电压击穿试验仪：评估绝缘材料在高电压下绝缘性能的关键试验方法

电压击穿试验仪：评估绝缘材料在高电压下绝缘性能的关键试验方法

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网易

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电压击穿试验仪是评估绝缘材料在高电压下绝缘性能的关键试验方法，主要用于测量材料在电场作用下的击穿电压和耐电压能力。以下是关于电气强度测试的详细说明，包括其定义、测试原理、设备要求、试验方法及注意事项。

一、电气强度测试的定义

电压击穿试验（Dielectric Strength）是指绝缘材料在单位厚度下能够承受的最大电压，通常以kV/mm表示。它是衡量材料绝缘性能的重要参数，反映了材料在高电场下的耐受能力。

• 击穿电压：材料发生击穿时的临界电压值；
• 耐电压：材料在规定时间内承受特定电压而不击穿的能力。

二、测试原理

电气强度测试通过在试样两端施加逐渐升高的电压，直至材料发生击穿（即电流突然增大）。

三、测试设备

（1）高压发生器：

• 输出电压范围：0~100kV（根据材料类型选择）；
• 波形要求：工频交流（50Hz/60Hz）或直流电压；
• 电压测量误差：≤3%。

（2）电极系统：

• 电极类型：球-球、板-板、针-板等（根据标准选择）；
• 电极材料：黄铜或不锈钢，表面光滑（粗糙度Ra≤0.8μm）；
• 电极尺寸：按标准规定（如IEC60243推荐的球电极直径12.7mm或25.4mm）。

（3）试验箱：

• 具备温度（23±2℃）和湿度（50±5%RH）控制功能；
• 配备安全联锁装置（开门自动断电）。

（4）数据采集系统：

• 实时记录电压、电流曲线；
• 自动计算击穿电压和电气强度。

四、试样制备

——形状与尺寸：

• 片状材料：厚度均匀（建议0.1~3mm），面积≥电极直径的2倍；
• 模塑件：表面平整无缺陷，厚度公差±2%。

——预处理：

• 清洁试样表面（避免污染或氧化）；
• 在标准环境（23℃/50%RH）中调节至少24小时；
• 液体介质中测试时需浸渍试样（如变压器油中浸48小时）。

五、试验方法

工频交流电压测试（GB/T1408.1）：
（1）升压方式：

• 快速升压法：以100V/s速率升压至击穿；
• 逐级升压法：初始电压为预期击穿电压的50%，每级增加10%，每级停留1分钟。
• 击穿判定：试样发生贯穿性放电（电流骤升）。

（2）直流电压测试（GB/T1408.2）：

• 升压方式：以100V/s速率升压至击穿；
• 击穿判定：电流突然增大或试样表面出现明显放电痕迹。

（3）耐电压测试：

• 施加规定电压（如1.5倍额定电压），保持1分钟；
• 观察是否发生击穿或局部放电。

六、结果统计：

• 至少测试5个有效试样，剔除异常值；
• 计算平均值、标准差和变异系数。

七、影响因素

（1）试样厚度：

• 厚度增加可能导致击穿电压非线性上升；
• 需在报告中明确标注测量方法（如千分尺或激光测厚仪）。

（2）环境条件：

• 湿度升高会降低材料电气强度（尤其吸湿性材料）；
• 温度升高可能加速材料热击穿。

（3）电极边缘效应：

• 电极边缘电场集中易引发局部放电；
• 采用大曲率半径电极可减少误差。

（4）介质类型：

• 空气中测试易受外界干扰，液体介质（如变压器油）可抑制放电；
• 液体需定期过滤并测试耐压值。

八、注意事项

（1）安全防护：

• 操作人员需穿戴绝缘鞋、手套及护目镜；
• 试验区域设置隔离围栏和警示标志。

（2）设备校准：

• 定期校准高压分压器和电流传感器；
• 检查电极磨损情况并及时更换。

（3）异常处理：

• 发现异常放电或数据偏离时，立即停止试验并排查原因；
• 检查试样是否存在缺陷或污染。

九、应用领域

• 电力设备制造：评估绝缘纸、环氧树脂浇注件的可靠性；
• 电子行业：测试PCB基材、封装材料的耐压性能；
• 科研机构：研究纳米复合材料、高温绝缘材料的新特性。

十、总结

电压击穿试验仪是评估绝缘材料性能的核心方法，其结果直接影响材料在高压环境下的应用可靠性。测试过程中需严格控制试样制备、环境条件和设备参数，确保数据的准确性和重复性。对于特殊材料（如各向异性复合材料），建议参考相关标准或补充试验方案。