電壓擊穿試驗儀性能分析
點(diǎn)擊次數：2447 更新時(shí)間：2014-07-04
摘要：電壓擊穿試驗儀概述：電壓擊穿實(shí)驗儀器是測量絕緣材料板材及管材介電強度的實(shí)驗儀器。它也可以用于絕緣材料的耐電壓測試。
電壓擊穿實(shí)驗儀器的實(shí)驗原理是由高壓試驗變壓器產(chǎn)生高電壓，通過(guò)電機改變調壓器的輸出給高壓試驗變壓器原邊，從而得到連續可調的交流電壓。即可得到連續可調的高電壓。由于交流調壓通常是通過(guò)自耦調壓器來(lái)完成調壓的精度受自耦調壓器的總匝數有關(guān)，理論上有△U=U0/n。式中△U表示調壓可得到zui小調壓增量值；U0是調壓器的輸入電壓；n是自耦調壓器線(xiàn)圈匝數。例如：自耦調壓器線(xiàn)圈匝數為1500匝，輸入電壓220V，若高壓變壓器輸出為100KV。用此調壓器可得到的zui小高壓調壓增量為220*100*1000/1500/200=73（v）。既在此時(shí)的實(shí)驗條件下調壓的zui小電壓增量要達到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時(shí)，其它條件還是上述，則調壓的zui小電壓增量也要有73/2=36.5V。從以上分析可看出，若想較小增量間隔就要增大n的數值，但增大n會(huì )迅速增大設備體積和成本。若想滿(mǎn)足GB1408中的第10.3條之規定，僅能通過(guò)電子式調壓實(shí)現。此時(shí)會(huì )有另一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)電子式調壓進(jìn)行材料的工頻試驗時(shí)會(huì )引起較大的高次諧波，高次諧波對材料電氣強度產(chǎn)生影響還有待商榷。
擊穿電壓：高分子材料在一定電壓范圍內是絕緣體，當在材料上施加的電壓逐漸增加，致使材料zui薄弱點(diǎn)失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧材料被破壞。此時(shí)的zui大電壓稱(chēng)為擊穿電壓。我們把擊穿電壓和此時(shí)材料的厚度比稱(chēng)為介電強度也稱(chēng)為電氣強度。
介電強度：試樣擊穿時(shí)，單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時(shí)也稱(chēng)為電氣強度或擊穿強度。通常介電強度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。介電強度是表征了材料所能承受的zui大電場(chǎng)強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。
耐壓電壓：在規定的試驗條件下，對試樣施加規定的電壓及時(shí)間，試樣不被擊穿所能承受的zui高電壓。
塑料的電擊穿機理：介電擊穿機理可分為電擊穿、熱擊穿、化學(xué)擊穿、放電擊穿等，往往是多種機理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱(chēng)為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱(chēng)為熱擊穿。熱擊穿的外部表現是介電強度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長(cháng)短有關(guān)；與電場(chǎng)中產(chǎn)生的熱量大于它能散熱的熱量，使其內部溫度不斷升高。溫度升高導致其電阻下降，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)轉變?yōu)榱硪环N聚焦態(tài)，失去耐電壓能力，材料被破壞。電擊穿的特點(diǎn)是介電強度與周?chē)橘|(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點(diǎn)常常出現在電極邊緣其至電極以外。
介電強度測試的影響因素：電壓波形及電壓作用時(shí)間影響。材料在電場(chǎng)作用下，初始時(shí)單位時(shí)間內材料內部產(chǎn)生的熱量大于介質(zhì)散發(fā)出去的熱量，進(jìn)而介質(zhì)溫度升高，溫度的升高是一個(gè)由快轉滿(mǎn)的，若升壓速度較慢zui后發(fā)生材料擊穿熱擊穿的成分較大。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度也增大。因此，一般規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。電極倒角的影響：電極邊緣處電場(chǎng)強度遠遠高于內部，但邊緣效應極難消除。為避免電極邊緣成一直角，需采用一定倒角r。國家標準中規定r=2.50mm。
媒質(zhì)電性能影響；高壓擊穿試驗往往把樣品放在一定媒質(zhì)（如變壓器油）中，其目的是為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質(zhì)本身的電性能對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，故標準中對奧球油的擊穿電壓VB＞=25kv/2.5mm。
電壓擊穿試驗前的準備：
1）打開(kāi)試驗機右側的總電源開(kāi)關(guān),預熱1分鐘。
2）打開(kāi)計算機進(jìn)入Windows系統。雙擊本儀器軟件的快捷圖標打開(kāi)試驗登錄界面輸入登錄密碼即可進(jìn)入試驗界面。
交直流試驗的切換：
