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涂料圖層電壓擊穿電壓試驗(yàn)儀

一、介電強(qiáng)度概述：

1、定義：絕緣材料或結(jié)構(gòu)，在電場(chǎng)作用下瞬間失去絕緣特性，造成電極間短路，稱為電氣擊穿。絕緣材料或結(jié)構(gòu)發(fā)生擊穿時(shí)所加的電壓稱為擊穿電壓，擊穿點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)。

式中：EB—擊穿場(chǎng)強(qiáng)（MV/mm）;UB—在規(guī)定試驗(yàn)條件下，兩極間的擊穿電壓(MV或KV);d—兩電極間擊穿部位的距離，即試樣在擊穿部位的厚度（m或mm）

閃絡(luò)：--指高壓電器(如高壓絕緣子)在絕緣表面發(fā)生的放電現(xiàn)象,稱為表面閃絡(luò),簡(jiǎn)稱閃絡(luò).

絕緣閃絡(luò)： 絕緣材料在電場(chǎng)作用下，尚未發(fā)生絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時(shí)，在其表面或與電極接觸的空氣(離子化氣體)中發(fā)生的放電現(xiàn)象，稱為絕緣閃絡(luò)。

介電強(qiáng)度測(cè)試的影響因素：

電壓波形及電壓作用時(shí)間影響：材料在電場(chǎng)作用下，單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量為QF介質(zhì)散發(fā)出去的熱量為Qs，當(dāng)QF略大時(shí)就產(chǎn)生熱不平衡，進(jìn)而介質(zhì)溫度升高,最后發(fā)生擊穿。因此, 可根據(jù)極限條件QF＝QS來(lái)求得熱擊穿電壓VB：當(dāng)電壓頻率增加時(shí)值要下降，當(dāng)波形失真大時(shí)，—般都會(huì)有高次諧波出現(xiàn)，這樣會(huì)使VB降低，因此必須限制這個(gè)量。

作用時(shí)間的影響：多因熱量積累而使擊穿電壓值隨電壓作用時(shí)間增加而下降.處于熱擊穿形式的試樣，基本上隨升壓速度的提高擊穿強(qiáng)度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時(shí)升壓速度為1.0kv/s;大于或等于20kv時(shí)升壓速度為2.0kv/s。

溫度的影響：試樣厚度對(duì)介電強(qiáng)度的影響 濕度影響：因水分浸入材料而導(dǎo)致其電阻降低，必然降低擊穿電壓VB值。如有機(jī)硅玻璃布板。常態(tài)下E＝18kv／mm，受潮后E＝12kV／mm。

電極倒角的影響：電極邊緣處電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部,但邊緣效應(yīng)極難消除。為避免電極邊緣成一直角,需采用一定倒角r 。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定r＝2.50mm。

媒質(zhì)電性能影響：高壓擊穿試驗(yàn)往往把樣品放在一定媒質(zhì)(如變壓器油)中．其目的為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質(zhì)本身的電性能對(duì)屬于電擊穿為主的材料有明顯影響，而以熱擊穿為主的材料影響極小.故標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)要求油的擊穿電壓 VB＞=25kv/2.5mm.

Pvc電纜料及酚醛模塑料擊穿點(diǎn)在電極邊緣，當(dāng)油臟時(shí)在試樣邊緣處有很明顯的集聚物的痕跡，而在凈油中沒(méi)有。

對(duì)于酚醛層壓板擊穿點(diǎn)在電極內(nèi)部，以熱擊穿為主。油的性能對(duì)該材料沒(méi)什么影響。

二、擊穿電壓試驗(yàn)儀檢定方法研究

擊穿電壓試驗(yàn)儀主要適用于固體絕緣材料如：塑料、 薄膜、樹(shù)脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣漆等介質(zhì)在工頻電壓 或直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓時(shí)間的測(cè)試。輸出電壓 可達(dá) １００ｋＶ 及以上。漆包線擊穿電壓試驗(yàn)儀的試驗(yàn)電 壓不低于 １０ｋＶ。常州作為國(guó)內(nèi)漆包繞組線生產(chǎn)的起源 和發(fā)祥地，是目前國(guó)內(nèi)漆包繞組線的 重要生產(chǎn)基地。漆包繞組線由導(dǎo)體和絕緣層兩部分組 成，裸線經(jīng)退火軟化后，再經(jīng)過(guò)多次涂漆，烘焙而成。漆 包線擊穿電壓試驗(yàn)儀用于檢測(cè)并記錄漆包繞組線的擊穿 電壓值，對(duì)保障漆包線的高質(zhì)量、新工藝的制定、新產(chǎn)品 的研發(fā)具有十分重要的作用。然而，在漆包線行業(yè)普遍 使用的、承擔(dān)重要檢測(cè)任務(wù)的漆包線擊穿電壓試驗(yàn)儀至 今未有相應(yīng)的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，造成計(jì)量 部門(mén)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的檢測(cè)，儀器的準(zhǔn)確性難以保障， 影響了漆包繞組線的產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而嚴(yán)重威脅到相應(yīng)電 氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。常州計(jì)量所根據(jù)江蘇省質(zhì)量 技術(shù)監(jiān)督局要求，承擔(dān)了《漆包繞組線擊穿電壓試驗(yàn)儀 地方檢定規(guī)程》的編制工作。本文就擊穿電壓試驗(yàn)儀的 檢定方法進(jìn)行探討研究。

