聚四氟乙烯介電強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備名詞解釋：

介電強(qiáng)度

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。

聚四氟乙烯介電強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備實(shí)驗(yàn)原理：

1、本儀器由控制部分和高壓試驗(yàn)部分組成。北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器由計(jì)算機(jī)或觸摸屏控制整個(gè)儀器運(yùn)行。
2、在觸摸屏或計(jì)算機(jī)上設(shè)置界面設(shè)置好升壓方式、試驗(yàn)電壓值、耐壓時(shí)間值，升壓速度確定后回到主界面，啟動(dòng)運(yùn)行后，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器器按預(yù)先設(shè)定的升壓方式和升壓速度控制步進(jìn)電機(jī)，從而帶動(dòng)調(diào)壓器升高試驗(yàn)電壓，并同步測(cè)量試驗(yàn)電壓，由計(jì)算機(jī)或觸摸屏顯示電壓值，并描繪出實(shí)時(shí)曲線。變壓器高壓端串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻接到電極系統(tǒng)的上電極，施加到試樣上。
3、當(dāng)試驗(yàn)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值，保持耐壓時(shí)間（升壓方式為恒定耐壓）過(guò)后，試樣還未擊穿，系統(tǒng)自動(dòng)降壓回零跳閘；若在升壓過(guò)程中試樣擊穿，過(guò)流繼電器將迅速切斷電路自動(dòng)降壓回零，觸摸屏或計(jì)算機(jī)界面將保持最高擊穿試驗(yàn)電壓值顯示。