[科普中国]-绝缘强度

简介

通常，电力设备的绝缘强度用击穿电压表示；而绝缘材料的绝缘强度则用平均击穿电场强度，简称击穿场强来表示。击穿场强是指在规定的试验条件下，发生击穿的电压除以施加电压的两电极之间的距离。绝缘强度通常以试验来确定。绝缘强度随绝缘的种类不同而有本质上的差别。

分类内绝缘电力设备内部的绝缘。包括固体介质、液体介质或气体介质的绝缘以及由不同介质构成的组合绝缘。外部大气条件对内绝缘基本没有影响。但材料的老化、高温、连续加热以及受潮等因素对内绝缘的绝缘强度有不利的影响。内绝缘若发生击穿，一般说来，它的绝缘强度是不能自行恢复的。

外绝缘在直接与大气相接触的条件下工作的电工设备的各种不同形式的绝缘。包括空气间隙和电力设备固体绝缘的外露表面。外绝缘在放电停止后，其绝缘强度通常能迅速地完全恢复并与重复放电的次数无关。外绝缘的绝缘强度与外部大气条件密切相关。

在固体绝缘和空气的交界面上的沿面放电发展成贯穿性的空气击穿称闪络。在一定的试验条件下，使外绝缘表面刚好发生闪络所需的电压值称临界闪络强度。

伏秒特性是指在冲击电压波形一定的前提下，绝缘的冲击放电电压与相应的放电时间的关系曲线。它由试验确定。工程中用以表示绝缘在冲击电压作用下的击穿特性。

外绝缘的绝缘强度和外部大气条件密切相关，受大气温度、压力、湿度等气象条件和脏污状况等多种因素的影响。国际电工委员会规定标准大气状态为:气压1013毫巴（1巴=105帕）,温度20℃，绝对湿度11克/米3,并规定了大气状态不同时外绝缘放电电压相互间的换算方法。非标准大气状态下的实测电压值，应换算到标准大气状态下的电压值；反之，应用标准大气状态下的电压值时，应换算到试验或运行中大气状态下的电压值。1

临界闪络强度在固体绝缘和空气的交界面上的沿面放电发展成贯穿性的空气击穿称闪络。在一定的试验条件下，使外绝缘表面刚好发生闪络所需的电压值称临界闪络强度。有时闪络强度用平均闪络场强来表示。它是指在规定的试验条件下，用发生闪络的电压除以沿两种介质交界面的泄漏距离或两电极间的垂直距离所得的商。试验条件分为干燥状态、淋雨状态和脏污状态等几类。在这几种状态下得到的临界闪络强度分别简称为干闪强度、湿闪强度和污闪强度。由于介质分界面上的电压分布不均匀，沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。淋雨状态比干燥状态时的闪络电压低，在潮湿脏污的条件下沿面闪络电压会更明显降低。1

伏秒特性电工设备绝缘除承受长期工作电压的作用外，还承受暂态过电压的作用。过电压可分为两大类。一类是由于设备遭受雷击造成的或在设备附近发生雷击而感应产生的过电压；另一类是由于电力系统中的操作或发生事故或发生谐振而引起的过电压。过电压的作用时间很短，但过电压的数值却大大超过正常工作电压。

放电的发展需一定时间，在持续电压作用下，放电时延对放电电压没有影响；但对于作用时间很短的冲击电压，放电时延的影响则不能忽略。工程中用伏秒特性来表示绝缘在冲击电压作用下的击穿特性。伏秒特性是指在冲击电压波形一定的前提下，绝缘的冲击放电电压与相应的放电时间的关系曲线。

伏秒特性由试验确定，其方法为：保持冲击电压波形不变，逐级升高电压。电压较低时，击穿发生在波尾；电压甚高时,放电时间减至很小,击穿可发生在波头。在波尾击穿时，以冲击电压的幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。在波头击穿时,还以放电时间为横坐标,但以击穿时的电压为纵坐标。在电压较高时完成放电所需时间较短，在电压较低时完成放电所需时间较长。典型的伏秒特性曲线如图所示。图中细线代表冲击电压波形，粗线代表伏秒特性曲线。1

测试标准对于标称电压120V的产品，除了电刀之外，UL标准绝缘耐压测试的测试电压通常是1000V，时间为1分钟。如果产品带有一个大于1/2HP的电机，测试电压则是1000V加上两倍的额定电压(例如：对于标称120V的产品，其两倍的额定电压是240V，测试电压为1240V)。而IEC标准所要求的测试电压并没有因产品功率的大小不同而进行区分。(基本绝缘：测试电压为1000V)。

在进行绝缘耐压测试之前，应设置测试设备的跳闸电流灵敏度。UL和IEC标准对此的具体设置是不同的。UL是使用一个已校准的120kΩ电阻，连接到未带负载的测试设备的输出端来设置灵敏度。因此，对于承受1000V耐压测试的产品，跳闸电流应为8.3mA。 在IEC要求中，跳闸电流不会通过外部的电阻来校准，而是根据IEC60335-1，基于测试设备变压器的短路和释放能量来获得。因此，对于标称电压120V的产品，跳闸电流为100mA。 概括来说，对于厨房小家电，UL绝缘耐压测试的测试电压是基于额定电压和功率，而IEC电气强度测试则是基于额定电压和绝缘类型。2