電壓擊穿試驗(yàn)儀如何精準(zhǔn)測定固體介質(zhì)擊穿強(qiáng)度？原理與影響因素解析

來源：北京航天偉創(chuàng)設(shè)備科技有限公司 2025年06月22日 16:04

在電氣設(shè)備絕緣性能檢測中，電壓擊穿試驗(yàn)儀是判斷固體介質(zhì)耐受電場能力的關(guān)鍵設(shè)備。以 LDJC 系列為例，其核心測試原理基于固體介質(zhì)電擊穿理論 —— 當(dāng)強(qiáng)電場作用于介質(zhì)時(shí)，傳導(dǎo)電子加速碰撞晶格原子，若電子獲能超過電離閾值，就會(huì)引發(fā)電子崩，導(dǎo)致晶格結(jié)構(gòu)破壞并喪失絕緣性，這種電擊穿場強(qiáng)可達(dá) 10?~10?kV/m，遠(yuǎn)高于熱擊穿的 103~10?kV/m。

電壓作用時(shí)間的關(guān)鍵影響
測試中，電壓作用時(shí)間與擊穿類型直接相關(guān)。若 1/10 秒內(nèi)擊穿多為電擊穿，而持續(xù)幾分鐘到數(shù)十小時(shí)的擊穿常伴隨熱效應(yīng)。如 LDJC 系列在 1min 耐壓試驗(yàn)中，需通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電流突變（如超過 30mA 設(shè)定值）與電壓驟降來判斷擊穿類型。某聚氯乙烯薄膜測試顯示，當(dāng)電壓作用時(shí)間從 10 秒延長至 5 分鐘，擊穿電壓從 25kV 降至 22kV，這是介質(zhì)損耗產(chǎn)熱與散熱失衡導(dǎo)致的熱擊穿特征。

電場均勻度的技術(shù)挑戰(zhàn)
均勻電場中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度近似線性相關(guān)，如 LDJC 標(biāo)配的 Φ25mm 等徑電極，在 1mm 厚聚乙烯薄膜測試中，擊穿場強(qiáng)可達(dá) 50kV/mm。但在不均勻電場（如針 - 板電極），厚度增加會(huì)加劇電場畸變，某環(huán)氧樹脂板用 Φ25mm 與 Φ75mm 不等徑電極測試時(shí)，厚度從 2mm 增至 4mm，擊穿電壓僅從 40kV 升至 55kV，未呈現(xiàn)線性增長。因此，LDJC 采用電極自動(dòng)對中技術(shù)，確保電極平行度誤差一≤0.1mm，以維持電場均勻性。

環(huán)境因素的量化影響
溫度對擊穿電壓的影響因材料而異。LDJC 配置的 300℃高溫模塊測試數(shù)據(jù)顯示：硅有機(jī)漆玻璃云母帶在 25℃時(shí)擊穿電壓為 35kV，150℃時(shí)降至 28kV；而聚四氟乙烯在 200℃時(shí)擊穿場強(qiáng)仍保持 70% 室溫水平。濕度方面，吸潮的棉紗絕緣擊穿電壓可能降至干燥時(shí)的 10% 以下，故 LDJC 要求測試環(huán)境濕度≤85%，并可通過浸油試驗(yàn)（如硅油）消除空氣電離干擾。

累積效應(yīng)的工程應(yīng)對
多次耐壓試驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致絕緣裕度下降。某電纜紙樣本經(jīng) 10 次工頻耐壓試驗(yàn)后，擊穿電壓從 30kV 降至 26kV，降幅達(dá) 13%。因此，LDJC 軟件具備試驗(yàn)次數(shù)記錄功能，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)（如 50 次）時(shí)自動(dòng)提示校準(zhǔn)，同時(shí)在絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需預(yù)留 20%~30% 的擊穿電壓裕度。

掌握這些影響因素，配合 LDJC 系列 0.1kV/s~15kV/s 可調(diào)的升壓速率與 ±2% 的測量精度，就能精準(zhǔn)解析固體介質(zhì)的擊穿機(jī)理，為絕緣材料選型提供科學(xué)依據(jù)。

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