1）本儀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，使測試回路為脈動(dòng)的直流電壓。實(shí)現的過(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。需要直流試驗時(shí)，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時(shí)回路的電壓為脈動(dòng)的直流電壓。
2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設備輸出的電壓性質(zhì)。按下該按鈕，設備僅僅是把直流報警電路接入。指示用戶(hù)，當打開(kāi)箱門(mén)時(shí)，您需要對高壓均壓球放電。轉動(dòng)放電桿，使放電桿的端部銅球接觸高壓均壓球。建議用戶(hù)每次放電銅球接觸高壓均壓球時(shí)間大于五秒。
3）試驗的交直流電壓切換，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、插入參看左側的示意圖。
4）在直流試驗時(shí)，計算機也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結果是不正確的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，交流電壓與直流電壓有倍的關(guān)系。
電壓擊穿儀器使用時(shí)的注意事項：
1、試驗過(guò)程中不能讓無(wú)關(guān)人員靠近，因本試驗儀器可產(chǎn)生較高的電壓，未經(jīng)過(guò)培訓的人員不能使用該設備。試驗時(shí)要有監護人員，不要單人使用。以防萬(wàn)一發(fā)生意外情況。
2、長(cháng)時(shí)間不使用設備，在再使用時(shí)，先讓儀器空載加壓一次，即把高壓電極的接線(xiàn)從均壓球上取下。查看計算機試驗界面，看看高壓電壓是否正常。
3、試驗中發(fā)生意外情況要及時(shí)切斷電源，問(wèn)題處理后才能繼續試驗。
4、設備安放要平穩，安放的地面要堅固。是水泥地面以免產(chǎn)生共振。
5、該設備在使用中外殼要接保護地線(xiàn)，既設備外殼接大地,以保護操作人員和設備運行的安全。
6、使用完設備后，要關(guān)掉系統各部分電源，不準帶電插拔電源線(xiàn)。
7、要按規定的電源電壓接入設備。確保電路接線(xiàn)正確。否則會(huì )損壞設備。
8、該儀器需安置在室內，實(shí)驗室應整潔、干燥、無(wú)腐蝕性介質(zhì)，非相關(guān)人員不要隨意操作。
9、不要讓設備電纜碰到尖邊，以免劃破電纜絕緣；不要讓電纜壓在重物之下，以免壓斷電纜引起火災；不要用電纜拉物體或用電纜捆綁物體，以免拉斷電纜使設備不能正常運轉。
10、不要讓設備碰到水濺，腐蝕性氣體，可燃氣體和可燃物。如果不避免，可能火災。
11、搬動(dòng)設備時(shí),要切斷設備電源,既要把插頭從插座中拔下。禁止搬動(dòng)設備時(shí)放倒設備或傾斜45°角以上。
12、不要在設備運行時(shí)插拔設備的電源插頭。
為什么要進(jìn)行耐電壓測試：
電介質(zhì)強度測試亦稱(chēng)hipot測試大概是zui多人知道的和經(jīng)常執行的生產(chǎn)線(xiàn)安全測試。實(shí)際上，表明它的重要性是每個(gè)標準的一部分。hipot測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個(gè)非破壞性的測試。這是適用于所有設備為保證絕緣材料是足夠的的一個(gè)高壓測試。進(jìn)行hipot測試的其它原因是它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過(guò)程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。進(jìn)行型式測試的時(shí)候hipot測試是在某些測試（譬如失效潮態(tài)及振動(dòng)測試）之后進(jìn)行來(lái)確定是否因為這些測試造成絕緣的退化。但是，日常生產(chǎn)進(jìn)行的hipot測試是制造過(guò)程中的測試來(lái)確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結構是與型式測試所用產(chǎn)品的結構相同。電壓擊穿試驗儀一些由生產(chǎn)流程造成的缺陷可以通過(guò)在線(xiàn)hipot測試檢查出來(lái)，例如變壓器繞組電氣間隙和爬電距離小。這樣的故障可能起因于繞線(xiàn)部門(mén)的一名新操作員。其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發(fā)現一個(gè)過(guò)大的焊點(diǎn)。大多數安全標準使用2xU+1000V的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據這里的U是操作電壓（rms值）。這個(gè)慣例僅僅作為一個(gè)指導對于個(gè)別標準特別是IEC60950提供了一個(gè)具體的表格來(lái)定義根據測量到的實(shí)際工作電壓來(lái)確定確切的測試電壓
1.至于使用1000V作為基本慣例的原因是產(chǎn)品的絕緣材料在日常使用中可能承受瞬間過(guò)電壓。實(shí)驗和研究表示這些過(guò)電壓通常高達1000V。測試方法：高壓通常是應用的在橫跨被測試絕緣材料的二個(gè)部件之間譬如測試設備（EUT）的一次側電路（PrimaryCircuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個(gè)部件之間是足夠的那么加在兩個(gè)由絕緣體分離的導體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過(guò)絕緣體。雖然這個(gè)小電流是可接受的但是空氣絕緣或固體絕緣不應該發(fā)生擊穿。因此需要注意這個(gè)電流是因為局部放電或擊穿的結果而不是由于電容聯(lián)結引起的。
