，短時工作制。

調壓設備：通常采用自耦變壓器，用于平穩(wěn)調節(jié)輸入電壓。

電壓測量系統(tǒng)：可采用高壓測量球隙（基于空氣間隙放電電壓與距離的固定關系）或分壓器等。

保護電阻：限制擊穿時短路電流，保護變壓器并減小其壓降。

擊穿指示器：檢測擊穿瞬間的電流或電壓突變。

控制與保護線路：由繼電器、接觸器等組成，實現(xiàn)自動控制與安全保護。

直流擊穿試驗裝置：在交流裝置基礎上增加高壓整流與濾波環(huán)節(jié)。電壓測量可采用靜電電壓表或高阻值電阻分壓器。

脈沖擊穿試驗裝置：通常采用馬克斯（Marx）電路，將多個電容器并聯(lián)充電后串聯(lián)放電，以產生高壓脈沖。需嚴格控制脈沖波形參數(shù)（如波前/波尾時間）。

5.局部放電觀測

概念與危害：局部放電是介質內部氣隙或表面電場集中處發(fā)生的非貫穿性放電。它會逐漸劣化絕緣性能，最終可能導致?lián)舸?，是限制工作電壓的重要因素?/p>

主要檢測方法：

電氣檢測法：

介質損耗法：通過測量介質損耗角正切值（tanδ）隨電壓升高的突變來指示起始放電，方法簡單但靈敏度較低。

脈沖電流法：檢測局部放電產生的脈沖電流信號，靈敏度高，是常用方法。

非電檢測法：包括檢測放電產生的光、聲、化學產物等方法。

6. 總結與應用

電壓擊穿與耐壓試驗是評估電氣絕緣材料與元器件性能的關鍵手段。

選擇試驗類型（擊穿/耐壓）、電壓波形（交流/直流/脈沖）需依據(jù)材料應用場景與考核目的。

現(xiàn)代電壓擊穿試驗儀是集成了高壓產生、精密測量、自動控制與安全保護的綜合系統(tǒng)。

結合局部放電觀測等非破壞性試驗，可以更全面地評估絕緣系統(tǒng)的長期可靠性，指導產品設計與質量控制。