1 電氣強度試驗

電氣絕緣的強度耐壓儀試驗的原理是使用耐壓儀在電極絕緣 端間施加一定的高壓(具體的試驗施加電壓和時間根據(jù)不同試驗產(chǎn) 品的標準要求有不同的規(guī)定),旨在充分考核電極絕緣的穩(wěn)定性和 抗電擊穿的能力。電極絕緣的擊穿強度試驗意味著放電wan全橋接 絕緣時在電應(yīng)力的作用下電極發(fā)生的絕緣短路失效,電極間的電壓 降至零,形成電極絕緣強度短路,存在極大的觸電危險。

2 固體絕緣特性

如今隨著電子產(chǎn)品的體積和尺寸越做越小,固體的絕緣逐漸替代了空氣中的絕緣。由于其在固體空氣中絕緣的穩(wěn)定性和抗 電擊穿的能力遠高于普通空氣,在我們設(shè)計固體絕緣系統(tǒng)時反而很容易被系統(tǒng)設(shè)計者忽略。在固體絕緣系統(tǒng)中,電極與固體絕緣 間、不同的絕緣層間都可能存在巨大的縫隙,或者固體絕緣材料本 身就可能存在微小的氣隙。在這些巨大的縫隙或微小氣隙中,即使 電壓小于擊穿電壓的水平,仍然有可能使電極發(fā)生局部放電,影響 系統(tǒng)固體絕緣的壽命。

固體電氣絕緣可靠性是一種不可恢復(fù)的固體絕緣可靠性 介質(zhì)。在同一固體的絕緣被抗壓和電擊穿后,其絕緣抗壓和電擊穿 能力的可靠性會顯著地下降。因此,同一固體絕緣材料被抗壓和電 擊穿后,再恢復(fù)進行固體電氣的強度可靠性試驗的任何方法和結(jié)果 均不獲得國際認可。由于諸如:電應(yīng)力、熱應(yīng)力等許多不利因素,會 在相應(yīng)的固體電氣絕緣上逐漸地累積,最終可能導(dǎo)致固體絕緣老 化,很難驗證和確定相應(yīng)的固體電氣絕緣的性能和使用壽命。另 外,固體絕緣的電場作用厚度也與各類失效的機理之間存在復(fù)雜的 關(guān)聯(lián)性,當固體絕緣厚度的減小或電場作用強度的增加,失效的風(fēng) 險也隨之增加和上升,很難幫助計算和確定固體電氣絕緣的厚度可 靠性要求。最終,只能通過固體電氣的強度可靠性試驗的方法來幫 助驗證和確定固體絕緣的厚度可靠性。

3 各種應(yīng)力影響

絕緣的強度和電氣間隙直接影響試驗電氣的強度和試驗的結(jié) 果,而試驗中的電氣絕緣和間隙的強度受應(yīng)力條件影響的程度很 大,容易直接造成安規(guī)距離的減小從而產(chǎn)生的靜電擊穿。

電壓對應(yīng)力的直接影響:例如當交流供電電路設(shè)備長期在交流 電中壓下運行時,絕緣上就有可能會暴露有極小的幾種漏液和電 流,加上管子電路中某些主要電子電路元器件也有可能同時直接泄 漏了極微量的幾種電解質(zhì),二者逐漸就會發(fā)生導(dǎo)電混合從而導(dǎo)致出 現(xiàn)一個新的導(dǎo)電泄漏路徑(有時也被俗稱為泄漏電流源短路或電流起痕)。

熱應(yīng)力的影響:所有的物質(zhì)都必須具有熱脹冷縮的流體力學(xué)特 性。過冷會導(dǎo)致使用的防水設(shè)備和防塵件的wei縮,水分和空氣中的 灰塵會直接進入防水設(shè)備。而長期使用對熱應(yīng)力的影響更深遠, 如:介電損耗內(nèi)應(yīng)力的消除從而造成材料和機械的變形、熱塑性材 料的軟化、塑化劑的遷移從而造成交聯(lián)材料的脆裂、超過交聯(lián)材料 玻璃化過程所轉(zhuǎn)變的溫度從而軟化交聯(lián)的材料、介電損耗內(nèi)應(yīng)力 增大從而造成熱不穩(wěn)定和介電損壞、高溫時內(nèi)應(yīng)力梯度增大而造 成的機械故障等。

機械運動應(yīng)力的直接影響:絕緣材料設(shè)備本身由于不具備具有 足夠的絕緣強度以及抗壓和受到外部機械運動應(yīng)力較大沖擊的絕 緣強度和適應(yīng)能力,造成了一些絕緣材料的異常脫層、斷裂、損壞。

化學(xué)介質(zhì)應(yīng)力的影響:對化學(xué)物質(zhì)的應(yīng)力會直接改變化學(xué)介質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)和其化學(xué)應(yīng)力特性。

