有关电缆电压试验中的“假击穿”现象探讨

在电缆电压试验中，经常会由于“假击穿”现象而造成误判，进而影响工 作的正常进行。为了深入了解，本文主要针对有关电缆电压试验中的“假击穿”现 象进行了简单分析和探讨。

高压耐压试验是保证电缆电压产品质量的一个关键环节，其检测结果，决定着 电压电缆的合格性。但是，在试验时，极易发生假击穿现象。因此，对有关电缆电 压试验中的“假击穿”现象探讨有其重要的现实意义。

一、“假击穿”现象发生机理

击穿机理从微观角度来分析：在低电压时，如 1000V 时，电流过大甚至在击穿 碳化以后就会变成导体，尤其是在绝缘工具的高压耐压实验，持续增加电压到它耐 受电压的 1.5 到 2 倍，在这个过程中如果听到啪的一声放电的声音，就是被高压击 穿，断电以后你会看到被测物上有一个或几个针眼大的圆眼儿，这就是击穿的真接 表现。另外，高电压致使绝缘体的原子重新排列，绝缘材料的原子是由原子核和电 子组成且保持一定的稳定性，外加电压达到一定值时，会夺取原子外部电子，改变 其电子排布，破坏其稳定性，形成击穿。

在电缆电压试验中，经常会由于“假击穿”现象而造成误判，为此，我们在这 里简单说明一下“假击穿”现象发生机理：

由于电线电缆是有一定的电容的，可以知道，该电容有两个电极，一般而言，造成“假击穿”的现 象的原因主要有以下两种情况：一方面，是由于在通过电流较大时，随外加反向电 压增加，使内部电场过强，破坏共价键而把电子强行拉出，产生大量的电子空穴 对，使少数载流子急剧上升而击穿，从而发生假击穿现象，另一方面，是由于高压 试验时，设备的动作电流较小，强电场使电子高速运动与原子碰撞，产生新的电子 空穴对，连锁反应引起载流子数目剧增而假击穿，因此，在试验时，为了避免对假 击穿的误判，需要调整电流的数值。

二、假击穿故障分析

首先，在高压试验时，可能在电源和电压的作用下，某些部件无法启动，而且 发生了假击穿现象。如 220v 下，在接通电源后，用万用表测得 5v 待机电源电压正 常，开关线和电源线以及电压正常，无法启动，再接上调压变压器，调到 110v， 电源启动，12V，5v，3.3v 电压正常，接上电阻测试，带负载能力也没问题。说明 电源大部分是好的，接着慢慢提高电压，在达到到了 170v 左右，电源自己关闭， 重复多次，发现电源只能运行于 100v-170v，这极有可能是由于电源的问题所造成 的。

其次，在主控的供电正常的情况下，也可以是由于监控故障，保护器发生了故 障，为此，需要测量一下主控装置是否正常，然后换掉光耦，检查芯片及其周边的 电容，同时，测一下主开关管，进而来确定是否为假击穿。

第三，除了要检查串联开关电源以外，还要去掉假负载接高压包开机,可控硅 又击穿,开机瞬间主电压升高到 160 伏,判断是否正常，如果不正常，需要进行检 修。在具体实施时，从以下方面入手：一、接假负载开机监测 15 分钟,主电压保持 在 120 伏不变,但接入高压以后,主电压马上升高,可知这不是开关电源的问题，可 以推断是由行输出部分的故障，同样，也包括行输出变压器；二、查行变各脚是否 脱焊，行管各极电压是否正常，逆程电容有无击穿或变值，视放电路聚焦和控制电 压。

此外，对电源管击穿现象进行检查，换后接假负载，然后调整电压输出的电位 器，检查主电源电压是否有变化，若是有变化，查驱动总分，若是没有变化，查稳 压部分，同时，检修电源时，最好接一个调压器，换开关管后，用调压器把电压调 到 100V 左右，将电压渐渐渐地调高，看电源是否能够正常工作，换掉电源，进行 确定假击穿现象。

三、电线电缆试验

1.电容估算与确定

在电线电缆试验时，整个模块的电容估算与确定是一个非常重要的问题。一般 通过万用表测试，并且要根据电路图进行精确的计算，但是一定要在保证知道内部 电路的前提下，去估算，以保证估算的正确性。在电缆线路中，电容电流估算主要 通过以下公式来完成：

