有關(guān)絕緣材料的抗電壓擊穿強(qiáng)度的測試試驗(yàn)主要是靠什么原理？

核心測試原理

測試的本質(zhì)是模擬絕緣材料在極duan電場下的失效過程。基本原理可分為以下幾個(gè)步驟：

1.  電場施加：將試樣置于兩個(gè)特定形狀的電極之間，電極與試樣良好接觸以消除氣隙。通過高壓發(fā)生器在電極上施加電壓，從而在試樣內(nèi)部建立均勻（理想情況下）或非均勻的電場。

2.  電壓爬升：按照預(yù)設(shè)的升壓方式（如快速升壓、慢速升壓或步進(jìn)升壓）持續(xù)增加施加的電壓。

3.  擊穿判定：當(dāng)電壓升高到某一臨界值時(shí)，材料的絕緣性能發(fā)生不可逆的破壞，表現(xiàn)為：

      電流急劇增大（通常有設(shè)定閾值）。

      試樣上出現(xiàn)貫穿性的導(dǎo)電通道（可能伴隨電弧、聲響、灼燒痕跡）。

      電壓無法維持而驟降。

   此時(shí)的電壓值即為擊穿電壓。

4.  強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)擊穿電壓和試樣的厚度，計(jì)算出材料的介電強(qiáng)度（即抗電壓擊穿強(qiáng)度）。

關(guān)鍵專業(yè)術(shù)語詳解

A. 核心性能術(shù)語

1.  介電強(qiáng)度 / 電氣強(qiáng)度

      定義：材料能承受而不被擊穿的最da電場強(qiáng)度，是衡量絕緣材料抗擊穿能力的核心參數(shù)。

      計(jì)算公式：Eb = Ub / d

          Eb：介電強(qiáng)度，單位通常為 千伏每毫米（kV/mm） 或 伏每米（V/m）。

          Ub`：擊穿電壓，即發(fā)生擊穿時(shí)施加的電壓值，單位千伏（kV）或伏特（V）。

          d：試樣在兩電極間的厚度，單位毫米（mm）或米（m）。

      注意：它是一個(gè)強(qiáng)度概念，與試樣厚度有關(guān)，但理論上應(yīng)是材料的本征屬性（需排除邊緣效應(yīng)等）。

2.  擊穿電壓

      定義：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，導(dǎo)致試樣發(fā)生電氣擊穿所需的最di電壓。

3.  相對電容率 / 介電常數(shù)

      定義：衡量電介質(zhì)材料在電場中儲存電荷能力的物理量。在交變電場中，它會影響到材料內(nèi)部的電場分布和熱效應(yīng)，是分析擊穿機(jī)理的重要參數(shù)。

B. 擊穿機(jī)理術(shù)語

擊穿是復(fù)雜的物理過程，主要機(jī)理包括：

1.  本征擊穿：在強(qiáng)電場下，材料內(nèi)部載流子（電子、離子）獲得足夠能量，通過碰撞電離產(chǎn)生“電子雪崩"，導(dǎo)致電流急劇增大而擊穿。這反映了材料在純凈、均勻狀態(tài)下的極限絕緣能力。

2.  熱擊穿：

      原理：材料在交變電場中因介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量。若發(fā)熱速率大于散熱速率，材料溫度將持續(xù)升高，導(dǎo)致電阻下降、電流增大、發(fā)熱更劇，形成惡性循環(huán)，最終使材料局部熔化、碳化或燒毀。

      影響因素：材料的損耗因數(shù)、導(dǎo)熱率、環(huán)境溫度、電壓頻率等。

3.  電暈放電與局部放電擊穿：

      電暈放電：在不均勻電場中，電極曲率半徑較小的jian端附近，空氣或介質(zhì)局部電離，產(chǎn)生發(fā)光、發(fā)聲的放電現(xiàn)象。它會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物，長期作用會腐蝕和劣化絕緣材料表面。

      局部放電：在材料內(nèi)部缺陷（如氣泡、雜質(zhì)）或界面處發(fā)生的局部、非貫穿性放電。它是絕緣老化的先兆，持續(xù)的局部放電會逐漸侵蝕絕緣通道，最終導(dǎo)致全擊穿。

4.  表面閃絡(luò)

      定義：擊穿未發(fā)生在材料內(nèi)部，而是沿著絕緣材料與空氣的界面發(fā)生放電，形成導(dǎo)電通道。

      影響因素：表面污染、濕度、爬電距離、電場分布等。測試中需通過電極設(shè)計(jì)和環(huán)境控制來盡量避免表面閃絡(luò)，以測得真實(shí)的體擊穿強(qiáng)度。

C. 測試相關(guān)術(shù)語

1.  電極系統(tǒng)：常用有平行板電極（適用于均勻電場）、圓柱電極、球電極等。電極邊緣需倒圓角以減少邊緣場強(qiáng)集中。標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60243, ASTM D149）對電極形狀、尺寸有嚴(yán)格規(guī)定。

2.  升壓方式：

      短時(shí)法：以恒定速率連續(xù)升壓直至擊穿。

      步進(jìn)法：以固定步長逐級升壓，每級維持一定時(shí)間。

      慢速升壓法：升壓速率較慢，更易暴露熱擊穿等弱點(diǎn)。

3.  試驗(yàn)環(huán)境：溫度、濕度對結(jié)果影響顯著，需在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行。常在絕緣油中進(jìn)行測試，以抑制表面閃絡(luò)和電暈放電，獲得更穩(wěn)定、可重復(fù)的體擊穿數(shù)據(jù)。

4.  分散性：絕緣材料的擊穿數(shù)據(jù)通常具有較大的統(tǒng)計(jì)分散性，因此測試需要足夠多的樣本（如5-10個(gè)），并采用威布爾分布等統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù)，以得到可靠的特征擊穿強(qiáng)度和閾值強(qiáng)度。