電壓擊穿試驗儀性能分析
點擊次數(shù)：3213 更新時間：2014-07-04
摘要：電壓擊穿試驗儀概述：電壓擊穿實驗儀器是測量絕緣材料板材及管材介電強(qiáng)度的實驗儀器。它也可以用于絕緣材料的耐電壓測試。
電壓擊穿實驗儀器的實驗原理是由高壓試驗變壓器產(chǎn)生高電壓，通過電機(jī)改變調(diào)壓器的輸出給高壓試驗變壓器原邊，從而得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓。即可得到連續(xù)可調(diào)的高電壓。由于交流調(diào)壓通常是通過自耦調(diào)壓器來完成調(diào)壓的精度受自耦調(diào)壓器的總匝數(shù)有關(guān)，理論上有△U=U0/n。式中△U表示調(diào)壓可得到zui小調(diào)壓增量值；U0是調(diào)壓器的輸入電壓；n是自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)。例如：自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)為1500匝，輸入電壓220V，若高壓變壓器輸出為100KV。用此調(diào)壓器可得到的zui小高壓調(diào)壓增量為220*100*1000/1500/200=73（v）。既在此時的實驗條件下調(diào)壓的zui小電壓增量要達(dá)到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時，其它條件還是上述，則調(diào)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(shù)值，但增大n會迅速增大設(shè)備體積和成本。若想滿足GB1408中的第10.3條之規(guī)定，僅能通過電子式調(diào)壓實現(xiàn)。此時會有另一個問題，通過電子式調(diào)壓進(jìn)行材料的工頻試驗時會引起較大的高次諧波，高次諧波對材料電氣強(qiáng)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(nèi)是絕緣體，當(dāng)在材料上施加的電壓逐漸增加，致使材料zui薄弱點失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧材料被破壞。此時的zui大電壓稱為擊穿電壓。我們把擊穿電壓和此時材料的厚度比稱為介電強(qiáng)度也稱為電氣強(qiáng)度。
介電強(qiáng)度：試樣擊穿時，單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時也稱為電氣強(qiáng)度或擊穿強(qiáng)度。通常介電強(qiáng)度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。介電強(qiáng)度是表征了材料所能承受的zui大電場強(qiáng)度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標(biāo)。
耐壓電壓：在規(guī)定的試驗條件下，對試樣施加規(guī)定的電壓及時間，試樣不被擊穿所能承受的zui高電壓。
塑料的電擊穿機(jī)理：介電擊穿機(jī)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(jī)理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱為熱擊穿。熱擊穿的外部表現(xiàn)是介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長短有關(guān)；與電場中產(chǎn)生的熱量大于它能散熱的熱量，使其內(nèi)部溫度不斷升高。溫度升高導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚焦態(tài)，失去耐電壓能力，材料被破壞。電擊穿的特點是介電強(qiáng)度與周圍介質(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點常常出現(xiàn)在電極邊緣其至電極以外。
介電強(qiáng)度測試的影響因素：電壓波形及電壓作用時間影響。材料在電場作用下，初始時單位時間內(nèi)材料內(nèi)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，溫度的升高是一個由快轉(zhuǎn)滿的，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(qiáng)度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時升壓速度為1.0kv/s；大于或等于20kv時升壓速度為2.0kv/s。電極倒角的影響：電極邊緣處電場強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部，但邊緣效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(biāo)準(zhǔn)中對奧球油的擊穿電壓VB＞=25kv/2.5mm。
電壓擊穿試驗前的準(zhǔn)備：
1）打開試驗機(jī)右側(cè)的總電源開關(guān),預(yù)熱1分鐘。
2）打開計算機(jī)進(jìn)入Windows系統(tǒng)。雙擊本儀器軟件的快捷圖標(biāo)打開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，使測試回路為脈動的直流電壓。實現(xiàn)的過程為，硅堆已經(jīng)在高壓變壓器的高壓絕緣塔中，平時用一個短路桿把高壓硅堆短接。需要直流試驗時，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時回路的電壓為脈動的直流電壓。
2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設(shè)備輸出的電壓性質(zhì)。按下該按鈕，設(shè)備僅僅是把直流報警電路接入。指示用戶，當(dāng)打開箱門時，您需要對高壓均壓球放電。轉(zhuǎn)動放電桿，使放電桿的端部銅球接觸高壓均壓球。建議用戶每次放電銅球接觸高壓均壓球時間大于五秒。