關(guān)于熱擊穿、電壓擊穿、耐電壓測試儀器：
介質(zhì)的介電特性，如絕緣、介電能力，都是指在一定的電場(chǎng)強度范圍內的材料的絕緣特性，介質(zhì)只能在一定的電場(chǎng)強度以?xún)缺３诌@些性質(zhì)。當電場(chǎng)強度超過(guò)某一臨界值時(shí)，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。這種現象稱(chēng)介電強度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿，與此相對應的“臨界電場(chǎng)強度”稱(chēng)為介電強度，或稱(chēng)為擊穿電場(chǎng)強度。但嚴格地劃分擊穿類(lèi)型是很困難的，但為了便于敘述和理解，通常將擊穿類(lèi)型分為三種：熱擊穿、電擊穿、局部放電擊穿。而電擊穿和局部放電擊穿又統屬于電擊穿，所以我們常說(shuō)介質(zhì)擊穿有兩大類(lèi)，一是熱擊穿，二是電擊穿。以上三種類(lèi)型各有以下的特征：
1.熱擊穿：熱擊穿的本質(zhì)是處于電場(chǎng)中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，就是電勢能轉換為熱量，當外加電壓足夠高時(shí)，就可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉入不平衡狀態(tài)，若發(fā)出的熱量比散去的多，介質(zhì)溫度將愈來(lái)愈高，直至出現*性損壞，這就是熱擊穿。
2.電壓擊穿試驗儀：固體介質(zhì)電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎上建立的。大約在本世紀30年代，以A.VonHippel和Frohlich為代表，在固體物理基礎上，以量子力學(xué)為工具，逐步建立了固體介質(zhì)電擊穿的碰撞理論，這一理論可簡(jiǎn)述如下：在強電場(chǎng)下，固體介質(zhì)中可能因冷發(fā)射或熱發(fā)射存在一些原始自由電子。這些電子一方面在外電場(chǎng)作用下被加速，獲得動(dòng)能；另一方面與晶格振動(dòng)相互作用，把電場(chǎng)能量傳遞給晶格。當這兩個(gè)過(guò)程在一定溫度和場(chǎng)強下平衡時(shí)，固體介質(zhì)有穩定的電導；當電子從電場(chǎng)中得到的能量大于傳遞給晶格振動(dòng)的能量時(shí)，電子的動(dòng)能就越來(lái)越大，至電子能量大到一定值時(shí)，電子與晶格振動(dòng)相互作用導致電離產(chǎn)生新電子，使自由電子數迅速增加，電導進(jìn)入不穩定階段，擊穿發(fā)生。
3.此外還有化學(xué)擊穿。電介質(zhì)中強電場(chǎng)產(chǎn)生的電流在例如高溫等某些條件下可以引起電化學(xué)反應。
例如離子導電的固體電介質(zhì)中出現的電解、還原等。結果電介質(zhì)結構發(fā)生了變化，分離出來(lái)的物質(zhì)在兩電極間構成導電的通路?；蛘呤墙橘|(zhì)表面和內部的氣泡中放電形成有害物質(zhì)如臭氧、一氧化碳等，使氣泡壁腐蝕造成局部電導增加而出現局部擊穿，并逐漸擴展成*擊穿。溫度越高，電壓作用時(shí)間越長(cháng)，化學(xué)形成的擊穿也越容易發(fā)生。但不管怎樣，我認為所有的介質(zhì)擊穿均是因極化效應引起的。凡在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生宏觀(guān)上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀(guān)束縛電荷的現象稱(chēng)為電極化，
能產(chǎn)生電極化現象的物質(zhì)統稱(chēng)為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱(chēng)為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱(chēng)為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過(guò)程，也歸入電介質(zhì)。電壓擊穿試驗儀通常情形下電介質(zhì)中的正、負電荷互相抵消，宏觀(guān)上不表現出電性，但在外電場(chǎng)作用下可產(chǎn)生如下3.種類(lèi)型的變化：1原子核外的電子云分布產(chǎn)生畸變，從而產(chǎn)生不等于零的電偶極矩，稱(chēng)為畸變極化；2原來(lái)正、負電中心重合的分子，在外電場(chǎng)作用下正、負電中心彼此分離，稱(chēng)為位移極化；3具有固有電偶極矩的分子原來(lái)的取向是混亂的，宏觀(guān)上電偶極矩總和等于零，在外電場(chǎng)作用下，各個(gè)電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀(guān)電偶極矩不等于零，稱(chēng)為轉向極化。研究電介質(zhì)宏觀(guān)介電性質(zhì)及其微觀(guān)機制以及電介質(zhì)的各種特殊效應的物理學(xué)分支學(xué)科?；緝热莅O化機構、標志介電性質(zhì)的電容率與介質(zhì)的微觀(guān)結構以及與溫度和外場(chǎng)頻率間的關(guān)系、電介質(zhì)的導熱性和導電性、介質(zhì)損耗、介質(zhì)擊穿機制等。此外，還有許多電介質(zhì)具有的各種特殊效應。
影響介電擊穿強度的因素有哪些?
