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电压击穿试验仪装置介绍

点击次数:169 发布时间:2020-06-30

电压击穿试验仪装置介绍

1 电压源—由变化正弦低压电源通过升压变压器提供测试电压。作为电压源的变压器及相关的控制应具有以下功能:

 电压峰值与电压有效值的比率应等于根号2±5%(1.34到1.48),对于电路中的测试样品,所有的电压都应大于击穿电压的50%。

2 电压应具有满足维持到击穿电压的能力。对于大多数的材料来说,使用与表1所示电极相似的电极,输出电流强度为40mA就可以了。对于更复杂的电极结构,或是对于高损耗测试材料,则需要更高的电流。对于大多数测试来说,电源需要在测试低电容的0.5kVA,10kV到5kVA,100kV的范围内变化。

表1  用于不同绝缘材料绝缘强度测试的典型电极A

电极类型

电极说明B,C

绝缘材料

1

反向柱直径51mm(2in),圆边厚度25mm(1in),

半径6.4mm(0.25in)

平板纸张,薄膜,织物,橡胶,塑料,复合材料,木板,玻璃,云母和陶瓷

2

反向柱直径25mm(1in),圆边厚度25mm(1in),

半径3.2mm(0.125in)

和1型相同,尤其对于玻璃,云母,塑料和陶瓷

3

反向柱棒直径6.4mm(0.25in),圆边直径为0.8mm

(0.313in)D

与1型相同,尤其对于油漆,塑料以及其他薄膜和磁带:尤其是需要更小电极的小试样,或是要求小区域测量的试样

4

平板宽6.4mm(0.25in),长108mm(4.25in),两端平径3.2mm(0.125in)

与1型相同,尤其是橡胶磁带和其他较窄的薄片材料

5

半球形电极直径12.7mm(0.5in)E

装填和处理化合物,胶状和半固体化合物及油脂,包封,密封和压缩材料

6

反向柱:低的一个直径75mm(3in),15mm(0.6in)

厚,高的一个直径25mm(1in),25mm厚,两者圆形边缘的半径都为3mm(0.12in)F

与1和2型一样

7

反向循环平板,直径150mmG,10mm厚,圆形边缘的半径为3到5mmH

平板,厚板,或板块材料,测试的电压梯度都平行于表面

A 在ASTM标准中,这些电极都是较常被指定或是被参考使用的。除了5型电极外,不建议将电极用于平面材料以外材料。ASTM指定使用的其他电极或是买卖双方都认可但本表中未列出的其他电极也适于对测定材料进行评测。

B 电极通常采用黄铜或不锈钢制造。应参考控制被测材料的标准,以确定材料是否合适。

C 电极表面应抛光并清除上次测试留下的杂物。

D 参考恰当的标准,以确定所安装上侧电极的负载力。除非另有说明,否则上侧电极应重50±2g。

E 参考恰当的标准,以确定适当间距的梯度。

F IEC出版物243-1给出了6型电极,以测定平板材料。对于电极的同心度来说,他们没有1型和2型电极那么重要。

G 只要测试样品圆形边缘的内侧直径大于15mm,也可使用其他直径。

H 7型电极,即注G中所描述的电极,由IEC出版物243-1给出,测量时应平行与表面。

3 对可变低压源的控制可以改变电源的压力,使得合成的测试电压流畅,均匀,没有超量或是瞬变。在任何环境下,都不允许峰值电压超过显示电压有效值的1.48倍。电机驱动控制器更适合于进行快速测试慢速测试

4 在电源上安装可以在三个周期内运行的切断设备。该设备将电压源设备与电源设备切断,以保护电压源不受试样击穿造成设备过载的影响。如果破裂后保持持续的电流,将造成测试样品不必要的燃烧,电极的点蚀并污染液体环境介质。

5 断路设备应具有位于次级升压变压器上可以调节电流的检测元件,以便根据测试样的性质进行调整和排列,以检测试验电流。设置检测元件以应对12.3所定义的测试样击穿电流。

6 电流设置对测试结果具有重大影响。设置应足够高,使得短暂电压,例如局部放电,无法通过断路器,如果不够高,将击穿过度燃烧的测试样,并造成电极的损坏。优化的电流设置并不能适用于所有的测试样,这有赖于材料的具体使用情况以及测试的目的,有必要以多个电流设置对所给测试样进行测试。电极区域对电流的设置选择具有重大的影响。

7 测试样电流感应元件应位于升压变压器的前端。按测试样电流校准电流检测刻度。

8 应小心设置电流控制响应。如果控制设置得太高,在击穿发生时,将不会产生响应。如果设置得太低,就会对漏电电流,电容电流或局部放电电流(电晕)产生响应,或在检测元件位于前端时,对升压变压器的磁化电流产生响应。

9 电压测量—备有电压表以测定测试电压有效值。应采用可以读取峰值的电压计,将读数除以即为有效值。电压测量电路的总体误差不能超过测量值的5%。另外,无论采用何种速度,电压计响应时间的滞后率不得超过全程的1%。

10 通过将电压计或潜在变压器连接到测试样电极上,或连接到变压器上独立的电压计线圈上,以测定电压。后一种连接方式将不会影响升压变压器的负载。

11要求电压计较大可读电压要大于击穿电压,以便能够准确读取和记录击穿电压。

12电极—对于给定的测试样结构,击穿电压还是会由于测试电极的几何形状以及安装位置而产生相当大的变化。出于这个原因,在指定该测试方法时,应说明所使用的电极,并在报告中进行说明就显得很重要了。