１ 擊穿電壓試驗(yàn)儀工作原理簡(jiǎn)介及與耐電壓測(cè)試儀區(qū)別

擊穿電壓試驗(yàn)儀主要由調(diào)壓器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、高壓電極 和試驗(yàn)夾具等組成，采用交流高壓法測(cè)量漆包繞組線的 擊穿電壓值。在室溫下，試驗(yàn)儀在繞組線的線芯（導(dǎo)體） 和絕緣（漆膜）之間，以一定的升壓速度從零開(kāi)始施加頻 率為 ５０Ｈｚ 的交流試驗(yàn)電壓，當(dāng)升壓至線芯和絕緣之間 擊穿動(dòng)作電流為 ５ｍＡ 時(shí)，試驗(yàn)電壓值即為該繞組線的擊 穿電壓值。

其工作原理類似于耐電壓測(cè)試儀，在實(shí)際工作中很 多計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)直接應(yīng)用 ＪＪＧ７９５ －２００４《耐電壓測(cè)試儀 檢定規(guī)程》對(duì)擊穿電壓試驗(yàn)儀進(jìn)行檢定，其實(shí)是有問(wèn)題 的。主要如下：

（１）測(cè)量范圍不同：ＪＪＧ７９５ －２００４《耐電壓測(cè)試儀檢 定規(guī)程》適用于最高電壓為 １５ｋＶ 的耐電壓測(cè)試儀，包括 數(shù)字式指針式交流（工頻）、直流耐電壓測(cè)試儀、安全性 能測(cè)試儀、絕緣耐壓測(cè)試儀的耐壓部分的檢定，而擊穿電 壓試驗(yàn)儀的試驗(yàn)電壓不低于 １０ｋＶ，最高可達(dá) １００ｋＶ 及以 上，顯然 ＪＪＧ７９５ －２００４ 電壓測(cè)試范圍不能覆蓋擊穿電壓 試驗(yàn)儀。

（２）適用對(duì)象不同：耐電壓測(cè)試儀是對(duì)各種低壓電 器設(shè)備，各種電器器具，絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的抗電性能 進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)的儀器。擊穿電壓試驗(yàn)儀主要適用于固 體絕緣材料如：塑料、薄膜、樹(shù)脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣 漆等介質(zhì)在工頻電壓或直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓時(shí) 間的測(cè)試。

（３）技術(shù)要求不同：耐電壓測(cè)試儀的輸出電壓在 ６ｋＶ 以下示值誤差為 ±２％ ～±５％，１０ｋＶ 以下為 ±５％， １５ｋＶ 以下為 ±１０％。而漆包線擊穿電壓試驗(yàn)儀的試驗(yàn) 電壓不低于 １０ｋＶ，示值誤差為 ±３％左右。

（４）檢定項(xiàng)目不同：耐電壓測(cè)試儀的檢定項(xiàng)目主要 有：外觀及通電檢查、交直流輸出電壓、擊穿報(bào)警電流、交 流輸出電壓的失真度、直流輸出電壓的紋波系數(shù)、實(shí)際輸 出容量、電壓持續(xù)時(shí)間、絕緣電阻、工頻耐壓試驗(yàn)；由于擊 穿電壓試驗(yàn)儀的使用要求與耐電壓測(cè)試儀的不同，其檢 定項(xiàng)目還應(yīng)包括峰值系數(shù)測(cè)量、試驗(yàn)電壓的升壓速度考 察、試驗(yàn)電壓的電壓降測(cè)量以及一些配套設(shè)備如檢測(cè)負(fù) 荷誤差測(cè)量、檢測(cè)圓棒電極直徑測(cè)量等等。