閃絡(luò )-指高壓電器（如高壓絕緣子）在絕緣表面發(fā)生的放電現象，成為表面閃絡(luò )，簡(jiǎn)稱(chēng)閃絡(luò )。
絕緣閃絡(luò )：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，尚未發(fā)生絕緣結構的擊穿時(shí)，在其表面或與電極接觸的空氣（離子化氣體）中發(fā)生的放電現象，成為絕緣閃絡(luò )。
1.電壓波形直流、工頻正弦及沖擊電壓下，擊穿機理不同，所測的擊穿場(chǎng)強也不同，工頻交流電壓下的擊穿場(chǎng)強比直流和沖擊電壓下的低得多
2..電壓作用時(shí)間，無(wú)論電擊穿還是熱擊穿都需要時(shí)間，隨著(zhù)加壓時(shí)間的增長(cháng)，擊穿電壓明顯下降。
3、電場(chǎng)的均勻性及電壓的極性，電場(chǎng)不均勻往往測得的電壓比本征擊穿值低。
4、試樣的厚度與不均勻性試樣的厚度增加，電極邊緣電場(chǎng)就更不均勻，試樣內部的熱量更不易散發(fā)，試樣內部的含有缺陷的幾率增大，這些都會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降。
5.環(huán)境條件試樣周?chē)沫h(huán)境條件，如溫度、濕度以及壓力等都會(huì )影響試樣的擊穿場(chǎng)強；溫度升高，通常會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降；濕度增大，會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降；氣壓對擊穿場(chǎng)強的影響，主要是對氣體而言。氣壓高，擊穿場(chǎng)強升高：但接近真空時(shí)，也會(huì )使擊穿場(chǎng)強升高。另外還有：時(shí)間、輻射、機械力、電極材料及極性效應。
在強電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)喪失電絕緣能力的現象。分為固體電介質(zhì)擊穿、液體電介質(zhì)擊穿和氣體電介質(zhì)擊穿3種。
固體電介質(zhì)擊穿導致?lián)舸┑膠ui低臨界電壓稱(chēng)為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱(chēng)為擊穿電場(chǎng)強度（簡(jiǎn)稱(chēng)擊穿場(chǎng)強，又稱(chēng)介電強度）。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強度。不均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱(chēng)為平均擊穿場(chǎng)強，它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通過(guò)，介質(zhì)中會(huì )出現熔化或燒焦的通道，或出現裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時(shí)，常發(fā)生材料的碎裂，可據此破碎非金屬礦石。固體電介質(zhì)擊穿有3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。電擊穿是因電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內部熱量積累、溫度過(guò)高而導致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng)、溫度等因素作用下，電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，zui終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導增加，這會(huì )使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的zui終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對電擊穿的影響小，對熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場(chǎng)局部不均勻性對熱擊穿的影響小，對其他兩種影響大。
液體電介質(zhì)擊穿純凈液體電介質(zhì)與含雜質(zhì)的工程液體電介質(zhì)的擊穿機理不同。對前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論，對后者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質(zhì)分界面的放電現象稱(chēng)為液體電介質(zhì)中的沿面放電。這種放電不僅使液體變質(zhì)，而且放電產(chǎn)生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質(zhì)內產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會(huì )使固體介質(zhì)出現分層、開(kāi)裂現象，放電有可能在固體介質(zhì)內發(fā)展，絕緣結構的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時(shí)，常出現強力氣體沖擊波（即電水錘），可用于水下探礦、橋墩探傷及人體內臟結石的體外破碎。