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(dāng)取出短路桿時，高壓均壓球上的電壓為直流電壓，插入短路桿時，高壓均壓球上的電壓為交流電壓。短路桿的取出、插入?yún)⒖醋髠?cè)的示意圖。
4）在直流試驗時，計算機(jī)也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結(jié)果是不正確的。簡單的說，交流電壓與直流電壓有倍的關(guān)系。
電壓擊穿儀器使用時的注意事項：
1、試驗過程中不能讓無關(guān)人員靠近，因本試驗儀器可產(chǎn)生較高的電壓，未經(jīng)過培訓(xùn)的人員不能使用該設(shè)備。試驗時要有監(jiān)護(hù)人員，不要單人使用。以防萬一發(fā)生意外情況。
2、長時間不使用設(shè)備，在再使用時，先讓儀器空載加壓一次，即把高壓電極的接線從均壓球上取下。查看計算機(jī)試驗界面，看看高壓電壓是否正常。
3、試驗中發(fā)生意外情況要及時切斷電源，問題處理后才能繼續(xù)試驗。
4、設(shè)備安放要平穩(wěn)，安放的地面要堅固。是水泥地面以免產(chǎn)生共振。
5、該設(shè)備在使用中外殼要接保護(hù)地線，既設(shè)備外殼接大地,以保護(hù)操作人員和設(shè)備運行的安全。
6、使用完設(shè)備后，要關(guān)掉系統(tǒng)各部分電源，不準(zhǔn)帶電插拔電源線。
7、要按規(guī)定的電源電壓接入設(shè)備。確保電路接線正確。否則會損壞設(shè)備。
8、該儀器需安置在室內(nèi)，實驗室應(yīng)整潔、干燥、無腐蝕性介質(zhì)，非相關(guān)人員不要隨意操作。
9、不要讓設(shè)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(zāi)；不要用電纜拉物體或用電纜捆綁物體，以免拉斷電纜使設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)。
10、不要讓設(shè)備碰到水濺，腐蝕性氣體，可燃?xì)怏w和可燃物。如果不避免，可能火災(zāi)。
11、搬動設(shè)備時,要切斷設(shè)備電源,既要把插頭從插座中拔下。禁止搬動設(shè)備時放倒設(shè)備或傾斜45°角以上。
12、不要在設(shè)備運行時插拔設(shè)備的電源插頭。
為什么要進(jìn)行耐電壓測試：
電介質(zhì)強(qiáng)度測試亦稱hipot測試大概是zui多人知道的和經(jīng)常執(zhí)行的生產(chǎn)線安全測試。實際上，表明它的重要性是每個標(biāo)準(zhǔn)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非破壞性的測試。這是適用于所有設(shè)備為保證絕緣材料是足夠的的一個高壓測試。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)行型式測試的時候hipot測試是在某些測試（譬如失效潮態(tài)及振動測試）之后進(jìn)行來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測試是制造過程中的測試來確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是與型式測試所用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)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在線hipot測試檢查出來，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部門的一名新操作員。其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發(fā)現(xiàn)一個過大的焊點。大多數(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)使用2xU+1000V的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據(jù)這里的U是操作電壓（rms值）。這個慣例僅僅作為一個指導(dǎo)對于個別標(biāo)準(zhǔn)特別是IEC60950提供了一個具體的表格來定義根據(jù)測量到的實際工作電壓來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電壓。實驗和研究表示這些過電壓通常高達(dá)1000V。測試方法：高壓通常是應(yīng)用的在橫跨被測試絕緣材料的二個部件之間譬如測試設(shè)備（EUT）的一次側(cè)電路（PrimaryCircuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個部件之間是足夠的那么加在兩個由絕緣體分離的導(dǎo)體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過絕緣體。雖然這個小電流是可接受的但是空氣絕緣或固體絕緣不應(yīng)該發(fā)生擊穿。因此需要注意這個電流是因為局部放電或擊穿的結(jié)果而不是由于電容聯(lián)結(jié)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強(qiáng)度范圍內(nèi)的材料的絕緣特性，介質(zhì)只能在一定的電場強(qiáng)度以內(nèi)保持這些性質(zhì)。當(dāng)電場強(qiáng)度超過某一臨界值時，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱介電強(qiáng)度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿，與此相對應(yīng)的“臨界電場強(qiáng)度”稱為介電強(qiáng)度，或稱為擊穿電場強(qiáng)度。但嚴(yán)格地劃分擊穿類型是很困難的，但為了便于敘述和理解，通常將擊穿類型分為三種：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(tǒng)屬于電擊穿，所以我們常說介質(zhì)擊穿有兩大類，一是熱擊穿，二是電擊穿。以上三種類型各有以下的特征：
