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定义：
介电强度试验
击穿或闪络的判别 ➢ 试样上电压突然降落 ➢ 通过试样上的电流突然增大 ➢ 有时会发出光或声 ➢ 试样上有贯穿的小孔、裂纹以及碳化的痕迹
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介电强度试验
介电强度试验分类
击穿试验 在一定试验条件下，升高电压直到试样发生击穿为止，
测得击穿场强或击穿电压，测量试样的介电强度，用来测 量绝缘材料的介电强度。不能作为选定应用于工作场强的 依据，而只能作为选用材料的参考。 耐电压试验
Ea / Ex x / a 1
➢ 总是在电极边缘的空气中先出现局部放电，这种 放电会腐蚀试样，会使试样的温度升高，最终导 致试样在较低的电压下发生击穿
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介电强度试验
电极效应消除措施
➢ 消除办法： ✓电极的边缘要做成圆角 ✓将试样和电极浸入相对介电常数大、击穿场强 比较高的液体媒质中，如变压器油，硅油 ✓采用的媒质若具有很高的相对介电常数或电导， 必须注意由此而引起的测试回路电流增大、试 验变压器过载、保护电阻上电压降增大以及媒 质本身严重发热等问题。
压，使击穿发生在300~600s内。 ➢ 升压速度慢，电压作用时间更长，测得的击穿电压更
低，试验结果比较可靠。
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试验设备与装置
介电强度试验
试验系统：包括高压试验变压器、调压器，以及控制和保 护装置等。
高压试验变压器 ➢ 工频高电压一般都通过试验变压器升压获得。试验
变压器要求 ✓具有足够的额定电压和容量 ✓输出的电压波形没有畸变
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介电强度试验
试验设备与装置
试验变压器的电压 ➢ 电压等级，根据试样的试验电压等级来选定
✓绝缘材料50~100kV ✓绝缘结构>1000kV ➢ 试验变压器单台容量： ✓国内：750kV ✓国外：1000kV ➢ 超过单台变压器额定电压，采用多台变压器串接以 获得更高的试验电压
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高压试验变压器
全自动冲击耐压试验装置
冲击耐压试验仪
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冲击耐压试验波形
介电强度试验
雷电冲击耐压试验波形
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介电强度试验
升压方式
定义： 电压从零按照一定方式和速度上升到规定的试验电压或 击穿电压。 升压方式： 快速升压、20s逐渐升压、 慢速升压、60s逐级升压、 极慢速升压 快速升压 ➢ 电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为10~20s，
在一定试验条件下，对试样施加一定电压，经历一定 时间，若在此时间内试样不发生击穿，即认为试样是合格 的。只能说明试样的介电强度不低于该试验电压的水平， 但不能说明究竟有多高。
对于电气设备使用，施加电压略高于工作电压， 经历时间1min、5min或更长
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介电强度试验
影响介电强度的因素
电压波形
➢ 直流、工频正弦以及冲击电压下击穿机理不同，击穿场强也不同 ➢ 工频交流电压下的击穿场强低的多 ➢ 根据使用条件及试验目的，选择电压或叠加电压
➢ 产生波形畸变的原因 ✓电源本身有3次或5次高次谐波 ✓变压器的非线性激磁电流：激磁电流决定于磁化曲 线（非线性）
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介电强度试验
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➢改善电压波形 ✓在调压器和试验变压器 之间接入滤波器，电感 与电容根据滤波频率选 择电容不宜太小，以免 调压器过载。
✓电网中常为3次谐波， 线电压不含3次谐波，调 压器一次侧接线电压。
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介电强度试验
使用 ➢ 清洗、烘干，再用被测液体洗涤两次 ➢ 注入被测液体，不要混入杂质与水分 ➢ 注入被测液体后静止片刻，避免电极间有气泡
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介电强度试验
3-3 工频电压下的介电强度试验
工频电源应用最广，且材料的工频击穿场强比直流 和冲击电压下的都低，对于绝缘材料，通常都是做工 频下的击穿试验。
电压作用时间
➢ 电击穿所需时间短，小于微秒级 ➢ 热击穿需要较长时间的热的积累，在直流
或工频电压下，随着施加电压的时间增长， 击穿电压明显下降。 ➢ 施加电压时间很长时，由于试样内存在局部放电或其他原因，试样老化，降低击 穿电压 ➢ 有机材料，一般在小于几微秒和大于几秒时，击穿电压随时间增长而明显下降， 在几微秒至几秒范围内，击穿电压变化不大
• 最薄处厚度不大于试样厚 度的1/5，球半径要大于最 薄处20倍
•用于测量薄膜材料 •保证击穿发生在两个球电 极距离最近的部位
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例行试验中用的试样与电极
介电强度试验
例行试验，不能要求试样击穿都发生在均匀电场中，试样 的形状决定与材料原有的形状，试样的厚度，一般也决定 于试样本身 ➢ 试样太厚，击穿电压超过试验变压器的额定电压，或
介电强度试验
介电强度试验
3-1 概述 3-2 试样与电极 3-3 工频电压下的介电强度试验 3-4 直流电压下的介电强度试验 3-5 冲击电压下的介电强度试验 3-6 叠加电压下的介电强度试验 3-7 高电压试验室
