电介质的击穿详解.ppt

第三章 介电强度试验 本节课内容 一、试验设备与装置 二、工频高电压的测量 本节课内容 影响介电强度的因素 提高电介质击穿强度的措施 本节课内容 固体材料的试样与电极 液体材料的试样与电极 升压方式的选择 小 结 如果在空气中进行击穿试验： 电极边缘的电场分布 （把空气和试样看作双层介质） 1）在交流电场下，电极边缘空气中场强Ea与试样中相邻点的场强EX之比： 2）在直流电场下： 由于εraεrx，γaγx，则Ea EX; 而空气的击穿场强较低，导致电极边缘的空气中先出现局部放电： 发生表面闪络； 边缘电场集中导致试样击穿发生在电极的边缘。 消除措施： 将电极边缘做成圆角； 将试样和电极浸入相对介电常数（或电导率）大、击穿场强较高的液体媒质中。 常用液体媒质有变压器油，温度较高时采用硅油。不能选用相对介电常数或电导率太大的媒质，以免造成测量误差和设备损坏。 如引起媒质本身发热严重、保护电阻上电压降增大、以及试验变压器过载等问题。 （我国现行标准用平板型电极） 电极的形式：平板型和球型。 电极的尺寸要求：如图所示 注意事项： 电极的轴心要对准并保持水平，电极间隙应均匀。 电极容器材料不会与被试液体相互作用，常用电瓷或玻璃制成，电极用铜或不锈钢制成。 取样时不能让杂质混入，注入液体后静止片刻，避免电极间留有气泡。 液体击穿试验用电极 介电强度试验：电压从零按一定方式和速度上升到规定的试验电压或击穿电压。 升压方式：快速升压、20s逐级升压、60s逐级升压、慢速升压、和极慢速升压。 （1）快速升压 电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为10~20s。现行标准中规定的升压速度有：100V/s、200V/s、500V/s、1000V/s、2000V/s和5000V/s。 （2）20s逐级升压 施加于试样的电压先以快速升压的速度上升到击穿电压的40%，之后按每级升压值逐级升压，每级停留20s，直到试样击穿为止。 * * 电子材料测量技术 工频电压下的介电强度试验 直流电压下的介电强度试验 试验设备与装置 工频高电压的测量 直流高电压试验装置 直流高电压的测量 试验设备与装置：高压试验变压器、调压器以及控制线路和保护装置。 （1）高压试验变压器： 要求：具有足够的额定电压和容量，且输出电压的波形没有畸变。 A.变压器的容量 指变压器在额定电压电流的情况下的视在功率。 （视在功率：交流电路中，电压和电流的乘积，或者说有功功率和无功功率的矢量和，单位为V?A或KV?A。) 绝缘材料击穿试验通常选取容量为10kV?A的变压器。 对与大电容试样的耐压试验，采用超低频正弦电压，可以大大降低变压器的容量。（如采用0.1Hz超低频电压，变压器容量可减小到50Hz时的1/500。） B.变压器的电压 额定电压等级是根据试样的试验电压等级来选定，通常选取50~100kV。采用多台变压器串接可获得更高的试验电压。 两台变压器串接输出的视在功率： 注意：串接的级数增加，输出的电压增高，但设备容量的利用率降低。 我国目前最高工频试验电压达2250kV（采用三台变压器串接） 串接变压器原理图 设备容量的利用率： 对于电容量较大的试样，可以通过串联谐振回路获得比试验变压器更高的电压。 串联谐振回路原理图 调节电抗器的电感L或改变试验电压的频率，达到谐振： Q为谐振回路的品质因素，一般为20~80。 C.电压的波形 波形畸变影响介电强度试验结果： 工频电压的波形：正弦波。 波形因素：正弦波电压的峰值与有效值之比。 高次谐波会降低击穿场强； 击穿决定于电压的峰值，而测量的电压是有效值，若波形畸变，则同一峰值电压测得的有效值就不同了。 通常要求波形因素不超过： 波形畸变的原因：变压器的非线性激磁电流造成的。 变压器的磁化曲线：a)磁通与激磁电流的关系；b)磁通及激磁电流的波形 试验变压器的输入电压为： k为调压器的电压比； Us为电源电压； U2为激磁电流流经调压器产生的电压降。 调压器的漏抗越大，波形畸变越严重。在调压器和试验变压器之间接入滤波器可改善电压波形。 （2）调压器 用来调节电压上升的方式和速度，接在试验变压器和电源之间。 常用调压器：自耦调压器和移圈调压器。 A.自耦调压器 原理：借助于一个滑动触点沿着绕组移动来改变输出电压。 自耦调压器原理 优点：结构简单、体积小、漏抗小、价格便宜。 缺点：输出电流较大时，触点在移动过程中因接触不好会产生火花。 B.移圈调压器（容量较大） 原理：靠