影響電壓擊穿試驗儀的主要原因(介電常數介質(zhì)損耗測試儀)
影響電壓擊穿試驗儀的主要原因(介電常數介質(zhì)損耗測試儀)
擊穿電壓的主要因素
影響固體介質(zhì)擊穿電壓的因素甚多,下面介紹幾種主要的影響因素。
電壓作用時(shí)間
如果電壓作用時(shí)間很短,固體介質(zhì)的擊穿往往是電擊穿,擊穿電壓當然也較高。
隨著(zhù)電壓作用時(shí)間的增長(cháng),擊穿電壓將下降,如果在加電壓后數小時(shí)才引起擊穿,則熱擊穿往往起主要作用。不過(guò)二者有時(shí)很難分清,例如在工頻交流耐壓試驗中的試品被擊穿,常常是電和熱雙重作用的結果。
電壓作用時(shí)間長(cháng)達數十小時(shí)甚至幾年才發(fā)生擊穿時(shí),大多屬于電化學(xué)擊穿的范疇。
不過(guò)擊穿電壓與更長(cháng)時(shí)間的擊穿電壓相差已不太大,所以通??蓪㈩l試驗電壓作為基礎來(lái)估計固體介質(zhì)在工頻電壓作用下長(cháng)期工作時(shí)的熱擊穿電壓。
許多有機絕緣材料的短時(shí)間電氣強度很高,但它們耐局部放電的性能往往很差,以致長(cháng)時(shí)間電氣強度很低,這一點(diǎn)必須予以重視。在那些不可能用油浸等方法來(lái)消除局部放電的絕緣結構中(例如旋轉電機),就必須采用云母等耐局部放電性能好的無(wú)機絕緣材料。
電場(chǎng)均勻程度和介質(zhì)的厚度
處于均勻電場(chǎng)中的固體介質(zhì),其擊穿電壓往往較高,且隨介質(zhì)厚度的增加近似地成線(xiàn)性增大若在不均勻電場(chǎng)中,介質(zhì)厚度增加將使電場(chǎng)更不均勻,于是擊穿電壓不再隨厚度的增加而線(xiàn)性上升。
當厚度增加使散熱困難到可能引起熱擊穿時(shí),增加厚度的意義就更小了。
常用的固體介質(zhì)一般都含有雜質(zhì)和氣隙,這時(shí)即使處于均勻電場(chǎng)中,介質(zhì)內部的電場(chǎng)分布也是不均勻的,zui大電場(chǎng)強度集中在氣隙處,使擊穿電壓下降。
如果經(jīng)過(guò)真空干燥、真空浸油或浸漆處理,則擊穿電壓可明顯提高。
頻率
在電擊穿區域內,如果頻率的變化不造成電場(chǎng)均勻度的改變,則擊穿電壓與頻率幾乎無(wú)關(guān)。
在熱擊穿區域內,如果頻率使和變化不大,則擊穿電壓將與頻率的平方根成反比。
如厚度為的玻璃,在工頻時(shí)的擊穿電壓為(有效值),而在高頻時(shí)擊穿電壓僅為(有效值)。這事因為頻率上升介質(zhì)損耗上升,導致發(fā)熱,促使熱擊穿過(guò)程的發(fā)展。
溫度
固體介質(zhì)在某個(gè)溫度范圍內其擊穿性質(zhì)屬于電擊穿,這時(shí)的擊穿場(chǎng)強很高,且與溫度幾乎無(wú)關(guān)。超過(guò)某個(gè)溫度后將發(fā)生熱擊穿,溫度越高熱擊穿電壓越低如果其周?chē)劫|(zhì)的溫度也高,在工作電壓下即有熱擊穿的危險。
不同的固體介質(zhì)其耐熱性和耐熱等級是不同的,因此它們由電擊穿轉為熱擊穿的臨界溫度一般也是不同的。
受潮
受潮對固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān)。
對不易吸潮的材料,如聚乙烯聚四氟乙烯等中性介質(zhì),受潮后擊穿電壓僅下降一半左右容易吸潮的極性介質(zhì),如棉紗、紙等纖維材料,吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時(shí)的百分之幾或更低,這是因為電導率和介質(zhì)損耗大大增加的緣故。
所以高壓絕緣結構在制造時(shí)要注意除去水分,在運行中要注意防潮,并定期檢查受潮情況。
累積效應
固體介質(zhì)在不均勻電場(chǎng)中以及在幅值不很高的過(guò)電壓,投標是雷電沖擊電壓下,介質(zhì)內部可能出現局部損傷,并留下局部碳化、燒焦或裂縫等痕跡。
多次加壓時(shí),局部損失會(huì )逐步發(fā)展,這稱(chēng)為累積效應。顯然,它會(huì )導致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降。
在幅值不高的內部過(guò)電壓下以及幅值雖高、但作用時(shí)間很短的雷電過(guò)電壓下,由于加電壓時(shí)間短,可能來(lái)不及形成貫穿性的擊穿通道,但可能在介質(zhì)內部引起強烈的局部放電,從而引起局部損傷。
主要以固體介質(zhì)作絕緣材料的電氣設備,隨著(zhù)施加沖擊或工頻試驗電壓次數的增多,可能因累積效應而使其擊穿電壓下降。
因此,在確定這類(lèi)電氣設備耐壓試驗加電壓次數和試驗電壓值時(shí),應考慮這種累積效應,而在設計固體絕緣結構時(shí),應保證一定的絕緣裕度。
電介質(zhì)的老化
電氣設備在長(cháng)期運行中,其介質(zhì)不可避免的要承受熱的、電的、化學(xué)的和機械力的作用。
在這些因素的作用下,介質(zhì)的物理性能逐漸劣化,如變脆、變粘、起層等,電氣性能逐漸降低,如電導變大、變大和絕緣強度下降等,這種在性能方面出的不可逆的劣化現象稱(chēng)為介質(zhì)的老化。
電介質(zhì)的老化分為三類(lèi):由電場(chǎng)作用引起的電老化、由高溫作用引起的熱老化和由受潮所加速劣化的受潮老化