击穿电压试验是评价绝缘材料电性能的重要手段之一,通过对试样施加交流或直流高电压,测定材料在电场作用下发生击穿瞬间的电压值或其对应的电气强度。该试验能够直观反映材料在高电应力环境中的安全裕度,是电工绝缘设计、产品质量控制及失效分析中不可或缺的关键测试项目。上海德垲检测依托规范化的试验条件与专业设备,为客户提供可靠、可重复的击穿电压试验检测服务。
击穿电压试验的基本原理
在试验过程中,测试系统以设定的升压速率对试样连续加载电压。当材料内部或表面绝缘性能被破坏时,电流会在瞬间急剧上升,仪器通常通过设定的电流限制值(一般为60 mA)判断试验结束,从而记录对应的击穿电压或计算电气强度。
关键技术概念说明
击穿电压(Breakdown Voltage)
击穿电压是指在规定试验条件或实际使用状态下,绝缘材料发生电击穿时所承受的电压值,是衡量材料耐电应力能力的核心指标。
电气强度(Dielectric Strength)
电气强度又称介电强度,是指介质在单位厚度上所能承受的最大电压值。当施加电压超过某一极限时,介质内部电流急剧增加,介电性能遭到破坏,此时对应的击穿电压除以试样厚度,即为材料的介电强度。
闪络(Flashover)
闪络是指在试样与电极周围的气体或液体介质中,由于承受电应力而导致绝缘失效,从而在表面或周围介质中形成放电通道并引起试验回路电流的现象。通过是否出现碳化通道或是否贯穿试样,可区分试验结果属于击穿还是闪络。
测试电压类型及选择原则
击穿电压试验可采用以下两种电压形式:
- 交流电压(60 Hz 或变频)
- 直流电压
电压类型的选择需结合试验目的及材料的实际应用工况综合考虑。一般情况下,多数材料在直流条件下测得的击穿电压高于交流电压的峰值;对于结构不均匀或多相材料,直流击穿电压甚至可能达到交流击穿电压的三倍或更高,这对材料选型和安全设计具有重要参考价值。
主要测试参数
- 升压速率:500 V/min、2000 V/min(亦可按标准或客户需求调整)
- 最大测试电压:50 kV
常用测试方法
短时击穿试验
试验电压从零开始,以均匀速率连续升高,直至试样发生击穿。升压速率的选择应使大多数试样在10 s~20 s内击穿。对于大多数材料,常用升压速率为500 V/s,并推荐在条件允许时选用500、1000或2000 V/s。
逐级升压试验
以短时试验击穿电压的50%作为初始电压,每隔60 s逐级提高电压,增量通常为初始电压的10%,直至试样击穿。整个过程一般包含4~10个电压阶梯,总试验时间控制在120 s~720 s之间。
耐压测试
按照设定的升压速率,将电压升至指定值(依据客户或产品标准要求),并保持一定时间,观察试样是否发生击穿,用于评估材料在规定电压下的长期承受能力。
影响击穿电压测试结果的主要因素
试样自身状态
- 试样厚度及厚度均匀性,是否存在残余机械应力
- 试样的干燥、清洁等预处理状态
- 内部是否存在孔隙、水分或杂质
试验条件
- 施加电压的频率、升压速率及加压时间
- 环境温度、气压与相对湿度
- 电极的形状、尺寸及导热性能
- 周围介质的电学与热学特性(常用10#变压器油作为介质)
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