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擊穿試驗擊穿試驗
高壓電氣試驗具體就是試驗設備絕緣性能的好壞以及設備的運行狀態等等。檢驗電氣設備絕緣耐受工頻電壓作用能力的試驗。對220kv及以下電氣設備也用它來檢驗絕緣耐受操作過電壓,暫時過電壓的能力。試驗時,按規定將被試品接入試驗迴路,逐步升高電壓至標準規定的額定工頻耐受電壓值,保持1min,然後迅速、均勻地降壓到零,在規定的時間內,被試品絕緣未發生擊穿或表面閃絡,則認為通過了該項試驗。工頻交流試驗所施電壓高出電氣設備額定工作電壓,通過這一試驗可以發現很多絕緣缺陷,尤其對局部缺陷更為有效。

1 擊穿試驗 -試驗項目

變壓器試驗項目很多:一般有能力的情況下有以下項目
1、吸收比和極化指數的試驗
2、介質損耗和電容試驗
3、直流泄漏電流試驗
4、變比、極性試驗
5、空載損耗和負載損耗試驗
6、直流電阻試驗
7、分接開關的過渡電阻和過渡時間以及波形試驗
8、交流耐壓試驗
9、繞組變形試驗
10、變壓器油試驗

2 擊穿試驗 -分類

1、衝擊電壓擊穿:衝擊電壓作用下的氣體介質擊穿現象。衝擊電壓可分兩類:一類是雷電衝擊電壓,其標準波形為1.2/50,是模擬雷閃放電時造成的雷電過電壓;一類是操作衝擊電壓,標準波形為250/2500或波前時間為2000~3000的衰減振蕩波,為模擬開關操作或系統故障時產生的操作過電壓(見過電壓)。不同電極形狀空氣間隙的雷電衝擊擊穿電壓如圖3所示。由於衝擊擊穿電壓有隨機分散性,一般取50%概率的數值。衝擊擊穿電壓與試驗電壓極性和電極形狀有關。衝擊電壓擊穿可以發生在波前或波尾部分,視電壓高低而定。電壓越高,擊穿時延越短。擊穿電壓與時延的關係曲線常稱伏秒特性(見絕緣強度)。它對電力系統的絕緣配合有重要意義。同樣,由於作用時間的影響,操作衝擊電壓下間隙擊穿電壓比雷電衝擊電壓下的低。而在一些高功率脈衝裝置產生的幾十納秒脈衝電壓下,間隙擊穿電壓則高得多。

擊穿試驗長間隙擊穿
2、長間隙擊穿:長空氣間隙產生放電導致的擊穿。長間隙一般指數米或十數米的放電間隙。隨著輸電電壓的不斷提高(由高壓→超高壓→特高壓),如何確定架空輸電線路和變電所的空氣絕緣距離,已成為高電壓技術中的課題。為此,必須研究長空氣間隙的擊穿特性。電力系統中,除正常運行的工頻電壓外,還要承受雷閃和操作引起的過電壓。后兩種電壓波形是脈衝式的。長間隙擊穿電壓主要靠試驗方法決定,需要規模很大的試驗設備,費用很高。

3、電介質擊穿:在強電場作用下,電介質喪失電絕緣能力的現象。分為固體電介質擊穿、液體電介質擊穿和氣體電介質擊穿3種。

固體電介質擊穿導致擊穿的最低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中,擊穿電壓與介質厚度之比稱為擊穿電場強度(簡稱擊穿場強,又稱介電強度)。它反映固體電介質自身的耐電強度。不均勻電場中,擊穿電壓與擊穿處介質厚度之比稱為平均擊穿場強,它低於均勻電場中固體介質的介電強度。固體介質擊穿后,由於有巨大電流通過,介質中會出現熔化或燒焦的通道,或出現裂紋。脆性介質擊穿時,常發生材料的碎裂,可據此破碎非金屬礦石。

固體電介質擊穿有3種形式:電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。電擊穿是因電場使電介質中積聚起足夠數量和能量的帶電質點而導致電介質失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下,電介質內部熱量積累、溫度過高而導致失去絕緣能力。電化學擊穿是在電場、溫度等因素作用下,電介質發生緩慢的化學變化,性能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力。固體電介質的化學變化通常使其電導增加,這會使介質的溫度上升,因而電化學擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時間對電擊穿的影響小,對熱擊穿和電化學擊穿的影響大;電場局部不均勻性對熱擊穿的影響小,對其他兩種影響大。

液體電介質擊穿純凈液體電介質與含雜質的工程液體電介質的擊穿機理不同。對前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論,對後者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質分界面的放電現象稱為液體電介質中的沿面放電。這种放電不僅使液體變質,而且放電產生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質內產生氣泡。經多次作用會使固體介質出現分層、開裂現象,放電有可能在固體介質內發展,絕緣結構的擊穿電壓因此下降。脈衝電壓下液體電介質擊穿時,常出現強力氣體衝擊波(即電水錘),可用於水下探礦、橋墩探傷及人體內臟結石的體外破碎。

氣體電介質擊穿在電場作用下氣體分子發生碰撞電離而導致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多,主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質及狀態等。氣體介質擊穿常見的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、衝擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負電性氣體擊穿等。空氣是很好的氣體絕緣材料,電離場強和擊穿場強高,擊穿后能迅速恢復絕緣性能,且不燃、不爆、不老化、無腐蝕性,因而得到廣泛應用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設計依據(高壓輸電線應離地面多高等),需進行長空氣間隙的工頻擊穿試驗。

4、工頻電壓擊穿:工頻交流電壓作用下的氣體介質擊穿。在均勻電場(見不均勻電場)的間隙中,工頻擊穿電壓和直流擊穿電壓相等。在極不均勻電場的間隙中(如棒-板間隙),擊穿總是發生在棒電極處於正極性的狀態,因而交流擊穿電壓幅值與正極性棒對負極性板間隙的直流擊穿電壓相近。棒-板空氣間隙的交流平均擊穿場強為Eа≈4.8kV/cm,與上述E+很接近。為提供高電壓輸電線或變電所空氣間隙距離的設計依據,近年來很多人研究長空氣間隙的工頻擊穿電壓(見長間隙擊穿)。圖2為1~10m間隙距離的擊穿電壓曲線。圖中,曲線1、2是棒-棒電極間隙,上棒電極均為5m,下棒電極分別為6m及3m,兩者的擊穿電壓稍有差異。這是因為曲線2的下棒電極短,大地的影響大。曲線3是棒-地間隙的擊穿電壓,它比棒-棒間隙的數值低許多,並且有「飽和」的趨勢。這些試驗是在室內進行的,後來由戶外試驗說明,並未出現「飽和」現象。「飽和」現象是由於試驗室牆的影響引起的。進行長間隙的試驗需要很大的試驗室,投資很多。因此許多人在研究用理論模型計算或試驗模擬來代替實際尺寸的試驗。

3 擊穿試驗 -相關詞條

電壓擊穿電器
物理機械冶金


參考資料
[1]:圖片http://image.baidu.com/i?tn=baiduimage&ct=201326592&lm=-1&cl=2&word=%BB%F7%B4%A9%CA%D4%D1%E9
[2]:百度http://www.baidu.com/s?cl=3&wd=%BB%F7%B4%A9%CA%D4%D1%E9

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