低壓電器的介電強(qiáng)度和絕緣電阻性能分析與測量

重要性

在低壓電器產(chǎn)品的技術(shù)性能中的介電強(qiáng)度和絕緣電阻兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)很重要,兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)直接反映儀器的絕緣性能或儀器的安全性能。介電強(qiáng)度是電介質(zhì)所能承受的最大電場強(qiáng)度,是衡量絕緣材料和電氣設(shè)備的一項(xiàng)重要性能和質(zhì)量指標(biāo)。在正常工作電壓下,規(guī)定電器的產(chǎn)品應(yīng)不失去其良好的絕緣性能，如能通過標(biāo)準(zhǔn)要求的絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)，則認(rèn)為低壓電器的產(chǎn)品滿足絕緣介電性能要求。絕緣介電強(qiáng)度測量是在相互絕緣的部件之間或絕緣部件與地之間，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)施加規(guī)定的電壓以此來確定電氣產(chǎn)品在額定電壓下是否安全工作，能否耐受由于開關(guān)、浪涌及其它類似現(xiàn)象所導(dǎo)致的過電壓的能力,從而評(píng)定低壓電器的產(chǎn)品絕緣材料或絕緣間隙是否合適。如果產(chǎn)品有缺陷,則在施加試驗(yàn)電壓后,會(huì)產(chǎn)生擊穿放電或損壞。絕緣電阻用來決定絕緣系統(tǒng)初始質(zhì)量及環(huán)境條件可能造成的任何降低絕緣的預(yù)兆,絕緣電阻隨溫度上升和電壓增加而迅速地下降,同時(shí)絕緣電阻的測量必須在規(guī)定的溫度和濕度下進(jìn)行,因?yàn)楣潭ń^緣材料的絕緣電阻隨溫度和濕度的升高而變化。絕緣的電氣強(qiáng)度、電阻系數(shù)是絕緣材料的基本性能。由于絕緣材料應(yīng)用場合的不同，對(duì)絕緣材料的要求也不相同。在一般情況下,絕緣材料可分為兩類:

(1)高壓絕緣。它應(yīng)用于高壓變壓器、高壓電纜、高壓電容器、高壓電機(jī)、高壓電器等。

(2)低壓絕緣。它應(yīng)用于低壓電機(jī)、低壓電器、弱電工程等方面。對(duì)于高壓絕緣,無論是固體或液體的絕緣材料,都要承受很高的脈沖電壓。

對(duì)于低壓絕緣一般不承受脈沖電壓，而只承受長時(shí)間的交變電壓或直流電壓,由于工作電壓低,只能在絕緣有裂縫或存在孔隙時(shí)才發(fā)生絕緣擊穿的現(xiàn)象。低壓絕緣還可以承受較大的機(jī)械應(yīng)力和溫度、濕度的影響。

介電強(qiáng)度技術(shù)性能測量分析

通常條件下電氣絕緣體是不導(dǎo)電的,當(dāng)它的絕緣性能將遭到破壞,從而變成導(dǎo)電的了,因此施加在電氣絕緣材料上的工作電壓必須低于能引起材料破壞的電壓,造成材料擊穿放電的最小電壓值稱為擊穿電壓。

低壓電器應(yīng)能承受頻率為 50Hz和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的耐受電壓,歷時(shí) 1min 而無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象,則認(rèn)為絕緣介電強(qiáng)度為合格。用耐壓測量儀對(duì)低壓電器的介電強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn),首先調(diào)整耐壓測量儀的輸出需要的交直流試驗(yàn)電壓和設(shè)定擊穿報(bào)警電流。在試驗(yàn)中,被試驗(yàn)的低壓電器設(shè)備在要求試驗(yàn)電壓作用下達(dá)到規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，耐壓測量儀自動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓,一旦超過設(shè)定的擊穿電流,出現(xiàn)擊穿,耐壓測量儀能夠自動(dòng)切斷輸出電壓并同時(shí)報(bào)警,以確定被試驗(yàn)設(shè)備能否承受規(guī)定的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓。通常試驗(yàn)的時(shí)間為 10s~1min間,試驗(yàn)的時(shí)間1min,是指短時(shí)間試驗(yàn)的一種形式，在這試驗(yàn)中電壓逐漸開高所在 1min內(nèi)維持電壓不變。在試驗(yàn)時(shí),通常是加到約為擊穿電壓一半的數(shù)值后,再開始逐級(jí)升壓。