氣體電介質(zhì)擊穿在電場(chǎng)作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多，主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。氣體介質(zhì)擊穿常見(jiàn)的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負電性氣體擊穿等?？諝馐呛芎玫臍怏w絕緣材料，電離場(chǎng)強和擊穿場(chǎng)強高，擊穿后能迅速恢復絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無(wú)腐蝕性，因而得到廣泛應用。為提供高電壓輸電線(xiàn)或變電所的空氣間隙距離的設計依據（高壓輸電線(xiàn)應離地面多高等），需進(jìn)行長(cháng)空氣間隙的工頻擊穿試驗。
電壓擊穿實(shí)驗儀器的實(shí)驗原理是由高壓試驗變壓器產(chǎn)生高電壓，通過(guò)電機改變調壓器的輸出給高壓試驗變壓器原邊，從而得到連續可調的交流電壓。即可得到連續可調的高電壓。由于交流調壓通常是通過(guò)自耦調壓器來(lái)完成調壓的精度受自耦調壓器的總匝數有關(guān)，理論上有△U=U0/n。式中△U表示調壓可得到zui小調壓增量值；U0是調壓器的輸入電壓；n是自耦調壓器線(xiàn)圈匝數。例如：自耦調壓器線(xiàn)圈匝數為1500匝，輸入電壓220V，若高壓變壓器輸出為100KV。用此調壓器可得到的zui小高壓調壓增量為220*100*1000/1500/200=73（v）。既在此時(shí)的實(shí)驗條件下調壓的zui小電壓增量要達到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時(shí)，其它條件還是上述，則調壓的zui小電壓增量也要有73/2=36.5V。從以上分析可看出，若想較小增量間隔就要增大n的數值，但增大n會(huì )迅速增大設備體積和成本。若想滿(mǎn)足GB1408中的第10.3條之規定，僅能通過(guò)電子式調壓實(shí)現。此時(shí)會(huì )有另一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)電子式調壓進(jìn)行材料的工頻試驗時(shí)會(huì )引起較大的高次諧波，高次諧波對材料電氣強度產(chǎn)生影響還有待商榷。
擊穿電壓：高分子材料在一定電壓范圍內是絕緣體，當在材料上施加的電壓逐漸增加，致使材料zui薄弱點(diǎn)失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧材料被破壞。此時(shí)的zui大電壓稱(chēng)為擊穿電壓。我們把擊穿電壓和此時(shí)材料的厚度比稱(chēng)為介電強度也稱(chēng)為電氣強度。
介電強度：試樣擊穿時(shí)，單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時(shí)也稱(chēng)為電氣強度或擊穿強度。通常介電強度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。介電強度是表征了材料所能承受的zui大電場(chǎng)強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。
耐壓電壓：在規定的試驗條件下，對試樣施加規定的電壓及時(shí)間，試樣不被擊穿所能承受的zui高電壓。
塑料的電擊穿機理：介電擊穿機理可分為電擊穿、熱擊穿、化學(xué)擊穿、放電擊穿等，往往是多種機理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱(chēng)為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱(chēng)為熱擊穿。熱擊穿的外部表現是介電強度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長(cháng)短有關(guān)；與電場(chǎng)中產(chǎn)生的熱量大于它能散熱的熱量，使其內部溫度不斷升高。溫度升高導致其電阻下降，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)轉變?yōu)榱硪环N聚焦態(tài)，失去耐電壓能力，材料被破壞。電擊穿的特點(diǎn)是介電強度與周?chē)橘|(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點(diǎn)常常出現在電極邊緣其至電極以外。
介電強度測試的影響因素：電壓波形及電壓作用時(shí)間影響。材料在電場(chǎng)作用下，初始時(shí)單位時(shí)間內材料內部產(chǎn)生的熱量大于介質(zhì)散發(fā)出去的熱量，進(jìn)而介質(zhì)溫度升高，溫度的升高是一個(gè)由快轉滿(mǎn)的，若升壓速度較慢zui后發(fā)生材料擊穿熱擊穿的成分較大。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度也增大。因此，一般規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。電極倒角的影響：電極邊緣處電場(chǎng)強度遠遠高于內部，但邊緣效應極難消除。為避免電極邊緣成一直角，需采用一定倒角r。國家標準中規定r=2.50mm。
媒質(zhì)電性能影響；高壓擊穿試驗往往把樣品放在一定媒質(zhì)（如變壓器油）中，其目的是為縮小試樣尺寸防止飛弧。但媒質(zhì)本身的電性能對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，故標準中對奧球油的擊穿電壓VB＞=25kv/2.5mm。
電壓擊穿試驗前的準備：
1）打開(kāi)試驗機右側的總電源開(kāi)關(guān),預熱1分鐘。
2）打開(kāi)計算機進(jìn)入Windows系統。雙擊本儀器軟件的快捷圖標打開(kāi)試驗登錄界面輸入登錄密碼即可進(jìn)入試驗界面。
