电压击穿试验仪介质介电特性介电能力

介质的介电特性，

如绝缘、

介电能力，

都是指在一定的电场强度范围内的材料的绝缘特性，介质只能在一定的电场强度以内保持这些性质。

当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。

这种现象称介电强度的破坏，或叫介质的击穿，与此相对应的“临界电场强度”称为介电强度，或称为击穿电场强度。

　　
但严格地划分击穿类型是很困难的，但为了便于叙述和理解，通常将击穿类型分为三种：

热击穿、

电击穿、

局部放电击穿。

而电击穿和局部放电击穿又统属于电击穿，所以我们常说介质击穿有两大类，一是热击穿，二是电击穿。

以上三种类型各有以下的特征

　　
　　1.热击穿：热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而产生热量，就是电势能转换为热量，当外加电压足够高时，就可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现*性损坏，这就是热击穿。

　　
　　2.电击穿：固体介质电击穿理论是在气体放电的碰撞电离理论基础上建立的。

大约在本世纪30年代，以A.VonHippel和Frohlich为代表，在固体物理基础上，以量子力学为工具，逐步建立了固体介质电击穿的碰撞理论，这一理论可简述如下：

　　
　　在强电场下，固体介质中可能因冷发射或热发射存在一些原始自由电子。

这些电子一方面在外电场作用下被加速，获得动能；

另一方面与晶格振动相互作用，把电场能量传递给晶格。

当这两个过程在一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；

当电子从电场中得到的能量大于传递给晶格振动的能量时，电子的动能就越来越大，至电子能量大到一定值时，电子与晶格振动相互作用导致电离产生新电子，使自由电子数迅速增加，电导进入不稳定阶段，击穿发生。
　　

　　3.此外还有化学击穿。电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。

例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。

结果电介质结构发生了变化，或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。

或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等，使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿，并逐渐扩展成*击穿。温度越高，电压作用时间越长，化学形成的击穿也越容易发生。

　　
　　但不管怎样，我认为所有的介质击穿均是因极化效应引起的。

　　
　　凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。

有些电介质的电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化：
　　
　　1原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；
　　
　　2原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；
　　
　　3具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。
　　
　　研究电介质宏观介电性质及其微观机制以及电介质的各种特殊效应的物理学分支学科。基本内容包括极化机构、标志介电性质的电容率与介质的微观结构以及与温度和外场频率间的关系、电介质的导热性和导电性、介质损耗、介质击穿机制等。此外，还有许多电介质具有的各种特殊效应。
　　
　　普遍规律：介质的击穿总是从电气性能zui薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性

试验仪器包括升压装置（手动或自动）、油杯和电极、搅拌装置（手动或自动）、数据输出装置（模拟仪表或数显打印机）、计时装置等，每一部分的异常都会使测定结果产生误差，全自动的仪器较好，在测定过程中基本上消除了人为因素的影响。
2．1．1　升压装置
　　升压装置的输出电压波形是否近似正弦波，输出电压是否与输出显示一致，对结果的准确性有很大影响，不同的测试仪器，其升压装置的性能必须确保符合标准的规定。升压装置的此项性能应由生产厂家在仪器的设计生产中予以保证，用户可在选购仪器时向生产厂家索要升压装置输出电压频谱分析和输出电压峰值的检测报告。
2．1．2　油杯和电极
　　电极的形状不同，电极周围空间的电场也截然不同，平板倒角形电极之间的电场可以大致看成是均匀电场，而球形和球盖形电极之间的电场为不均匀电场，绝缘油在不同电场中的表现也*不同。油杯的容量大小、电极浸入绝缘油的深浅都会给测定结果带来影响，为此相关标准中都有明确的规定。实践表明，电极的加工和装配水平、油杯的形状和材料等不同都会给测定结果带来明显的差异。
2．2　环境的影响
　　大气中的飘尘和水气不可避免地要混入待测油样中，从而使测定值偏低，因此标准中有油杯加防尘盖和尽快完成测定的提法，有条件的话，应尽可能在有空调的洁净、干燥的试验室内进行测定，尤其是在我国南方潮湿多雨的季节和北方沙尘较大的季节，防止环境条件对测定结果的影响。
3　对试验结果的分析判断
3．1　试验数据的分散性
　　一个绝缘油油样6次击穿电压试验的测定值，其分散性是较大的，根本原因在于击穿瞬间两个电极之间的电场分布状态和绝缘油中所含杂质的分布状态都是随机的。数据处理中，不论6个数据分散性有多大统统进行平均，或者按照数处理原则舍弃离散值再进行平均，都不十分合适。笔者认为，有些仪器使用说明中建议当6个数据的标准差s≥10kV（电极距离2．5 mm）时重新取样测定，这一提法值得推荐。较准确地说，我们测得的击穿电压值只是说明该绝缘油在平均值附近发生电击穿的概率zui大，偏离此点较多的过高值和过低值出现电击穿的概率较低，并不是说该绝缘油在此点一定被击穿。选择击穿电压值较集中的范围，取不少于6个测定值的平均值作为测定结果是较为合理的，这样更能较真实地反映绝缘油的平均被污染水平。
3．2　试验数据的准确性
　　得到准确可靠的绝缘油击穿电压值，是击穿电压试验的zui终目的。若对试验结果产生怀疑，建议用下述办法处理：
　　a）检验升压装置输出电压波形和幅值。此项工作一般生产厂家都已做了，在正常使用中发生变化的可能性不大，在使用中若没有发生明显的损坏，由此引起的误差可能性很小。
　　b）在测得值介于合格与不合格之间时，采用对比试验的方法，验证油杯和电极对结果的影响，即同时在不同的试验室，用不同的电极和油杯测定同一油样，在确保两对电极间距离都是（2．5±0．1）mm的前提下，测定值较高的应更接近于真值。这是因为只有电极间距离过大才会使绝缘油的击穿电压测定值的误差为正误差，其余各种影响因素，包括电极形状、加工精度和表面状态，油杯的材料、形状等，都会使测定值出现负误差，即测得结果小于真值。
4　结束语
　　综上所述，由于影响击穿电压测定的因素较为复杂，人为作一些严格的规定，统一测定方法，继这样将可以大大提高我国绝缘油击穿电压测定的技术水平。