２ 擊穿電壓試驗(yàn)儀主要檢定項(xiàng)目及檢定方法

２．１ 試驗(yàn)電壓的示值誤差

將電壓測(cè)量?jī)x器接到試驗(yàn)儀的高壓輸出端和低電位 端，讀取試驗(yàn)電壓指示值 Ｕ 及試驗(yàn)電壓實(shí)測(cè)值 Ｕ０，按公 式（１）計(jì)算示值誤差。

δ＝Ｕ －Ｕ０/ Ｕ０ ×１００％ （１）

２．２ 測(cè)量峰值系數(shù)及觀察試驗(yàn)電壓波形

２．２．１ 將交流分壓器高duan接于試驗(yàn)電源高壓輸出端，此 時(shí)將交流分壓器接地端和試驗(yàn)儀高壓輸出端另一端同時(shí) 接地。

２．２．２ 將峰值電壓表、有效值電壓表的輸入端分別接分 壓器輸出端與接地端。

２．２．３ 試驗(yàn)電壓調(diào)到 ６ｋＶ 左右，按式（２）計(jì)算峰值系 數(shù)： Ｐ ＝ＵＰ ／Ｕ （２）

式中：ＵＰ—峰值，單位為 Ｖ； Ｕ—有效值，單位為 Ｖ。

２．２．４ 將示波器輸入端接分壓器輸出端與接地端，觀察 電壓波形，并測(cè)量試驗(yàn)電壓頻率。

２．２．５ 測(cè)量升壓速度 用秒表測(cè)量升壓時(shí)間，按式（３）計(jì)算升壓速度：

ｖ ＝６０Ｕ／ｔ （３）

式中：ｖ—升壓速度，單位為 Ｖ／ｍｉｎ； Ｕ—上升電壓，單位為 Ｖ； ｔ—電壓上升所需時(shí)間，單位為 ｓ。 取三次測(cè)量值的平均值。

２．２．６ 測(cè)量擊穿動(dòng)作電流 將交流毫安表、高壓電阻串聯(lián)后接入高壓回路。逐 漸升高試驗(yàn)電壓，當(dāng)試驗(yàn)儀發(fā)出擊穿報(bào)警信號(hào)時(shí)，讀取交 流毫安表的示值。

２．２．７ 測(cè)量試驗(yàn)電壓的電壓降 按圖 １ 接線，在 ２．５ｋＶ 及以下檔時(shí)使用 ２００ｋΩ高壓 電阻，在 ２．５ｋＶ 以上檔時(shí)使用 ８００ｋΩ高壓，將高壓真空 繼電器的觸點(diǎn)接上，試驗(yàn)電壓調(diào)整到電流表讀數(shù)為 ５ｍＡ ±０．５ｍＡ，記錄此時(shí)電壓 Ｕ２，然后將高壓真空繼電器的 觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷高壓電阻回路，記錄此時(shí)交流電壓表的電 壓 Ｕ１，按（４）計(jì)算試驗(yàn)電壓的電壓降：

γ＝Ｕ１ －Ｕ２/ Ｕ１ ×１００％ （４）

式中：γ—電壓降百分率； Ｕ１—試驗(yàn)電壓，單位為 Ｖ； Ｕ２—試驗(yàn)電源供出 ５ｍＡ 時(shí)的試驗(yàn)電壓，單位為 Ｖ。 測(cè)量三次，各次試驗(yàn)電壓的電壓降應(yīng)不大于 ２％。

三、交直流試驗(yàn)的切換

(1) 電氣、介電強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)器高壓輸出為交流電壓。直流的獲得方式為在原回路中串入高壓硅堆，使測(cè)試回路為脈動(dòng) 的直流電壓。實(shí)現(xiàn)的過(guò)程為，硅堆已經(jīng)在高壓變壓器的高壓絕緣塔中，平時(shí)用一個(gè)短路桿把高壓硅堆短接。 需要直流試驗(yàn)時(shí)，取出短路桿，使高壓硅堆接入測(cè)試電路中，這時(shí)回路的電壓為脈動(dòng)的直流電壓。

(2) 試驗(yàn)的交直流電壓切換，主要取決于高壓絕緣塔中的短路桿是否取出。當(dāng)取出短路桿時(shí)，高壓 均壓球上的電壓為直流電壓，插入短路桿時(shí)，高壓均壓球上的電壓為交流電壓。短路桿的取出、插入?yún)⒖?/span> 左側(cè)的示意圖。

(3) 在直流試驗(yàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)也要選擇直流狀態(tài)，否則測(cè)的結(jié)果是不正確的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，交流電壓與 直流電壓有根號(hào)2倍的關(guān)系。

四、涂料圖層電壓擊穿電壓試驗(yàn)儀主要參數(shù)表、配置表