1.熱擊穿：熱擊穿的本質(zhì)是處于電場中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，就是電勢能轉(zhuǎn)換為熱量，當(dāng)外加電壓足夠高時，就可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入不平衡狀態(tài)，若發(fā)出的熱量比散去的多，介質(zhì)溫度將愈來愈高，直至出現(xiàn)*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(chǔ)上建立的。大約在本世紀(jì)30年代，以A.VonHippel和Frohlich為代表，在固體物理基礎(chǔ)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，這一理論可簡述如下：在強(qiáng)電場下，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作用下被加速，獲得動能；另一方面與晶格振動相互作用，把電場能量傳遞給晶格。當(dāng)這兩個過程在一定溫度和場強(qiáng)下平衡時，固體介質(zhì)有穩(wěn)定的電導(dǎo)；當(dāng)電子從電場中得到的能量大于傳遞給晶格振動的能量時，電子的動能就越來越大，至電子能量大到一定值時，電子與晶格振動相互作用導(dǎo)致電離產(chǎn)生新電子，使自由電子數(shù)迅速增加，電導(dǎo)進(jìn)入不穩(wěn)定階段，擊穿發(fā)生。
3.此外還有化學(xué)擊穿。電介質(zhì)中強(qiáng)電場產(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(yīng)。
例如離子導(dǎo)電的固體電介質(zhì)中出現(xiàn)的電解、還原等。結(jié)果電介質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，分離出來的物質(zhì)在兩電極間構(gòu)成導(dǎo)電的通路。或者是介質(zhì)表面和內(nèi)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(dǎo)增加而出現(xiàn)局部擊穿，并逐漸擴(kuò)展成*擊穿。溫度越高，電壓作用時間越長，化學(xué)形成的擊穿也越容易發(fā)生。但不管怎樣，我認(rèn)為所有的介質(zhì)擊穿均是因極化效應(yīng)引起的。凡在外電場作用下產(chǎn)生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化，
能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象的物質(zhì)統(tǒng)稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過程，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(fù)電荷互相抵消，宏觀上不表現(xiàn)出電性，但在外電場作用下可產(chǎn)生如下3.種類型的變化：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，稱為畸變極化；2原來正、負(fù)電中心重合的分子，在外電場作用下正、負(fù)電中心彼此分離，稱為位移極化；3具有固有電偶極矩的分子原來的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電場作用下，各個電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉(zhuǎn)向極化。研究電介質(zhì)宏觀介電性質(zhì)及其微觀機(jī)制以及電介質(zhì)的各種特殊效應(yīng)的物理學(xué)分支學(xué)科。基本內(nèi)容包括極化機(jī)構(gòu)、標(biāo)志介電性質(zhì)的電容率與介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)以及與溫度和外場頻率間的關(guān)系、電介質(zhì)的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、介質(zhì)損耗、介質(zhì)擊穿機(jī)制等。此外，還有許多電介質(zhì)具有的各種特殊效應(yīng)。
影響介電擊穿強(qiáng)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(xiàn)象，成為表面閃絡(luò)，簡稱閃絡(luò)。
絕緣閃絡(luò)：絕緣材料在電場作用下，尚未發(fā)生絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時，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(xiàn)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(jī)理不同，所測的擊穿場強(qiáng)也不同，工頻交流電壓下的擊穿場強(qiáng)比直流和沖擊電壓下的低得多
2..電壓作用時間，無論電擊穿還是熱擊穿都需要時間，隨著加壓時間的增長，擊穿電壓明顯下降。
3、電場的均勻性及電壓的極性，電場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，電極邊緣電場就更不均勻，試樣內(nèi)部的熱量更不易散發(fā)，試樣內(nèi)部的含有缺陷的幾率增大，這些都會使擊穿場強(qiáng)下降。
5.環(huán)境條件試樣周圍的環(huán)境條件，如溫度、濕度以及壓力等都會影響試樣的擊穿場強(qiáng)；溫度升高，通常會使擊穿場強(qiáng)下降；濕度增大，會使擊穿場強(qiáng)下降；氣壓對擊穿場強(qiáng)的影響，主要是對氣體而言。氣壓高，擊穿場強(qiáng)升高：但接近真空時，也會使擊穿場強(qiáng)升高。另外還有：時間、輻射、機(jī)械力、電極材料及極性效應(yīng)。
