介電強(qiáng)度試驗(yàn)分析儀

介電強(qiáng)度試驗(yàn)分析儀

1 介電強(qiáng)度試驗(yàn)分類

所謂介電強(qiáng)度試驗(yàn)，主要包括絕緣測(cè)試和耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)大體分2類：第一類是非破壞性試驗(yàn)，包括絕緣電阻測(cè)試、介電損傷角試驗(yàn)等；第二類是破壞性試驗(yàn)，包括直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)。電力機(jī)車上常用絕緣電阻測(cè)試和交流耐壓試驗(yàn)。

2絕緣電阻測(cè)試

絕緣電阻測(cè)試是非破壞性試驗(yàn)普遍使用的方法。所謂絕緣電阻就是指加在試品上直流電壓與流過(guò)試品的漏泄電流之比。R=U/I

其中，U單位為V，I單位為μA，R單位為MΩ。

3耐壓試驗(yàn)

由于測(cè)試絕緣電阻電壓低、容量小，發(fā)現(xiàn)缺陷的靈敏性較差，所以我們要采用第二類試驗(yàn)—破壞性試驗(yàn)(耐壓試驗(yàn))。耐壓試驗(yàn)分為直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)2類。

3．1直流耐壓試驗(yàn)

所謂直流耐壓試驗(yàn)，是指通過(guò)試驗(yàn)設(shè)備輸出直流高壓加在被試品上，同時(shí)在回路中串接電流表，觀察漏泄電流。

3．1．1影響直流耐壓試驗(yàn)的因素

3．1．1．1溫度對(duì)泄漏電流的影響

溫度對(duì)耐壓泄漏電流影響很大。隨著溫度的升高，絕緣電阻會(huì)下降，泄漏電流會(huì)增加。經(jīng)驗(yàn)證明，溫度每升高10℃，泄 漏電流要增加0.3～0.6倍，這點(diǎn)實(shí)際測(cè)量中要注意判斷。

3．1．1．2輸出電壓極性對(duì)泄漏電流的影響

采用直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，直流輸出電壓一般采用負(fù)極性而不采用正極性，即設(shè)備輸出電源負(fù)極接在被測(cè)試品上，而正極接在殼體上。尤其在測(cè)試電纜等試品時(shí)，更應(yīng)采用負(fù)極性電源， 因?yàn)樨?fù)極性高壓有助于使絕緣中的水分集中在局部缺陷區(qū)，更易發(fā)現(xiàn)局部缺陷。

3．1．1．3電源電壓非正弦波對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

系統(tǒng)中的3次諧波會(huì)使輸出直流電壓偏大(圖 2)，為克服非正弦波的影響，我們通常采用波形畸變較小的自耦變壓器，電源電壓采用不易畸變的線電壓， 電壓直接在高壓側(cè)測(cè)量。

3．1．1．4升壓速度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

在對(duì)大容量的試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于泄漏電流存在一個(gè)吸收過(guò)程，要想得到準(zhǔn)確的泄漏電流數(shù)值，一般現(xiàn)場(chǎng)要采用逐級(jí)加壓的方式。在對(duì)電力機(jī)車電氣線路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，升壓不能太快，應(yīng)避免電壓沖擊，一般升壓時(shí)間在30～60 S為宜。

3．2交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)的電壓、波形、頻率在被試品絕緣內(nèi)的分布一般與實(shí)際情況相吻合，因而能有效發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。

3．2．1交流耐壓試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)間的選擇

交流耐壓試驗(yàn)會(huì)使絕緣強(qiáng)度進(jìn)一步降低，雖在測(cè)試耐壓時(shí)不至于擊穿，但會(huì)形成絕緣內(nèi)部劣化的積累效應(yīng)、創(chuàng)傷效應(yīng)，因此必須正確地選擇試驗(yàn)電壓數(shù)值和耐壓時(shí)間。

