电介质的击穿课件.ppt

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1、第三章介电强度试验电子材料测量技术本节课内容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一、试验设备与装置试验设备与装置：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

2、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

3、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

4、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：靠移动短路线圈改变其他两个线圈的漏磁通，从而改变在这两个线圈上的电压分配来实现调节输出电压。移圈调压器结构图

5、移圈调压器原理图优点：调压过程靠电磁耦合，不会出现火花，容量可做得很大。缺点：漏抗较大，波形易产生畸变。（3）控制线路只有在试验人员撤离高压试验区，并关好安全门之后，才能加上电压进行试验。升压必须从零开始，以一定方式和速度上升。在试样发生击穿时，能自动切断电源；在自动控制线路中，能自动是电压下降到零。满足要求：了解：非自动和自动调压介电强度试验原理（见P79~80）计算机在介电强度试验的控制系统中应用：采用单片机或微机控制步进电动机带动调压器实现升压、降压过程。（4）保护和接地在试验回路的低压部分可能出现高电压的地方接上放电间隙

6、。在高压测试回路中应接保护电阻。接地点和接地体的连接线应采用尽量短的多股线，以减小电阻和电感。高压试验区应装有保护围栏，并备有接地棒。二、工频高电压的测量测量方法：静电电压表法、球隙测量法、互感器测量法、分压器法、测量绕组法。固体电介质击穿的形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。（1）电击穿：由碰撞游离形成电子崩，当电子崩足够强时，破坏介质晶格结构导致击穿。主要特征：击穿电压高、击穿过程极快、击穿前发热不显著、击穿场强与电场均匀程度密切相关而与周围环境温度无关。（要求测量误差不超过3%，测量用仪表一般要求为0.5级）本节课内容概述气

7、体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿影响介电强度的因素试样、电极和升压方式的选择影响介电强度的因素影响因素：电压波形及频率、电压作用时间、电场的均匀性及电压的极性、试样的厚度与不均匀性、环境条件等。击穿场强与频率的关系（1）电压波形及频率直流电压下的EB高于工频交流电压下的EB。（因直流下只有电导损耗）冲击电压下因作用时间短，热的积累效应和局部放电造成的破坏还来不及形成，其EB高于直流和和工频交流下的EB。电压频率越高，介质损耗越大，EB越低。工程上绝缘材料的击穿场强通常是指工频电压下的击穿场强。（2）电压作用时间电击

8、穿的时间很短，可以在10-7~10-9s内发生。热击穿因热的累积需要较长时间，随着时间增长，EB明显下降。E∞为加压时间足够长击穿电压达到稳定时的最小击穿场强a为常数，t为加压时间，Et为加压时间t时的击穿场强。聚乙烯的击穿场强与电压作用时间的关系当针尖电极为正