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電壓擊穿試驗儀介質介電特性介電能力
閱讀：1987發布時間：2016-9-8
介質的介電特性，
如絕緣、
介電能力，
都是指在一定的電場強度范圍內的材料的絕緣特性，介質只能在一定的電場強度以內保持這些性質。
當電場強度超過某一臨界值時，介質由介電狀態變為導電狀態。
這種現象稱介電強度的破壞，或叫介質的擊穿，與此相對應的“臨界電場強度”稱為介電強度，或稱為擊穿電場強度。
但嚴格地劃分擊穿類型是很困難的，但為了便于敘述和理解，通常將擊穿類型分為三種：
熱擊穿、
電擊穿、
局部放電擊穿。
而電擊穿和局部放電擊穿又統屬于電擊穿，所以我們常說介質擊穿有兩大類，一是熱擊穿，二是電擊穿。
以上三種類型各有以下的特征
1.熱擊穿：熱擊穿的本質是處于電場中的介質，由于其中的介質損耗而產生熱量，就是電勢能轉換為熱量，當外加電壓足夠高時，就可能從散熱與發熱的熱平衡狀態轉入不平衡狀態，若發出的熱量比散去的多，介質溫度將愈來愈高，直至出現*性損壞，這就是熱擊穿。
2.電擊穿：固體介質電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎上建立的。
大約在本世紀30年代，以A.VonHippel和Frohlich為代表，在固體物理基礎上，以量子力學為工具，逐步建立了固體介質電擊穿的碰撞理論，這一理論可簡述如下：
在強電場下，固體介質中可能因冷發射或熱發射存在一些原始自由電子。
這些電子一方面在外電場作用下被加速，獲得動能；
另一方面與晶格振動相互作用，把電場能量傳遞給晶格。
當這兩個過程在一定溫度和場強下平衡時，固體介質有穩定的電導；
當電子從電場中得到的能量大于傳遞給晶格振動的能量時，電子的動能就越來越大，至電子能量大到一定值時，電子與晶格振動相互作用導致電離產生新電子，使自由電子數迅速增加，電導進入不穩定階段，擊穿發生。
3.此外還有化學擊穿。電介質中強電場產生的電流在例如高溫等某些條件下可以引起電化學反應。
例如離子導電的固體電介質中出現的電解、還原等。
結果電介質結構發生了變化，或者是分離出來的物質在兩電極間構成導電的通路。
或者是介質表面和內部的氣泡中放電形成有害物質如臭氧、一氧化碳等，使氣泡壁腐蝕造成局部電導增加而出現局部擊穿，并逐漸擴展成*擊穿。溫度越高，電壓作用時間越長，化學形成的擊穿也越容易發生。
但不管怎樣，我認為所有的介質擊穿均是因極化效應引起的。
凡在外電場作用下產生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現象稱為電極化，能產生電極化現象的物質統稱為電介質。電介質的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。
有些電介質的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發生極化過程，也歸入電介質。通常情形下電介質中的正、負電荷互相抵消，宏觀上不表現出電性，但在外電場作用下可產生如下3種類型的變化：
1原子核外的電子云分布產生畸變，從而產生不等于零的電偶極矩，稱為畸變極化；
2原來正、負電中心重合的分子，在外電場作用下正、負電中心彼此分離，稱為位移極化；
3具有固有電偶極矩的分子原來的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電場作用下，各個電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉向極化。