對(duì)于在直流耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí),因?yàn)椴淮嬖陔娙蓦娏?故其絕緣表面也沒有顯著的電壓降，因此不論離接地點(diǎn)多遠(yuǎn)，導(dǎo)體和絕緣表面之間電位差都是相當(dāng)高的，這樣就能使遠(yuǎn)離接地部分的端部絕緣弱點(diǎn)也能擊穿。因此,直流耐壓試驗(yàn)也是一種重要的實(shí)驗(yàn),對(duì)于一些難予發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷,具有良好的檢出效果。在試驗(yàn)時(shí)可以在連續(xù)升壓與逐級(jí)升壓下進(jìn)行。

對(duì)于交流耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的最一有效和最直接的方法,它可以判定電氣設(shè)備是否繼續(xù)運(yùn)行,也是保證電氣設(shè)備絕緣水平,避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。電氣設(shè)備的絕緣不良狀況一般可分兩種:

(1)普遍性劣化,電氣設(shè)備在長期運(yùn)行中,絕緣受到高溫、電場和振動(dòng)的影響,而使絕緣逐漸陳舊和老化。

(2)電氣設(shè)備的絕緣存在局部性缺陷對(duì)于上述兩種缺陷,若進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),就能有效的檢出缺陷，對(duì)于局部性缺陷的發(fā)現(xiàn)更為有效。

因?yàn)榻涣髂蛪涸囼?yàn)所取的電壓遠(yuǎn)比運(yùn)行電壓高，對(duì)于不良絕緣來講是一種破壞性試驗(yàn),因此在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)之前,必須先對(duì)設(shè)備的絕緣電阻、流參數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測定,以判定被測設(shè)備是否能承受耐壓試驗(yàn)時(shí)的電壓。若設(shè)備的絕緣情況不良(受潮或局部缺陷等),需要進(jìn)行處理后再做耐壓試驗(yàn)。

絕緣電阻測量方法分析

絕緣材料在外加電壓作用下呈現(xiàn)導(dǎo)電的性能因此，施加在絕緣試樣的直流電壓和通過的它的總電導(dǎo)電流之比稱為絕緣電阻，絕緣電阻取決于體積電阻和表面電阻。

用 絕緣電阻測試儀的500V電壓檔測量低壓電器的線與機(jī)殼之間的冷態(tài)、熱態(tài)、濕熱態(tài)絕緣電阻,測量的結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。絕緣材料的電阻系數(shù),無論是體積電阻或表面電阻,一般總是很高的,因此在測量絕緣電阻的回路中流過的電流就很小。如果在測量技術(shù)上稍不注意防止外來的干擾和漏電，則其測量結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。絕緣材料的絕緣電阻隨著材料所處的環(huán)境以及測量條件的不同可以發(fā)生很大變化,為了提高測量的準(zhǔn)確度,防止于擾與漏電,規(guī)定被測產(chǎn)品的測量條件。

影響絕緣電阻測量因素有:

(1)溫度和濕度的影響。因?yàn)楣腆w的絕緣材料的絕緣電阻隨溫度和濕度的升高而下降,特別是體積電阻隨溫度改變而變化非常大，表面電阻幾乎隨濕度的變化立即變化。在這兩種情況下,變化都是指數(shù)式的。所以,絕緣電阻的測量必須在規(guī)定的溫度和濕度下進(jìn)行。

2)絕緣材料在制造、加工和測量等過程中可產(chǎn)生靜電,電阻越高越易產(chǎn)生靜電,影響測量的準(zhǔn)確度,因此,在測量絕緣材料的電阻時(shí),應(yīng)該徹一底的放電后再進(jìn)行測量。

作用

在低壓電器產(chǎn)品介電強(qiáng)度和絕緣電阻性能的測量中,根據(jù)實(shí)際的使用情況,絕緣材料往往要受到熱、氧化、潮濕、振動(dòng)和溫度的周期變化而引起的熱脹冷縮,以及在高電場作用下發(fā)生電暈放電等因素的影響,因此在測量中,采用人工模擬的方法來達(dá)到測量的目的。常用的絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)一般采用50Hz正弦波交流電,為工頻耐壓試驗(yàn),或稱介質(zhì)耐電壓試驗(yàn),而絕緣電阻測量均采用直流電。通過儀器絕緣性能的測量能發(fā)現(xiàn)儀器在設(shè)計(jì)上的問題，從而保證儀器的安全性能指標(biāo)符合要求。