在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)喪失電絕緣能力的現(xiàn)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(dǎo)致?lián)舸┑膠ui低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場強(qiáng)度（簡稱擊穿場強(qiáng)，又稱介電強(qiáng)度）。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場強(qiáng)，它低于均勻電場中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通過，介質(zhì)中會出現(xiàn)熔化或燒焦的通道，或出現(xiàn)裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時，常發(fā)生材料的碎裂，可據(jù)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。電擊穿是因電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場、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(dǎo)增加，這會使介質(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(jī)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(xiàn)象稱為液體電介質(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(nèi)產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會使固體介質(zhì)出現(xiàn)分層、開裂現(xiàn)象，放電有可能在固體介質(zhì)內(nèi)發(fā)展，絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時，常出現(xiàn)強(qiáng)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(nèi)臟結(jié)石的體外破碎。
氣體電介質(zhì)擊穿在電場作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)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(fù)電性氣體擊穿等。空氣是很好的氣體絕緣材料，電離場強(qiáng)和擊穿場強(qiáng)高，擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無腐蝕性，因而得到廣泛應(yīng)用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設(shè)計依據(jù)（高壓輸電線應(yīng)離地面多高等），需進(jìn)行長空氣間隙的工頻擊穿試驗。
電壓擊穿實驗儀器的實驗原理是由高壓試驗變壓器產(chǎn)生高電壓，通過電機(jī)改變調(diào)壓器的輸出給高壓試驗變壓器原邊，從而得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓。即可得到連續(xù)可調(diào)的高電壓。由于交流調(diào)壓通常是通過自耦調(diào)壓器來完成調(diào)壓的精度受自耦調(diào)壓器的總匝數(shù)有關(guān)，理論上有△U=U0/n。式中△U表示調(diào)壓可得到zui小調(diào)壓增量值；U0是調(diào)壓器的輸入電壓；n是自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)。例如：自耦調(diào)壓器線圈匝數(shù)為1500匝，輸入電壓220V，若高壓變壓器輸出為100KV。用此調(diào)壓器可得到的zui小高壓調(diào)壓增量為220*100*1000/1500/200=73（v）。既在此時的實驗條件下調(diào)壓的zui小電壓增量要達(dá)到73V之多。若高壓變壓器輸出為50KV時，其它條件還是上述，則調(diào)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(shù)值，但增大n會迅速增大設(shè)備體積和成本。若想滿足GB1408中的第10.3條之規(guī)定，僅能通過電子式調(diào)壓實現(xiàn)。此時會有另一個問題，通過電子式調(diào)壓進(jìn)行材料的工頻試驗時會引起較大的高次諧波，高次諧波對材料電氣強(qiáng)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(nèi)是絕緣體，當(dāng)在材料上施加的電壓逐漸增加，致使材料zui薄弱點失去絕緣能力而產(chǎn)生電弧材料被破壞。此時的zui大電壓稱為擊穿電壓。我們把擊穿電壓和此時材料的厚度比稱為介電強(qiáng)度也稱為電氣強(qiáng)度。
介電強(qiáng)度：試樣擊穿時，單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時也稱為電氣強(qiáng)度或擊穿強(qiáng)度。通常介電強(qiáng)度越高，材料的絕緣質(zhì)量越好。介電強(qiáng)度是表征了材料所能承受的zui大電場強(qiáng)度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標(biāo)。
耐壓電壓：在規(guī)定的試驗條件下，對試樣施加規(guī)定的電壓及時間，試樣不被擊穿所能承受的zui高電壓。