13参考本测试方法的文件详细说明了表1中所列的电极。如果没有详细说明的电极,那么应从表1中挑选合适的电极,或在由于被测试材料的性质或结构而无法使用标准电极的情况下,采用双方都认可的其他电极。一些特殊电极的例子,可以参见附录X2。无论何种情况,都应在报告中说明所采用的电极。

14表1中的1到4型及6型电极的整个平面都应与测试样相接触。

15采用7型电极测试的测试样,在测试中应处于电极内,其到电极边缘的距离不得少于15mm。在大多数情况下,使用7型电极进行测试时,其电极表面应处于垂直位置。水平放置电极的测试不能与垂直放置电极的测试进行直接比较,尤其对于在液相环境介质进行的测试。

16 保持电极表面的清洁和光滑,清除先前测试所留下的杂物。如果电极表面粗糙,则应及时更换电极。

17对电极的初次生产和随后的表面重修应维持电极的特定结构以及光洁度,这是非常重要的。电极表面的平整度和表面光洁度应保证电极的整个区域都能与测试样紧密接触。在测试非常薄的材料时,表面光洁度将尤为重要,这是由于电极不恰当的表面会对测试材料产生物理损坏。表面重修时,不能改变电极表面与特定边缘半径之间的过渡。

18无论在大小或形状上有多大的差别,位于较低应力集中处的电极,通常是比较大的且具有较大半径的那一个,应具有接地电位。

19 在一些特定的液相金属电极中,将使用电极箔,金属球,水或导电涂层电极。应该认识到这造成了所得结果与其他类型电极所获得的结果之间存在很大的不同。

20 由于电极对测试结果的影响,常常会得到一些额外的信息,以至于需要对多种电极进行测试才能了解一个材料(或一组材料)的绝缘性能。这对于研究测试尤为具有价值。

21环境介质—有关本测试法的文件应说明环境介质和测试温度。为了避免闪络以及使击穿前局部放电的影响较小化,即使是对于快速测试,应更倾向于甚至是必须在绝缘液中进行测试(参见6.4.1)。绝缘液中获得的击穿值不能与空气中获得的值进行比较。绝缘液的性质和前次使用的程度也会影响测试的结果。在某些场合,在空气中进行测试,需要大量的测试样,或者会在击穿前,造成严重的表面放电以及烧蚀。一些在空气中测试的电极系统应在电极周围包上压力垫片以防止闪络。电极周围垫片或封条的材料将影响击穿电压值。

22 如果在绝缘油中进行测试,应提供适当大小的油池。(注意—在测试电压高于10kV时,并不推荐使用玻璃容器,因为击穿所释放出来的能量足以击碎容器。而金属池必须进行接地)。

23推荐使用满足标准D3487中I型或II型的矿物油。根据测试法D877所测定的结果,其击穿电压至少为26kV。如果另有说明,也可以将其他绝缘液用作环境介质。这些绝缘油包括硅油和其他用于变压器,断路器,电容或电缆的液体,但不限于此。

24 绝缘油的性质对测试结果具有一定的影响。如上所述,除了击穿电压,在测试较薄(小于25μm(千分之一寸)的测试样)时,污染物尤其重要。根据油和测试材料的性质,其他的特性如溶解气体含量,水含量以及油的损耗因子都对测量结果产生影响。经常更换绝缘油,或使用过滤器和其他修复设备有利于减小绝缘油性能变化对测试结果的影响。

25从不同电学性能液体中测得的击穿值通常不能进行比较。(参见Xl.4.7)如果在不同于室温的条件下进行测试,应通过加热或冷却液体确保均匀的温度。在一些情况下,可以将绝缘池放入加热箱(参见6.4.2)中以控制温度。如果要强制循环液体,应防止气泡进入到液体中。除非另有说明,否则电极上的测试温度应维持在±5℃以内。在很多情况下,应说明测试样将在绝缘油中进行测试,测试样在测试前已浸入绝缘油中并且未从绝缘油中取出(参见操作规程D2413)。对于这些材料,绝缘池的设计应保证测试样在测试前不得暴露于空气当中。

26 如果在其他环境温度或湿度下进行空气中的测试,应准备加热箱和湿度控制室。加热箱应满足D5423标准的要求,并能确保测试电压适于使用的温度。

27除了在空气以外,在其他气体中进行测试也要求使用可以排除或充满测试气体的控制室,这些控制室通常还要控制压力。由所进行测试项目的性质决定控制室的设计。

28测试室—进行测试的测试室或测试区域应具有充足的空间以容纳测试设备,并备有互锁设备,以防止接触到任何带电部件。电压源,测量设备,池或加热箱,以及电极的许多不同的物理安排都是可能的,但有三条是必须的(1)所有进出带电部件区域的门或仓门都必须互锁,以便在开始测试时切断电压源;(2)应尽可能的清除干净,使得电极表面和测试样之间没有扭曲的区域,测试电极之间不会发生闪络和局部放电(电晕);以及(3)在测试之间测试样的插入和替换都应尽可能的简单便捷。在测试中常常需要对电极和测试样进行目测。

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