IC=0.1UeL 其中，Ue 是相电压（KV） L 是长度（公里）

电机的启动电容容量大小,有经验公式可供估算。在这里所指的经验数据我们 通过举例说明：电机不超过 200W,启动电容不会超过 100uF,如果运转电容,可以选 择若干个数值通电试验，以确定哪个电容的容量下整机电流最小,则该电容的容量 就是最佳数值。当然还要结合电容容量的经验计算公式来进行验证，从而保证其结 果的可靠性。电容器的容量可以通过 C=35000I/2PUfcos&算出，如：

I=250W/220V=1.2AC=35000x1.2/2x1x50x220X0.8=24uf，所以，可以选择 350V30uf 的电容，而工作电容 C1=1950×IN/U1/COSφ，在起动电容时，一般为工作电容的 1-4 倍，可根据起动时负载大小来选。一般 1kW 以下不加起动电容，直接加工作电 容就可以。

另外，在实际应用中，由于电缆的型号不同，再加上电缆之间并不是一条线相 连，而是有分支的树状连接起来，为此，在计算电容电流时，需要对整个线路的结 构图进行分可析，从而确定计算结果。但是好使这样，电容的计算结果准确性也不 够，只是属于估算，要想确切掌握电容的大小，实测是好的方法；在计算时一定 要将系统内所有电缆的长度加起来，两根或多根并列运行的电缆，要按两根或多根 统计，通过正确估算电容，正确判断假击穿现象。

2.动作电流选择与控制

动作电流的选择与控制是电线电缆试验的一个关键环节。试验设备限定动作电流是 可调的，有 100mA、300mA、500mA，对应的不动作电流，其对应不同的电阻值。假 如设备的额定工作电流为 75A，试验设备限定动作的动作电流应该如何选择，具体 可以从以下方面入手：

首先，由于电线电缆允许的载流量是电线电缆在特定环境温度（25 摄氏 度）、没有穿管、温度没有升高的条件下的允许载流量。例如 16 平方毫米的铝 线，它允许的载流量最大可以达到 80A，但是在实践中，一旦当环境温度超过 25 度，那么就要降容使用，乘以系数 0.9，这时候允许的最大载流量只有 80×0.9＝ 72A，若是发生击穿，那么就要乘以系数 0.8，那么这时就是 80×0.8＝64A，如果 温度又提高，又发生击穿，那么就要乘以 0.9×0.8，那么载流量就是 80×0.9× 0.8＝57.6A。因此，要考虑实际使用过程中，环境温度及线路铺设的情况，要保证 有足够的余量，避免电线电缆出现过度使用，提前老化，避免假击穿现象。

其次，正好我们所知，变频器输出给点击的电流是设备所带负载的大小确定 的，若输送带负载是恒转矩负载，不论点击的转速多大，其电流基本不变，转速 高，输出功力高，转速低，输出功率低。随着电流加速，相应提高频率和电压，起 动电流被限制在 150%额定电流以下。与此同时，对于启动电流的限定，随电压增 加应该有所下降，若是负载不变，电流设定在 150%额定电流即可，通过这种方法 来控制假击穿现象的发生。

测试材料：

复合材料，电子材料，电线电缆，高压电缆，高分子材料，涂料图层，有机硅材料，胶粘剂材料，电工材料，绝缘材料，环氧树脂，固体材料，橡胶，塑料，薄膜，漆包线，漆膜，硫化橡胶，片材，热固性塑料，绝缘漆漆膜，电容器纸，导热材料，PE材料，硅材料，有机硅，聚碳酸酯PC材料，聚四氟乙烯，聚碳酸酯改性材料，树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料复合制品、陶瓷和玻璃、绝缘纸、柔软复合材料、树脂胶等等。（固体绝缘材料）

电气强度的定义: 击穿电压比上击穿样品的厚度等于样品的电气强度 .

电气强度测试又称耐压测试。简单点说，任何电气设备都有一个绝缘等级，不同额定电压的绝缘等级不一样。当超过一定电压等级后，设备的绝缘就会被击穿。电气强度测试就是看在给被测设备加一定的高电压（可以参考IEC标准或者国标），看是否会导致击穿。如果不击穿，则通过，击穿则说明不合格。一般在设备出厂前做这个试验，在现场可能仅仅是摇绝缘就可以了。另外，该试验是破坏性试验，一旦击穿，不可修复。电气强度测试又称耐压测试，是围绕绝缘材料被击穿后呈现出导体特性的特点，考察相关电参数的变化特征，以此判定绝缘材料是否被击穿。

击穿电场强度

一般外电场不太强时，电介质只被极化，不影响其绝缘性能。

当其处在很强的外电场中时，电介质分子的正负电荷中心被拉开，甚至脱离约束而成为自由电荷，电介质变为导电材料。当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿(breakdown)。