塑料的電擊穿機(jī)理：介電擊穿機(jī)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(jī)理綜合發(fā)生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱為熱擊穿。熱擊穿的外部表現(xiàn)是介電強(qiáng)度隨溫度升高而迅速下降，與施加電壓作用的長短有關(guān)；與電場中產(chǎn)生的熱量大于它能散熱的熱量，使其內(nèi)部溫度不斷升高。溫度升高導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N聚焦態(tài)，失去耐電壓能力，材料被破壞。電擊穿的特點是介電強(qiáng)度與周圍介質(zhì)的電性能有關(guān)；擊穿點常常出現(xiàn)在電極邊緣其至電極以外。
介電強(qiáng)度測試的影響因素：電壓波形及電壓作用時間影響。材料在電場作用下，初始時單位時間內(nèi)材料內(nèi)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，溫度的升高是一個由快轉(zhuǎn)滿的，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(qiáng)度也增大。因此，一般規(guī)定試樣擊穿電壓低于20kv時升壓速度為1.0kv/s；大于或等于20kv時升壓速度為2.0kv/s。電極倒角的影響：電極邊緣處電場強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部，但邊緣效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(biāo)準(zhǔn)中對奧球油的擊穿電壓VB＞=25kv/2.5mm。
電壓擊穿試驗前的準(zhǔn)備：
1）打開試驗機(jī)右側(cè)的總電源開關(guān),預(yù)熱1分鐘。
2）打開計算機(jī)進(jìn)入Windows系統(tǒng)。雙擊本儀器軟件的快捷圖標(biāo)打開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，使測試回路為脈動的直流電壓。實現(xiàn)的過程為，硅堆已經(jīng)在高壓變壓器的高壓絕緣塔中，平時用一個短路桿把高壓硅堆短接。需要直流試驗時，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時回路的電壓為脈動的直流電壓。
2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設(shè)備輸出的電壓性質(zhì)。按下該按鈕，設(shè)備僅僅是把直流報警電路接入。指示用戶，當(dāng)打開箱門時，您需要對高壓均壓球放電。轉(zhuǎn)動放電桿，使放電桿的端部銅球接觸高壓均壓球。建議用戶每次放電銅球接觸高壓均壓球時間大于五秒。
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(dāng)取出短路桿時，高壓均壓球上的電壓為直流電壓，插入短路桿時，高壓均壓球上的電壓為交流電壓。短路桿的取出、插入?yún)⒖醋髠?cè)的示意圖。
4）在直流試驗時，計算機(jī)也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結(jié)果是不正確的。簡單的說，交流電壓與直流電壓有倍的關(guān)系。
電壓擊穿儀器使用時的注意事項：
1、試驗過程中不能讓無關(guān)人員靠近，因本試驗儀器可產(chǎn)生較高的電壓，未經(jīng)過培訓(xùn)的人員不能使用該設(shè)備。試驗時要有監(jiān)護(hù)人員，不要單人使用。以防萬一發(fā)生意外情況。
2、長時間不使用設(shè)備，在再使用時，先讓儀器空載加壓一次，即把高壓電極的接線從均壓球上取下。查看計算機(jī)試驗界面，看看高壓電壓是否正常。
3、試驗中發(fā)生意外情況要及時切斷電源，問題處理后才能繼續(xù)試驗。
4、設(shè)備安放要平穩(wěn)，安放的地面要堅固。是水泥地面以免產(chǎn)生共振。
5、該設(shè)備在使用中外殼要接保護(hù)地線，既設(shè)備外殼接大地,以保護(hù)操作人員和設(shè)備運行的安全。
6、使用完設(shè)備后，要關(guān)掉系統(tǒng)各部分電源，不準(zhǔn)帶電插拔電源線。
7、要按規(guī)定的電源電壓接入設(shè)備。確保電路接線正確。否則會損壞設(shè)備。
8、該儀器需安置在室內(nèi)，實驗室應(yīng)整潔、干燥、無腐蝕性介質(zhì)，非相關(guān)人員不要隨意操作。
9、不要讓設(shè)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(zāi)；不要用電纜拉物體或用電纜捆綁物體，以免拉斷電纜使設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)。
10、不要讓設(shè)備碰到水濺，腐蝕性氣體，可燃?xì)怏w和可燃物。如果不避免，可能火災(zāi)。
11、搬動設(shè)備時,要切斷設(shè)備電源,既要把插頭從插座中拔下。禁止搬動設(shè)備時放倒設(shè)備或傾斜45°角以上。
12、不要在設(shè)備運行時插拔設(shè)備的電源插頭。
為什么要進(jìn)行耐電壓測試：
