有關(guān)絕緣材料的抗電壓擊穿強度的測試試驗主要是靠什么原理？

更新時間：2025-12-03 點擊次數(shù)：251

核心測試原理

測試的本質(zhì)是模擬絕緣材料在極duan電場下的失效過程。基本原理可分為以下幾個步驟：

1. 電場施加：將試樣置于兩個特定形狀的電極之間，電極與試樣良好接觸以消除氣隙。通過高壓發(fā)生器在電極上施加電壓，從而在試樣內(nèi)部建立均勻（理想情況下）或非均勻的電場。

2. 電壓爬升：按照預設的升壓方式（如快速升壓、慢速升壓或步進升壓）持續(xù)增加施加的電壓。

3. 擊穿判定：當電壓升高到某一臨界值時，材料的絕緣性能發(fā)生不可逆的破壞，表現(xiàn)為：

電流急劇增大（通常有設定閾值）。

試樣上出現(xiàn)貫穿性的導電通道（可能伴隨電弧、聲響、灼燒痕跡）。

電壓無法維持而驟降。

此時的電壓值即為擊穿電壓。

4. 強度計算：根據(jù)擊穿電壓和試樣的厚度，計算出材料的介電強度（即抗電壓擊穿強度）。

關(guān)鍵專業(yè)術(shù)語詳解

A. 核心性能術(shù)語

1. 介電強度 / 電氣強度

定義：材料能承受而不被擊穿的最da電場強度，是衡量絕緣材料抗擊穿能力的核心參數(shù)。

計算公式：Eb = Ub / d

Eb：介電強度，單位通常為千伏每毫米（kV/mm）或伏每米（V/m）。

Ub`：擊穿電壓，即發(fā)生擊穿時施加的電壓值，單位千伏（kV）或伏特（V）。

d：試樣在兩電極間的厚度，單位毫米（mm）或米（m）。

注意：它是一個強度概念，與試樣厚度有關(guān)，但理論上應是材料的本征屬性（需排除邊緣效應等）。

2. 擊穿電壓

定義：在規(guī)定的試驗條件下，導致試樣發(fā)生電氣擊穿所需的最di電壓。

3. 相對電容率 / 介電常數(shù)

定義：衡量電介質(zhì)材料在電場中儲存電荷能力的物理量。在交變電場中，它會影響到材料內(nèi)部的電場分布和熱效應，是分析擊穿機理的重要參數(shù)。

B. 擊穿機理術(shù)語

擊穿是復雜的物理過程，主要機理包括：

1. 本征擊穿：在強電場下，材料內(nèi)部載流子（電子、離子）獲得足夠能量，通過碰撞電離產(chǎn)生“電子雪崩"，導致電流急劇增大而擊穿。這反映了材料在純凈、均勻狀態(tài)下的極限絕緣能力。

2. 熱擊穿：

原理：材料在交變電場中因介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量。若發(fā)熱速率大于散熱速率，材料溫度將持續(xù)升高，導致電阻下降、電流增大、發(fā)熱更劇，形成惡性循環(huán)，最終使材料局部熔化、碳化或燒毀。

影響因素：材料的損耗因數(shù)、導熱率、環(huán)境溫度、電壓頻率等。

3. 電暈放電與局部放電擊穿：

電暈放電：在不均勻電場中，電極曲率半徑較小的jian端附近，空氣或介質(zhì)局部電離，產(chǎn)生發(fā)光、發(fā)聲的放電現(xiàn)象。它會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物，長期作用會腐蝕和劣化絕緣材料表面。

局部放電：在材料內(nèi)部缺陷（如氣泡、雜質(zhì)）或界面處發(fā)生的局部、非貫穿性放電。它是絕緣老化的先兆，持續(xù)的局部放電會逐漸侵蝕絕緣通道，最終導致全擊穿。

4. 表面閃絡

定義：擊穿未發(fā)生在材料內(nèi)部，而是沿著絕緣材料與空氣的界面發(fā)生放電，形成導電通道。

影響因素：表面污染、濕度、爬電距離、電場分布等。測試中需通過電極設計和環(huán)境控制來盡量避免表面閃絡，以測得真實的體擊穿強度。

C. 測試相關(guān)術(shù)語

1. 電極系統(tǒng)：常用有平行板電極（適用于均勻電場）、圓柱電極、球電極等。電極邊緣需倒圓角以減少邊緣場強集中。標準（如IEC 60243, ASTM D149）對電極形狀、尺寸有嚴格規(guī)定。

2. 升壓方式：

短時法：以恒定速率連續(xù)升壓直至擊穿。

步進法：以固定步長逐級升壓，每級維持一定時間。

慢速升壓法：升壓速率較慢，更易暴露熱擊穿等弱點。

3. 試驗環(huán)境：溫度、濕度對結(jié)果影響顯著，需在標準條件下進行。常在絕緣油中進行測試，以抑制表面閃絡和電暈放電，獲得更穩(wěn)定、可重復的體擊穿數(shù)據(jù)。

4. 分散性：絕緣材料的擊穿數(shù)據(jù)通常具有較大的統(tǒng)計分散性，因此測試需要足夠多的樣本（如5-10個），并采用威布爾分布等統(tǒng)計方法處理數(shù)據(jù)，以得到可靠的特征擊穿強度和閾值強度。