3．2．2交流耐壓試驗(yàn)方法

交流耐壓試驗(yàn)有以下幾種方法：一是工頻耐壓試驗(yàn)，這是鑒定被試品絕緣強(qiáng)度有效、常用的方法；二是感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，即對(duì)某些試品，如變壓器、電流式電壓互感器等從低壓繞組側(cè)加壓而使高壓側(cè)獲得高壓的方法；三是沖擊電壓試驗(yàn)，主要用于考驗(yàn)操作過(guò)電壓及大氣過(guò)電壓下絕緣的承受能力。

3．2．3交流耐壓試驗(yàn)變壓器容量的選擇

應(yīng)根據(jù)被試設(shè)備的電容量和試驗(yàn)時(shí)的最高電壓來(lái)選擇試驗(yàn)變壓器。變壓器的額定電壓不應(yīng)低于對(duì)被試品所施的最高電壓。

被試品大多為電容性的。由被試設(shè)備的電容量可以計(jì)算出試驗(yàn)中通過(guò)試驗(yàn)變壓器高壓繞組的電流I_T (主要是電容電流，mA)。其計(jì)算式為：I_T=ωC_xU_exp×10⁶

式中，ω為所加電壓角頻率；C_x為被試品電容量(pF)，可參考表 1所示帶電被試品電容量；U_exp為所施加的試驗(yàn)電壓(kV)。

試驗(yàn)用變壓器容量δ_T(kVA)：δ_T=ωC_xU²_exp×10⁹

應(yīng)當(dāng)指出，選擇的變壓器容量應(yīng)盡可能大于計(jì)算結(jié)果。因?yàn)樵囼?yàn)線路、設(shè)備本身對(duì)地存在雜散電容，使得計(jì)算的試驗(yàn)電流小于實(shí)際數(shù)值。

3．2．4交流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量

交流耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量可概括分為2類，即低壓側(cè)測(cè)量和高壓側(cè)直接測(cè)量。

所謂低壓側(cè)測(cè)量就是將儀表接在低壓側(cè)，通過(guò)變壓器的變比關(guān)系換算出高壓側(cè)數(shù)值，這種測(cè)量方法準(zhǔn)確性不高，適用于被試品容量較小且對(duì)電壓數(shù)值要求不高的場(chǎng)合。有些時(shí)候被 試品的電容量很大，這樣加在被試品上的電壓高于變壓器輸出電壓，這就是所謂的“容升現(xiàn)象”。為了避免“容升現(xiàn)象”給試驗(yàn)帶來(lái)的影響，就要在高壓側(cè)測(cè)量電壓來(lái)減小誤差。在高壓側(cè)測(cè)量電壓的方法有很多種，如電壓互感器法、電容分壓測(cè)量法等。

3．2．5交流耐壓試驗(yàn)的控制與保護(hù)

交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的控制回路有多種形式，但不論采用哪種控制形式，都要滿足如下要求：(1)試驗(yàn)要在所有人員遠(yuǎn)離高壓區(qū)后方可加電。(2)從控制上要保證升壓從零電壓開(kāi)始。 (3)當(dāng)被試品被擊穿時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切斷電源。(4)要安裝警鈴。 (5)在自動(dòng)式升壓裝置中，還要能控制升壓、降壓、停止、跳閘。 (6)在高壓回路中要串接限流電阻，防止在擊穿時(shí)電流過(guò)大，使缺陷擴(kuò)大。

3．2．6交流耐壓試驗(yàn)的基本工藝要求

交流耐壓前要做好細(xì)致的準(zhǔn)備工作。下面以電力機(jī)車耐壓試驗(yàn)為例作簡(jiǎn)要介紹：

首先，根據(jù)技術(shù)要求將電路分成不同的耐壓等級(jí)，確保分離后的各電路wan全獨(dú)立；微機(jī)柜、電源柜、監(jiān)控箱等插頭要取下；整流硅機(jī)組上脈沖插座要用工藝插頭短路接地。其次，變壓器各繞組首尾要短接。在耐壓某一項(xiàng)時(shí)，其余不參加耐壓的各繞組除短路外還要接地。假如非被試?yán)@組首尾短接但不接地會(huì)怎樣呢?下面進(jìn)行探討。

