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            擊穿強度測試儀釋義

            發表時間:2022-08-16  |  點擊率:88

            一、擊穿強度:


            擊穿強度測試流程根據 GB/T 1408.1—2016 的測試標準進行,以 2 000 V/s 和 100 V/s 升壓速度測 量樣品短時和長時電場作用下的擊穿強度,測量環 境溫度是 25 ℃,測試樣品是直徑 100 mm,厚度 1 mm 的圓片,擊穿強度按照 E=U/d 進行計算,E 為擊穿場強,U 為擊穿電壓,d 為試樣厚度,每種 樣品測試 10 次,測試結果用威布爾對數分布顯示。 圖 4 所示為擊穿電壓測試平臺,試驗電壓頻率是 50 Hz,試驗電極與樣品以“球電極樣品球電極” 結構擺放,球電極直徑為 20 mm,試驗時電極和樣 品浸沒在 25 號變壓器油中以防止樣品表面的沿面閃絡。

             


            二、沿面閃絡電壓:


            分別以 2 000 V/s 和 100 V/s 升壓速度表征樣品 短時和長時電場作用下的沿面閃絡電壓,測試樣品 是直徑 100 mm、厚度 1 mm 的圓片,每種樣品測試 10 次,測試結果用威布爾對數分布顯示。圖 5 所示 為沿面閃絡電壓測試平臺,試驗電壓頻率是 50 Hz, 沿面閃絡電壓測試環境是在壓強 0.2 MPa 的 SF6氣 體中,測量環境溫度是 25 ℃。樣品與電極擺放結構 如圖 6 所示,電極是高 20 mm,直徑 20 mm 的不銹 鋼圓柱電極,電極邊緣為半徑 1 mm 圓角,極間距 為 5 mm。



            三、樣品的擊穿強度


            以2 000 V/s 和 100 V/s 的升壓速度分別測量樣 品在短時和長時電場作用下的擊穿強度。測試結果 用威布爾分布顯示,如圖11—圖12所示,并取63.2% 擊穿概率下的值作為擊穿強度的值進行分析。


            圖 11 顯示,2 000 V/s 升壓速度下,隨著氧化 鋁中 Na+質量分數的增加,樣品的擊穿強度先維持 穩定后逐漸下降。Na+質量分數為 0.02%~0.04%時, 擊穿強度相對穩定,Na+質量分數為 0.06%~0.12% 時,擊穿強度逐漸下降。實驗結果表明,在短時電 場作用下,Na+質量分數對樣品的擊穿強度影響較 小,Na+質量分數升高會降低樣品的擊穿強度。



            圖12 顯示,100 V/s 升壓速度下,隨著氧化鋁 中 Na+質量分數的增加,樣品的擊穿強度逐漸降低, 且降幅較大。Na+質量分數為 0.02%時,擊穿強度為 30.9 kV/mm;Na+質量分數為 0.12%時,擊穿強度為 25.4 kV/mm,擊穿強度下降了 5.5 kV/mm。對比發 現,長時電場作用下,氧化鋁中 Na+的存在,顯著 降低了樣品的擊穿強度。


            環氧復合絕緣材料樣品的擊穿是大量高能電 子碰撞破壞的結果,氧化鋁中隨著 Na+質量分數的 增加,樣品的體積電阻率下降,對電子注入的阻抗 減小,高壓電極發射的電子容易注入材料基體中, 碰撞破壞材料基體,導致樣品擊穿。長時電場作用 下,由于升壓速度慢,高壓電極發射的電子注入材 料基體中不斷碰撞材料基體,釋放大量的熱量,激發更多的電子參與碰撞破壞,進而導致樣品擊穿。


            短時和長時電場作用下,隨著氧化鋁中 Na+質 量分數的增加,樣品的擊穿強度最終均逐漸降低, 表明氧化鋁中 Na+的存在,對樣品擊穿強度不利, 應避免使用 Na+質量分數較高的氧化鋁填料。



            四、樣品的沿面閃絡電壓


            以2 000 V/s 和 100 V/s 的升壓速度,測量樣品 在短時和長時電場作用下的沿面閃絡電壓。測試結果 用威布爾分布顯示,如圖13—圖14 所示,并取63.2% 擊穿概率下的值作為沿面閃絡電壓值進行分析。


            圖13 中,2 000 V/s 升壓速度下,隨著 Na+質量 分數的增加,樣品的沿面閃絡電壓逐漸下降,Na+ 質量分數為 0.02%時,樣品的沿面閃絡電壓為 32.2 kV,Na+質量分數為 0.12%時,樣品的沿面閃 絡電壓為 30.6 kV/mm,下降了 1.6 kV,約 5%,下 降幅度較小。圖 14 中,100 V/s 升壓速度下,隨著 Na+質量分數的增加,樣品的沿面閃絡電壓逐漸下 降,Na+質量分數為 0.02%時,樣品的沿面閃絡電壓 為 33 kV,Na+質量分數為 0.12%時,樣品的沿面閃 絡電壓為 29.3 kV/mm,下降了 3.7 kV,約 11%,下降 幅度較大。此外,Na+質量分數為 0.02%~0.06%時, 長時電場作用下樣品的沿面閃絡電壓高于短時電場 作用下;Na+質量分數為 0.08%~0.12%時,長時電場 作用下樣品的沿面閃絡電壓低于短時電場作用下。

             

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