濕度對絕緣應(yīng)力的直接影響:由于室內(nèi)水蒸氣的排放濕度過高 會直接嚴重影響絕緣材料的內(nèi)部絕緣應(yīng)力阻抗,加劇了對材料絕緣 表面的空氣污染,發(fā)生嚴重的材料腐蝕和其材料外形的塑性變化。 對于某些絕緣材料,高溫的濕度直接就可能會大大降低其中的絕緣 體對抗壓和電擊穿的防御能力。

電壓對擊穿頻率的影響:固體絕緣介質(zhì)的發(fā)熱及熱不穩(wěn)定性與 擊穿電壓的頻率影響成正比。gb/t1408.1 標準試驗表明,厚度 3mm 的固體絕緣在 50hz 電壓條件下承受的擊穿電場的強度為大約 10kV/mm~40kV/mm，電壓頻率的升高會顯著地降低多數(shù)固體絕緣 材料的抗電擊穿的能力。

此外,還存在一些影響較小的其他因素。

紫外線輻射和電離輻射。

暴露于有機金屬化學(xué)品的溶劑或活性的有機金屬化學(xué)品活性 溶劑中,造成的彈性應(yīng)力縮縫裂紋或彈性應(yīng)力裂縫斷裂。

細菌、霉菌或菌類的作用。

機械塑性變形。

在多種工作環(huán)境和不同應(yīng)力的相互影響下,絕緣保護設(shè)備的靜 電抗壓和抗靜電擊穿的防御能力將來都會大大程度下降。因此,電 氣元件絕緣測試強度的模擬試驗經(jīng)常嚴格地按照要求工業(yè)電氣絕 緣測試試驗設(shè)備在其電氣絕緣強度常態(tài)、熱態(tài)、潮態(tài)等多種電氣絕 緣強度條件下必須同時配合進行,以圖準確地實時模擬最嚴酷的工 業(yè)電氣測試現(xiàn)實情況。

4 試驗誤判原因

電氣強度的試驗主要是使用耐壓儀,施加耐壓試驗絕緣電壓在 回路絕緣端間,同時還要監(jiān)測耐壓儀回路的絕緣電流。同時當耐壓 儀回路電流的閾值增大并超過耐壓儀設(shè)定的閾值后,耐壓儀自動報 警表示耐壓儀的絕緣回路被擊穿。因此,耐壓儀檢測器性能的高低 和耐壓儀檢測員的經(jīng)驗多寡,將直接影響電氣強度試驗結(jié)果的判 定。以下簡要介紹了幾種常見的電氣強度試驗結(jié)果誤判案例。

誤判案例1：二次/多次試驗電氣絕緣強度判定二次試驗是一種 高壓絕緣強度試驗,對電氣絕緣設(shè)備有很大的損傷。如果再次使用 過高的電壓進行二次試驗后,再次將電壓降低到正確的電壓進行考 核,即使二次試驗的結(jié)果再次失敗也不一定可以繼續(xù)進行絕緣強度 判定。因為電氣絕緣已經(jīng)嚴重受損,不可以再次繼續(xù)進行考核,應(yīng) 當及時更換全新的設(shè)備重新進行二次試驗。

誤判原因案例 2:放電強度保護等壓敏器件短路響應(yīng)防雷放電 保護等壓敏器件在設(shè)備進行有關(guān)電氣響應(yīng)強度的試驗工作時會經(jīng) 常出現(xiàn)主動短路放電,使得設(shè)備后級的電路不受過壓敏器件的 沖擊。由于壓敏器件短路響應(yīng)防雷放電的現(xiàn)象與傳統(tǒng)的靜電擊穿 非常相似,容易產(chǎn)生誤判。當壓敏器件遇到響應(yīng)擊穿的電壓始終保 持是固定的數(shù)值時(也就是壓敏保護器件遇到響應(yīng)擊穿電壓的數(shù)值 是否大于固定值),應(yīng)充分引起用戶的注意,拆機前應(yīng)先檢查壓敏器 件是否安裝有響應(yīng)壓敏保護器件,如有則開路它們再進行電氣強度 試驗。

誤判原因案例 3:耐壓儀短路輸出電流容量的不足導(dǎo)致耐壓儀 的回路輸出電流小,無法及時達到報警的閾值,容易產(chǎn)生誤判。因 此,許多家用電子產(chǎn)品的標準都明確規(guī)定了耐壓儀進行短路報警時 輸出的電流至少必須要能夠達到200ma,保證其短路輸出電流容量 的足夠才能進行報警試驗。

5 結(jié)語

電氣絕緣強度的試驗主要是考核電氣絕緣的穩(wěn)定性和抗電擊 穿的能力,是各類電子產(chǎn)品的安規(guī)強度測試過程中的重要絕緣強度 試驗考核項目之一。熟練掌握其絕緣強度試驗的原理和其判定的方法,是我們保證強度測試的結(jié)果客觀和準確性的根本。