研究電介質宏觀介電性質及其微觀機制以及電介質的各種特殊效應的物理學分支學科。基本內容包括極化機構、標志介電性質的電容率與介質的微觀結構以及與溫度和外場頻率間的關系、電介質的導熱性和導電性、介質損耗、介質擊穿機制等。此外，還有許多電介質具有的各種特殊效應。
普遍規律：介質的擊穿總是從電氣性能zui薄弱的缺陷處發展起來的，這里的缺陷可指電場的集中，也可指介質的不均勻性
試驗儀器包括升壓裝置（手動或自動）、油杯和電極、攪拌裝置（手動或自動）、數據輸出裝置（模擬儀表或數顯打印機）、計時裝置等，每一部分的異常都會使測定結果產生誤差，全自動的儀器較好，在測定過程中基本上消除了人為因素的影響。
2．1．1 升壓裝置
升壓裝置的輸出電壓波形是否近似正弦波，輸出電壓是否與輸出顯示一致，對結果的準確性有很大影響，不同的測試儀器，其升壓裝置的性能必須確保符合標準的規定。升壓裝置的此項性能應由生產廠家在儀器的設計生產中予以保證，用戶可在選購儀器時向生產廠家索要升壓裝置輸出電壓頻譜分析和輸出電壓峰值的檢測報告。
2．1．2 油杯和電極
電極的形狀不同，電極周圍空間的電場也截然不同，平板倒角形電極之間的電場可以大致看成是均勻電場，而球形和球蓋形電極之間的電場為不均勻電場，絕緣油在不同電場中的表現也*不同。油杯的容量大小、電極浸入絕緣油的深淺都會給測定結果帶來影響，為此相關標準中都有明確的規定。實踐表明，電極的加工和裝配水平、油杯的形狀和材料等不同都會給測定結果帶來明顯的差異。
2．2 環境的影響
大氣中的飄塵和水氣不可避免地要混入待測油樣中，從而使測定值偏低，因此標準中有油杯加防塵蓋和盡快完成測定的提法，有條件的話，應盡可能在有空調的潔凈、干燥的試驗室內進行測定，尤其是在我國南方潮濕多雨的季節和北方沙塵較大的季節，防止環境條件對測定結果的影響。
3 對試驗結果的分析判斷
3．1 試驗數據的分散性
一個絕緣油油樣6次擊穿電壓試驗的測定值，其分散性是較大的，根本原因在于擊穿瞬間兩個電極之間的電場分布狀態和絕緣油中所含雜質的分布狀態都是隨機的。數據處理中，不論6個數據分散性有多大統統進行平均，或者按照數處理原則舍棄離散值再進行平均，都不十分合適。筆者認為，有些儀器使用說明中建議當6個數據的標準差s≥10kV（電極距離2．5 mm）時重新取樣測定，這一提法值得推薦。較準確地說，我們測得的擊穿電壓值只是說明該絕緣油在平均值附近發生電擊穿的概率zui大，偏離此點較多的過高值和過低值出現電擊穿的概率較低，并不是說該絕緣油在此點一定被擊穿。選擇擊穿電壓值較集中的范圍，取不少于6個測定值的平均值作為測定結果是較為合理的，這樣更能較真實地反映絕緣油的平均被污染水平。
3．2 試驗數據的準確性
得到準確可靠的絕緣油擊穿電壓值，是擊穿電壓試驗的zui終目的。若對試驗結果產生懷疑，建議用下述辦法處理：
a）檢驗升壓裝置輸出電壓波形和幅值。此項工作一般生產廠家都已做了，在正常使用中發生變化的可能性不大，在使用中若沒有發生明顯的損壞，由此引起的誤差可能性很小。
b）在測得值介于合格與不合格之間時，采用對比試驗的方法，驗證油杯和電極對結果的影響，即同時在不同的試驗室，用不同的電極和油杯測定同一油樣，在確保兩對電極間距離都是（2．5±0．1）mm的前提下，測定值較高的應更接近于真值。這是因為只有電極間距離過大才會使絕緣油的擊穿電壓測定值的誤差為正誤差，其余各種影響因素，包括電極形狀、加工精度和表面狀態，油杯的材料、形狀等，都會使測定值出現負誤差，即測得結果小于真值。
4 結束語
綜上所述，由于影響擊穿電壓測定的因素較為復雜，人為作一些嚴格的規定，統一測定方法，繼這樣將可以大大提高我國絕緣油擊穿電壓測定的技術水平。
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