交直流試驗的切換：
1）本儀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，使測試回路為脈動(dòng)的直流電壓。實(shí)現的過(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。需要直流試驗時(shí)，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時(shí)回路的電壓為脈動(dòng)的直流電壓。
2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設備輸出的電壓性質(zhì)。按下該按鈕，設備僅僅是把直流報警電路接入。指示用戶(hù)，當打開(kāi)箱門(mén)時(shí)，您需要對高壓均壓球放電。轉動(dòng)放電桿，使放電桿的端部銅球接觸高壓均壓球。建議用戶(hù)每次放電銅球接觸高壓均壓球時(shí)間大于五秒。
3）試驗的交直流電壓切換，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、插入參看左側的示意圖。
4）在直流試驗時(shí)，計算機也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結果是不正確的。簡(jiǎn)單的說(shuō)，交流電壓與直流電壓有倍的關(guān)系。
電壓擊穿儀器使用時(shí)的注意事項：
1、試驗過(guò)程中不能讓無(wú)關(guān)人員靠近，因本試驗儀器可產(chǎn)生較高的電壓，未經(jīng)過(guò)培訓的人員不能使用該設備。試驗時(shí)要有監護人員，不要單人使用。以防萬(wàn)一發(fā)生意外情況。
2、長(cháng)時(shí)間不使用設備，在再使用時(shí)，先讓儀器空載加壓一次，即把高壓電極的接線(xiàn)從均壓球上取下。查看計算機試驗界面，看看高壓電壓是否正常。
3、試驗中發(fā)生意外情況要及時(shí)切斷電源，問(wèn)題處理后才能繼續試驗。
4、設備安放要平穩，安放的地面要堅固。是水泥地面以免產(chǎn)生共振。
5、該設備在使用中外殼要接保護地線(xiàn)，既設備外殼接大地,以保護操作人員和設備運行的安全。
6、使用完設備后，要關(guān)掉系統各部分電源，不準帶電插拔電源線(xiàn)。
7、要按規定的電源電壓接入設備。確保電路接線(xiàn)正確。否則會(huì )損壞設備。
8、該儀器需安置在室內，實(shí)驗室應整潔、干燥、無(wú)腐蝕性介質(zhì)，非相關(guān)人員不要隨意操作。
9、不要讓設備電纜碰到尖邊，以免劃破電纜絕緣；不要讓電纜壓在重物之下，以免壓斷電纜引起火災；不要用電纜拉物體或用電纜捆綁物體，以免拉斷電纜使設備不能正常運轉。
10、不要讓設備碰到水濺，腐蝕性氣體，可燃氣體和可燃物。如果不避免，可能火災。
11、搬動(dòng)設備時(shí),要切斷設備電源,既要把插頭從插座中拔下。禁止搬動(dòng)設備時(shí)放倒設備或傾斜45°角以上。
12、不要在設備運行時(shí)插拔設備的電源插頭。
為什么要進(jìn)行耐電壓測試：
電介質(zhì)強度測試亦稱(chēng)hipot測試大概是zui多人知道的和經(jīng)常執行的生產(chǎn)線(xiàn)安全測試。實(shí)際上，表明它的重要性是每個(gè)標準的一部分。hipot測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個(gè)非破壞性的測試。這是適用于所有設備為保證絕緣材料是足夠的的一個(gè)高壓測試。進(jìn)行hipot測試的其它原因是它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過(guò)程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。進(jìn)行型式測試的時(shí)候hipot測試是在某些測試（譬如失效潮態(tài)及振動(dòng)測試）之后進(jìn)行來(lái)確定是否因為這些測試造成絕緣的退化。但是，日常生產(chǎn)進(jìn)行的hipot測試是制造過(guò)程中的測試來(lái)確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結構是與型式測試所用產(chǎn)品的結構相同。電壓擊穿試驗儀一些由生產(chǎn)流程造成的缺陷可以通過(guò)在線(xiàn)hipot測試檢查出來(lái)，例如變壓器繞組電氣間隙和爬電距離小。這樣的故障可能起因于繞線(xiàn)部門(mén)的一名新操作員。其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發(fā)現一個(gè)過(guò)大的焊點(diǎn)。大多數安全標準使用2xU+1000V的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據這里的U是操作電壓（rms值）。這個(gè)慣例僅僅作為一個(gè)指導對于個(gè)別標準特別是IEC60950提供了一個(gè)具體的表格來(lái)定義根據測量到的實(shí)際工作電壓來(lái)確定確切的測試電壓
1.至于使用1000V作為基本慣例的原因是產(chǎn)品的絕緣材料在日常使用中可能承受瞬間過(guò)電壓。實(shí)驗和研究表示這些過(guò)電壓通常高達1000V。測試方法：高壓通常是應用的在橫跨被測試絕緣材料的二個(gè)部件之間譬如測試設備（EUT）的一次側電路（PrimaryCircuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個(gè)部件之間是足夠的那么加在兩個(gè)由絕緣體分離的導體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過(guò)絕緣體。雖然這個(gè)小電流是可接受的但是空氣絕緣或固體絕緣不應該發(fā)生擊穿。因此需要注意這個(gè)電流是因為局部放電或擊穿的結果而不是由于電容聯(lián)結引起的。