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介电强度试验
3-1 概述
特点：所有的绝缘材料都只能在一定的电场 强度下保持其绝缘特性，当电场强度超过一定限 度时，绝缘材料便会瞬时失去绝缘特性，使整个 设备破坏。
➢ 逐级加压比快速加压作用的时间长，测得的击穿电压 比较低
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介电强度试验
慢速升压 ➢ 从快速升压的击穿电压的20%开始，以较慢的速度升
压，使击穿发生在120~240s内 60s逐级升压 ➢ 与20s逐级升压类似，只是每级停留的时间为60s 极慢速升压 ➢ 从快速升压击穿电压的40%开始，以极慢速的速度升
绝缘材料的介电强度，一般都是指在工频下的介电 强度。
电工设备的例行试验中，一般也是做工频耐压试验。
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工频耐压试验
介电强度试验
无局放工频耐压试验变压器
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直流耐压试验
介电强度试验
直流耐压试验现场
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直流耐压试验接线图
介电强度试验
直流试验变压器做直流耐压试验
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冲击耐压试验
介电强度试验
✓采用超低频正弦电压对大容量试样做耐压试验，可 以大大降低变压器的容量。
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介电强度试验
电压波形 ➢ 工频电压的波形应为正弦波，正弦波的峰值与有效值
之比称为波形因数。要求波形因数不超过 2(1 5%)
➢ 波形畸变会影响介电强度的试验结果 ✓高次谐波会降低击穿场强 ✓试样的击穿是决定于电压的峰值，而一般测量电压 的仪表都是测量有效值 ✓波形畸变，同一峰值的电压测得有效值不同
介电强度试验
江 苏 扬 州 工 频 高 压 试 验 变 压 器
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调压器
介电强度试验
三相感应式调压器
三相自耦式调压器
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控制与保护装置
介电强度试验
工频耐压试验的控制与保护装置
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➢试验变压器的串接 ✓串接的级数增加，输出的 电压增高，但设备的利用率 降低，而且内阻抗增大，因 此也不宜采用过多的级数， 目前最多的是采用三级串接。
试样的厚度与不均匀性
➢ 试样厚度增加，电极边缘电场就更不均匀， 试样内部的热量更不容易散发，试样内部 含有缺陷的几率增大，使得击穿场强下降
➢ 薄膜试样，厚度减小，电子碰撞电离的几 率减小，也会使击穿场强提高
➢ 工业上绝缘材料含有杂质和缺陷，使得试样 击穿场强降低
➢ 材料中残留的机械应力，使得击穿场强降低
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介电强度试验
环境条件
➢ 温度升高，会使击穿场强下降。在材料的玻化温度范围，击穿场强下降最明显， 对于某些材料，在低温区可能出现相反的温度效应。
➢ 湿度增大，会使击穿场强下降。材料吸湿后会增大电导和介质损耗，会改变电场 分布，从而影响击穿场强。
➢ 气压对击穿场强的影响，主要是对气体而言。气压高，电子在碰撞过程的自由行 程就短，击穿场强会升高。但在接近真空时，由于碰撞的几率减少，也会使击穿 场强升高，可用巴申曲线阐明
必须再取5个试样
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电极要求
介电强度试验
对称电极
不对称电极
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电极要求
介电强度试验
试样的正常化处理 电极的要求 ➢ 良好的导电、导热性能，由铜或不锈钢制成 ➢ 表面要平整光滑，使之与试样表面接触良好 ➢ 对称电极：电极边缘电场较均匀，
但上下电极必须对准中心线
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介电强度试验
电极效应 电极边缘效应 ➢ 空气a击穿场强比固体材料x低，场强
闪络 ✓为节省材料，电极面积不能太大 ✓为暴露材料中存在的缺点，电极不能太小 ✓一般直径取25mm或50mm
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试样要求：
介电强度试验
试样的个数 ➢ 击穿场强分散性较大，要多用一些试样
✓工程材料的击穿场强很大程度上决定于 存在的弱点
✓击穿场强受很多因素的影响 ➢ 一般最少取5个
✓取平均值作为实验结果 ✓若有一个数值偏离平均值15%以上，
介电强度试验
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介电强度试验
调压器第26页
升压方式
介电强度试验
20s逐渐升压 ➢ 电压逐级升高，每级停留20s。 ➢ 第一级电压约为快速升压击穿值的40%的电压，在此
电压下，经受20s，若试样不击穿，再加高一级，直至 试样击穿为止
➢ 升压过程要尽量快，升压的时间计算在下一级的20s之 内
➢ 击穿应发生在第级或更高的电压等级上，否则应降低 第一级电压重新进行试验
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介电强度试验
变压器的容量 ➢ 试样都是容性阻抗。试验变压器的容量，可以根据试
样在试验电压下通过的容性电流来计算 S U 2Cx
✓一般试样电容为几十到几百pF，击穿电压不超过 100kV，选择容量为10kVA
✓电工设备耐压试验变压器容量一般要大一些，高压 侧电流为1A或更大
✓对于电容量特别大的试样，必须采用电抗器与试样 并联，补偿容性电流，以减小变压器的容量