電介質(zhì)強(qiáng)度測試亦稱hipot測試大概是zui多人知道的和經(jīng)常執(zhí)行的生產(chǎn)線安全測試。實際上，表明它的重要性是每個標(biāo)準(zhǔn)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非破壞性的測試。這是適用于所有設(shè)備為保證絕緣材料是足夠的的一個高壓測試。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)行型式測試的時候hipot測試是在某些測試（譬如失效潮態(tài)及振動測試）之后進(jìn)行來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測試是制造過程中的測試來確定是否所生產(chǎn)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是與型式測試所用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)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在線hipot測試檢查出來，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部門的一名新操作員。其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發(fā)現(xiàn)一個過大的焊點。大多數(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)使用2xU+1000V的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據(jù)這里的U是操作電壓（rms值）。這個慣例僅僅作為一個指導(dǎo)對于個別標(biāo)準(zhǔn)特別是IEC60950提供了一個具體的表格來定義根據(jù)測量到的實際工作電壓來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電壓。實驗和研究表示這些過電壓通常高達(dá)1000V。測試方法：高壓通常是應(yīng)用的在橫跨被測試絕緣材料的二個部件之間譬如測試設(shè)備（EUT）的一次側(cè)電路（PrimaryCircuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個部件之間是足夠的那么加在兩個由絕緣體分離的導(dǎo)體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過絕緣體。雖然這個小電流是可接受的但是空氣絕緣或固體絕緣不應(yīng)該發(fā)生擊穿。因此需要注意這個電流是因為局部放電或擊穿的結(jié)果而不是由于電容聯(lián)結(jié)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強(qiáng)度范圍內(nèi)的材料的絕緣特性，介質(zhì)只能在一定的電場強(qiáng)度以內(nèi)保持這些性質(zhì)。當(dāng)電場強(qiáng)度超過某一臨界值時，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱介電強(qiáng)度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿，與此相對應(yīng)的“臨界電場強(qiáng)度”稱為介電強(qiáng)度，或稱為擊穿電場強(qiáng)度。但嚴(yán)格地劃分擊穿類型是很困難的，但為了便于敘述和理解，通常將擊穿類型分為三種：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(tǒng)屬于電擊穿，所以我們常說介質(zhì)擊穿有兩大類，一是熱擊穿，二是電擊穿。以上三種類型各有以下的特征：
1.熱擊穿：熱擊穿的本質(zhì)是處于電場中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，就是電勢能轉(zhuǎn)換為熱量，當(dāng)外加電壓足夠高時，就可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入不平衡狀態(tài)，若發(fā)出的熱量比散去的多，介質(zhì)溫度將愈來愈高，直至出現(xiàn)*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(chǔ)上建立的。大約在本世紀(jì)30年代，以A.VonHippel和Frohlich為代表，在固體物理基礎(chǔ)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，這一理論可簡述如下：在強(qiáng)電場下，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作用下被加速，獲得動能；另一方面與晶格振動相互作用，把電場能量傳遞給晶格。當(dāng)這兩個過程在一定溫度和場強(qiáng)下平衡時，固體介質(zhì)有穩(wěn)定的電導(dǎo)；當(dāng)電子從電場中得到的能量大于傳遞給晶格振動的能量時，電子的動能就越來越大，至電子能量大到一定值時，電子與晶格振動相互作用導(dǎo)致電離產(chǎn)生新電子，使自由電子數(shù)迅速增加，電導(dǎo)進(jìn)入不穩(wěn)定階段，擊穿發(fā)生。
3.此外還有化學(xué)擊穿。電介質(zhì)中強(qiáng)電場產(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(yīng)。
例如離子導(dǎo)電的固體電介質(zhì)中出現(xiàn)的電解、還原等。結(jié)果電介質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，分離出來的物質(zhì)在兩電極間構(gòu)成導(dǎo)電的通路。或者是介質(zhì)表面和內(nèi)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(dǎo)增加而出現(xiàn)局部擊穿，并逐漸擴(kuò)展成*擊穿。溫度越高，電壓作用時間越長，化學(xué)形成的擊穿也越容易發(fā)生。但不管怎樣，我認(rèn)為所有的介質(zhì)擊穿均是因極化效應(yīng)引起的。凡在外電場作用下產(chǎn)生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化，