關(guān)于熱擊穿、電壓擊穿、耐電壓測試儀器：
介質(zhì)的介電特性，如絕緣、介電能力，都是指在一定的電場(chǎng)強度范圍內的材料的絕緣特性，介質(zhì)只能在一定的電場(chǎng)強度以?xún)缺３诌@些性質(zhì)。當電場(chǎng)強度超過(guò)某一臨界值時(shí)，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。這種現象稱(chēng)介電強度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿，與此相對應的“臨界電場(chǎng)強度”稱(chēng)為介電強度，或稱(chēng)為擊穿電場(chǎng)強度。但嚴格地劃分擊穿類(lèi)型是很困難的，但為了便于敘述和理解，通常將擊穿類(lèi)型分為三種：熱擊穿、電擊穿、局部放電擊穿。而電擊穿和局部放電擊穿又統屬于電擊穿，所以我們常說(shuō)介質(zhì)擊穿有兩大類(lèi)，一是熱擊穿，二是電擊穿。以上三種類(lèi)型各有以下的特征：
1.熱擊穿：熱擊穿的本質(zhì)是處于電場(chǎng)中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，就是電勢能轉換為熱量，當外加電壓足夠高時(shí)，就可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉入不平衡狀態(tài)，若發(fā)出的熱量比散去的多，介質(zhì)溫度將愈來(lái)愈高，直至出現*性損壞，這就是熱擊穿。
2.電壓擊穿試驗儀：固體介質(zhì)電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎上建立的。大約在本世紀30年代，以A.VonHippel和Frohlich為代表，在固體物理基礎上，以量子力學(xué)為工具，逐步建立了固體介質(zhì)電擊穿的碰撞理論，這一理論可簡(jiǎn)述如下：在強電場(chǎng)下，固體介質(zhì)中可能因冷發(fā)射或熱發(fā)射存在一些原始自由電子。這些電子一方面在外電場(chǎng)作用下被加速，獲得動(dòng)能；另一方面與晶格振動(dòng)相互作用，把電場(chǎng)能量傳遞給晶格。當這兩個(gè)過(guò)程在一定溫度和場(chǎng)強下平衡時(shí)，固體介質(zhì)有穩定的電導；當電子從電場(chǎng)中得到的能量大于傳遞給晶格振動(dòng)的能量時(shí)，電子的動(dòng)能就越來(lái)越大，至電子能量大到一定值時(shí)，電子與晶格振動(dòng)相互作用導致電離產(chǎn)生新電子，使自由電子數迅速增加，電導進(jìn)入不穩定階段，擊穿發(fā)生。
3.此外還有化學(xué)擊穿。電介質(zhì)中強電場(chǎng)產(chǎn)生的電流在例如高溫等某些條件下可以引起電化學(xué)反應。
例如離子導電的固體電介質(zhì)中出現的電解、還原等。結果電介質(zhì)結構發(fā)生了變化，分離出來(lái)的物質(zhì)在兩電極間構成導電的通路?；蛘呤墙橘|(zhì)表面和內部的氣泡中放電形成有害物質(zhì)如臭氧、一氧化碳等，使氣泡壁腐蝕造成局部電導增加而出現局部擊穿，并逐漸擴展成*擊穿。溫度越高，電壓作用時(shí)間越長(cháng)，化學(xué)形成的擊穿也越容易發(fā)生。但不管怎樣，我認為所有的介質(zhì)擊穿均是因極化效應引起的。凡在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生宏觀(guān)上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀(guān)束縛電荷的現象稱(chēng)為電極化，
能產(chǎn)生電極化現象的物質(zhì)統稱(chēng)為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱(chēng)為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱(chēng)為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過(guò)程，也歸入電介質(zhì)。電壓擊穿試驗儀通常情形下電介質(zhì)中的正、負電荷互相抵消，宏觀(guān)上不表現出電性，但在外電場(chǎng)作用下可產(chǎn)生如下3.種類(lèi)型的變化：1原子核外的電子云分布產(chǎn)生畸變，從而產(chǎn)生不等于零的電偶極矩，稱(chēng)為畸變極化；2原來(lái)正、負電中心重合的分子，在外電場(chǎng)作用下正、負電中心彼此分離，稱(chēng)為位移極化；3具有固有電偶極矩的分子原來(lái)的取向是混亂的，宏觀(guān)上電偶極矩總和等于零，在外電場(chǎng)作用下，各個(gè)電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀(guān)電偶極矩不等于零，稱(chēng)為轉向極化。研究電介質(zhì)宏觀(guān)介電性質(zhì)及其微觀(guān)機制以及電介質(zhì)的各種特殊效應的物理學(xué)分支學(xué)科?；緝热莅O化機構、標志介電性質(zhì)的電容率與介質(zhì)的微觀(guān)結構以及與溫度和外場(chǎng)頻率間的關(guān)系、電介質(zhì)的導熱性和導電性、介質(zhì)損耗、介質(zhì)擊穿機制等。此外，還有許多電介質(zhì)具有的各種特殊效應。
影響介電擊穿強度的因素有哪些?