如圖3(a)所示，非被試?yán)@組由于沒(méi)有接地而處于懸浮狀態(tài)。當(dāng)非被試?yán)@組為低壓繞組時(shí)，其電容分布情況如圖3(b)所示。低壓繞組處于高壓繞組對(duì)地電場(chǎng)之中，低壓繞組對(duì)地將具 有一定的電位。低壓繞組對(duì)地電壓U₂大小將取決于高低壓繞組間和低壓繞組對(duì)地電容的大小，其計(jì)算式為：U₂=(C₂/C₂+C₃)Us

一般情況下，U₂電位將高于低壓繞組試驗(yàn)電壓，從而引起低壓繞組對(duì)地放電或絕緣損壞。通過(guò)以上分析可看出，非被試低壓繞組不但要短接還要接地。

3．2．7交流耐壓試驗(yàn)操作要點(diǎn)

(1)要做好現(xiàn)場(chǎng)人身保護(hù)工作，要有酮繩、警示牌等。耐壓設(shè)備要與被試品有足夠的安全距離。(2)要由專業(yè)試驗(yàn)人員接線，并檢查無(wú)誤后方可升壓。(3)加壓前要確保調(diào)壓器在零位， 并與車上、車下人員呼應(yīng)好。(4)升壓時(shí)不能太快，要均勻升壓，并監(jiān)視電壓表、電流表的變化。(5)耐壓到時(shí)間后，要緩慢均勻地降下電壓，不允許不降壓就斷電源。(6)試驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn) 表指針擺動(dòng)或被試品有異常聲響，應(yīng)立即降下電壓、斷開(kāi)電源， 并查明原因。(7)若在升壓過(guò)程中電流增大，電壓基本不變或有下降趨勢(shì)，可能是被試品容量較大或試驗(yàn)變壓器容量不夠。 (8)在試驗(yàn)過(guò)程中，電流表指示突然上升或下降，電壓表指示突然下降，都是被試品擊穿的表現(xiàn)。

在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，固體電介質(zhì)喪失電絕緣能力而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)致?lián)舸┑牡团R界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與固體電介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)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(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處固體電介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，它低于均勻電場(chǎng)中固體電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。

介電強(qiáng)度試驗(yàn)分析儀試驗(yàn)方法：

1、兩種試驗(yàn)方式介紹：
試驗(yàn)方式的選擇在系統(tǒng)設(shè)置中進(jìn)行。需要注意的是交流試驗(yàn)時(shí)，需要插入硅堆短路桿。直流試驗(yàn)時(shí)需要將硅堆短路桿拔出，以免影響實(shí)驗(yàn)系數(shù)，并且直流試驗(yàn)結(jié)束必須進(jìn)行放電操作，以免殘留余電對(duì)實(shí)驗(yàn)人員造成危險(xiǎn)，放電過(guò)程如放電棒來(lái)回?cái)[動(dòng)，放電過(guò)程中警報(bào)燈閃爍，蜂鳴器報(bào)警，需等待蜂鳴器停止報(bào)警，警報(bào)燈不再閃爍，方可打開(kāi)試驗(yàn)箱門。
2、三種試驗(yàn)方法介紹：
連續(xù)升壓：連續(xù)升壓又分為快速升壓和慢速升壓兩種，其中快速升壓為試樣電壓從零開(kāi)始以選擇的升壓速率勻速升壓，直到試樣擊穿為止，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。慢速升壓為試樣電壓從零升壓到達(dá)初始電壓，到達(dá)初始電壓后以選定的升壓速率升壓直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。
逐級(jí)升壓：試樣電壓從零快速升壓到達(dá)初始電壓，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器到達(dá)初始電壓后以梯度保持時(shí)間為時(shí)間長(zhǎng)度，穩(wěn)定電壓，梯度時(shí)間結(jié)束后繼續(xù)以選定的升壓速率升壓，達(dá)到下一個(gè)梯度電壓值再穩(wěn)定電壓，如此過(guò)程直到試樣擊穿。對(duì)于擊穿電壓的確定分為兩種情況，可在試樣設(shè)置中選擇采樣方式。
瞬時(shí)升壓：試樣電壓直接到達(dá)初始電壓，保持該電壓設(shè)定時(shí)間直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。