能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象的物質(zhì)統(tǒng)稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過程，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(fù)電荷互相抵消，宏觀上不表現(xiàn)出電性，但在外電場作用下可產(chǎn)生如下3.種類型的變化：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，稱為畸變極化；2原來正、負(fù)電中心重合的分子，在外電場作用下正、負(fù)電中心彼此分離，稱為位移極化；3具有固有電偶極矩的分子原來的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電場作用下，各個電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉(zhuǎn)向極化。研究電介質(zhì)宏觀介電性質(zhì)及其微觀機(jī)制以及電介質(zhì)的各種特殊效應(yīng)的物理學(xué)分支學(xué)科。基本內(nèi)容包括極化機(jī)構(gòu)、標(biāo)志介電性質(zhì)的電容率與介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)以及與溫度和外場頻率間的關(guān)系、電介質(zhì)的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、介質(zhì)損耗、介質(zhì)擊穿機(jī)制等。此外，還有許多電介質(zhì)具有的各種特殊效應(yīng)。
影響介電擊穿強(qiáng)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(xiàn)象，成為表面閃絡(luò)，簡稱閃絡(luò)。
絕緣閃絡(luò)：絕緣材料在電場作用下，尚未發(fā)生絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿時，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(xiàn)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(jī)理不同，所測的擊穿場強(qiáng)也不同，工頻交流電壓下的擊穿場強(qiáng)比直流和沖擊電壓下的低得多
2..電壓作用時間，無論電擊穿還是熱擊穿都需要時間，隨著加壓時間的增長，擊穿電壓明顯下降。
3、電場的均勻性及電壓的極性，電場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，電極邊緣電場就更不均勻，試樣內(nèi)部的熱量更不易散發(fā)，試樣內(nèi)部的含有缺陷的幾率增大，這些都會使擊穿場強(qiáng)下降。
5.環(huán)境條件試樣周圍的環(huán)境條件，如溫度、濕度以及壓力等都會影響試樣的擊穿場強(qiáng)；溫度升高，通常會使擊穿場強(qiáng)下降；濕度增大，會使擊穿場強(qiáng)下降；氣壓對擊穿場強(qiáng)的影響，主要是對氣體而言。氣壓高，擊穿場強(qiáng)升高：但接近真空時，也會使擊穿場強(qiáng)升高。另外還有：時間、輻射、機(jī)械力、電極材料及極性效應(yīng)。
在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)喪失電絕緣能力的現(xiàn)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(dǎo)致?lián)舸┑膠ui低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場強(qiáng)度（簡稱擊穿場強(qiáng)，又稱介電強(qiáng)度）。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場強(qiáng)，它低于均勻電場中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通過，介質(zhì)中會出現(xiàn)熔化或燒焦的通道，或出現(xiàn)裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時，常發(fā)生材料的碎裂，可據(jù)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。電擊穿是因電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場、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(dǎo)增加，這會使介質(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(jī)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(xiàn)象稱為液體電介質(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(nèi)產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會使固體介質(zhì)出現(xiàn)分層、開裂現(xiàn)象，放電有可能在固體介質(zhì)內(nèi)發(fā)展，絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時，常出現(xiàn)強(qiáng)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(nèi)臟結(jié)石的體外破碎。
氣體電介質(zhì)擊穿在電場作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)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(fù)電性氣體擊穿等。空氣是很好的氣體絕緣材料，電離場強(qiáng)和擊穿場強(qiáng)高，擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無腐蝕性，因而得到廣泛應(yīng)用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設(shè)計依據(jù)（高壓輸電線應(yīng)離地面多高等），需進(jìn)行長空氣間隙的工頻擊穿試驗。