外加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的现象。

电介质击穿形式分类

①热击穿

②电击穿：不均匀介质中的电压分配、内电离、外表放电和边缘击穿

③电化学击穿

击穿电场强度测定

绝缘材料的击穿电场强度以平均击穿电场强度E_B表示E_B=u_B/d

u_B——击穿电压      d——试样的平均厚度

击穿电压可用静电电压表、电压互感器、放电球隙等仪器并联于试样两端直接测出。击穿电压很高时，需采用电容分压器。

冲击电压下的击穿电场强度测试，一般用冲击电压发生器产生的标准冲击电压施加于试样，逐渐升高冲击电压的峰值直至击穿。

冲击电压可用50%球隙放电法，也可用阻容分压器加上脉冲示波器或峰值电压表测量。

概述：

介电击穿电压试验仪采用触摸屏或计算机控制，是通过给材料持续施加电压测试固体绝缘材料的介电强度、击穿强度、电气强度、耐压强度、击穿电压、试验电流、击穿电流的材料耐高压绝缘性能的试验设备，也可在不同温度不同环境下测试。可实时查看试验曲线，试验后生成各种文档保存或打印试验报告。ZJC系列机型是新升级的落地式机型，占地空间小，外表美观。北京智德创新检测仪器试验空间采用全封闭并有多项安全保护措施，已达到零安全隐患。是替代进口设备的产品。产地北京房山。

符合标准：

GB/T 1408.1-2016绝缘材料电气强度试验方法 第1部分：工频下试验；
GB/T 1408.2-2016绝缘材料电气强度试验方法 第2部分:对应用直流电压试验的附加要求；
ASTM D149固体绝缘材料介电击穿电压和介电强度的试验方法；
GB/T 1695-2005硫化橡胶工频击穿电压强度和耐电压的测定方法；
GB/T 3333-1999电缆纸工频击穿电压试验方法；
GB/T 8815-2008 电线电缆用软聚氯乙烯塑料标准；
GBT 12656-1990电容器纸工频击穿电压测定法；
HG/T 3330-2012绝缘漆漆膜击穿强度测定法；

技术指标:

输入电压：AC 220V±10%
电源频率：50-60Hz
高压变压器功率：3kVA
输出电压：交流 0～50kV,  直流 0～50kV
漏电流选择：1-30MA可随意设置
测量精度：±2%
测量范围：1kV～50kV
升压方式选择功能：1；连续升压；2；逐级升压；3；瞬时升压。
升压速率设定功能：0.100 kV/s ～ 5.000kV/s可随意设置（ZJC-50E）

介电击穿电压试验仪试验软件：

1、独立的控制系统，模块式结构方便于售后维护，外观美观大气，整个实验过程中无噪音，电级自动对中定位，操作方便，安全系数大，精度高。
2、由设备本身触摸屏及控制面板进行操作控制，如不需要进行曲线分析，可不配备计算机。
3、如需进行曲线分析，北京智德创新检测仪器可配备计算机，只进行数据及曲线记录功能，不进行设备控制，避免了试验人员在计算机和设备间交替操作，更人性化。
4、设备具有试验参数记忆功能，相同试验条件不需要每次试验都进行设置，且断电仍会记忆最后一次试验设置参数。
5、试验界面简单明了，且配有示意曲线说明，参数不同，曲线走势不同，方便理解。
6、控制面板简洁，功能标注明确，操作简单。
7、可记录并同时显示10次试验记录，方便试验数据的对比分析。且可以随时舍弃不理想的任意一组数据。
8、北京智德创新检测仪器增加了U盘下载功能，可以将设备中的试验记录直接下载到U盘中。
9、如配备计算机，可生成详细的试验报告单，包括每一组具体信息，多组综合信息，及曲线。
10、设备试验界面采用仪表盘及数字同时且实时显示的方式，更方便试验过程的观看。
11、设备具有安全警告提示，在未关闭试验箱门时试验无法开始，且会弹出警告，在满度（即：高压变压器无输出）时会弹出警告，且试验过程中如果开门，试验会自动结束。
12、采用蓝牙数据传输，北京智德创新检测仪器解决由于有隔离墙阻挡穿墙过线的麻烦和远距离操作安全可靠；
13、设备配有三色报警灯，绿灯亮时表示箱门关闭良好可以开始试验，黄灯亮时表示试验箱门打开，此时可进行试样更换。红灯亮时表示高压大于0.5KV，此时不要开箱门。直流试验结束放电过程警报灯会闪烁且报警。（总结：绿灯箱门关闭良好，黄灯开门小心操作，红灯有高压）