閃絡(luò )-指高壓電器（如高壓絕緣子）在絕緣表面發(fā)生的放電現象，成為表面閃絡(luò )，簡(jiǎn)稱(chēng)閃絡(luò )。
絕緣閃絡(luò )：絕緣材料在電場(chǎng)作用下，尚未發(fā)生絕緣結構的擊穿時(shí)，在其表面或與電極接觸的空氣（離子化氣體）中發(fā)生的放電現象，成為絕緣閃絡(luò )。
1.電壓波形直流、工頻正弦及沖擊電壓下，擊穿機理不同，所測的擊穿場(chǎng)強也不同，工頻交流電壓下的擊穿場(chǎng)強比直流和沖擊電壓下的低得多
2..電壓作用時(shí)間，無(wú)論電擊穿還是熱擊穿都需要時(shí)間，隨著(zhù)加壓時(shí)間的增長(cháng)，擊穿電壓明顯下降。
3、電場(chǎng)的均勻性及電壓的極性，電場(chǎng)不均勻往往測得的電壓比本征擊穿值低。
4、試樣的厚度與不均勻性試樣的厚度增加，電極邊緣電場(chǎng)就更不均勻，試樣內部的熱量更不易散發(fā)，試樣內部的含有缺陷的幾率增大，這些都會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降。
5.環(huán)境條件試樣周?chē)沫h(huán)境條件，如溫度、濕度以及壓力等都會(huì )影響試樣的擊穿場(chǎng)強；溫度升高，通常會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降；濕度增大，會(huì )使擊穿場(chǎng)強下降；氣壓對擊穿場(chǎng)強的影響，主要是對氣體而言。氣壓高，擊穿場(chǎng)強升高：但接近真空時(shí)，也會(huì )使擊穿場(chǎng)強升高。另外還有：時(shí)間、輻射、機械力、電極材料及極性效應。
在強電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)喪失電絕緣能力的現象。分為固體電介質(zhì)擊穿、液體電介質(zhì)擊穿和氣體電介質(zhì)擊穿3種。
固體電介質(zhì)擊穿導致?lián)舸┑膠ui低臨界電壓稱(chēng)為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱(chēng)為擊穿電場(chǎng)強度（簡(jiǎn)稱(chēng)擊穿場(chǎng)強，又稱(chēng)介電強度）。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強度。不均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱(chēng)為平均擊穿場(chǎng)強，它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通過(guò)，介質(zhì)中會(huì )出現熔化或燒焦的通道，或出現裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時(shí)，常發(fā)生材料的碎裂，可據此破碎非金屬礦石。固體電介質(zhì)擊穿有3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。電擊穿是因電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內部熱量積累、溫度過(guò)高而導致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng)、溫度等因素作用下，電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，zui終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導增加，這會(huì )使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的zui終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對電擊穿的影響小，對熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場(chǎng)局部不均勻性對熱擊穿的影響小，對其他兩種影響大。
液體電介質(zhì)擊穿純凈液體電介質(zhì)與含雜質(zhì)的工程液體電介質(zhì)的擊穿機理不同。對前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論，對后者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質(zhì)分界面的放電現象稱(chēng)為液體電介質(zhì)中的沿面放電。這種放電不僅使液體變質(zhì)，而且放電產(chǎn)生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質(zhì)內產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會(huì )使固體介質(zhì)出現分層、開(kāi)裂現象，放電有可能在固體介質(zhì)內發(fā)展，絕緣結構的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時(shí)，常出現強力氣體沖擊波（即電水錘），可用于水下探礦、橋墩探傷及人體內臟結石的體外破碎。
氣體電介質(zhì)擊穿在電場(chǎng)作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多，主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。氣體介質(zhì)擊穿常見(jiàn)的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負電性氣體擊穿等?？諝馐呛芎玫臍怏w絕緣材料，電離場(chǎng)強和擊穿場(chǎng)強高，擊穿后能迅速恢復絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無(wú)腐蝕性，因而得到廣泛應用。為提供高電壓輸電線(xiàn)或變電所的空氣間隙距離的設計依據（高壓輸電線(xiàn)應離地面多高等），需進(jìn)行長(cháng)空氣間隙的工頻擊穿試驗。
