电介质材料的电性包括介电性、压电性、铁电性和热释电性等。 1介电性、 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场（真空中） 的比值即为相对介电常数，又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。 介电常数又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。对介电常数越小即某介质下的电容率越小，应该更不绝缘。来个极限假设，假设该介质为导体，此时电容就联通了，也就没有电容，电容率最小。介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。 科标检测介电常数检测标准如下： GB11297.11-1989热释电材料介电常数的测试方法 GB11310-1989压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试 GB/T12636-1990微波介质基片复介电常数带状线测试方法 GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T2951.51-2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充膏专用 试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直 流电阻率 GB/T5597-1999固体电介质微波复介电常数的测试方法 GB/T7265.1-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法 GB7265.2-1987固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法 SJ/T10142-1991电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法 SJ/T10143-1991固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法 SJ/T11043-1996电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法 SJ/T1147-1993电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法 SJ20512-1995微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法 SY/T6528-2002岩样介电常数测量方法 服务范围：老化测试、物理性能、电气性能、可靠性测试、阻燃检测等 介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负 电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化(electronic polarization，1015Hz)，离子极化(ionic polarization，1012～1013Hz)，转向极化(orientation polarization，1011～1012Hz)和 空间电荷极化(space charge polarization，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位 移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立
考点1：电介质的电气特性及放电理论 （一）气体电介质的击穿过程 气体放电可以分非自持放电和自持放电两种。20世纪Townsend在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件。 1、汤逊放电理论的适用范围： 汤逊理论的核心是： (1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离； (2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件。 汤逊理论是在低气压、Pd值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释低气压短间隙中的放电现象。因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd<26 66kPa.cm)。在高气压、长气隙中的放电现象 无法用汤逊理论加以解释，两者间的主要差异表现在以下几方面： (1) 放电外形根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。 低气压下气体放电发光区确实占据了整个间隙空间，如辉光放电。但在大气压下气体击穿时出现的却是带有分支的明亮细通道。 (2) 放电时间根据汤逊理论，闻隙完成击穿，需要好几次循环：形成电子崩，正离子到达阴极产生二次电子，又形成更多的电子崩。完成击穿需要一定的时间。但实测到的在大气压下气体的放电时间要短得多。 (3) 击穿电压当Pd值较小时，根据汤逊自持放电条件计算的击穿电压与实测值比较一致；但当Pd值很大时，击穿电压计算值与实测值有很大出入。 (4) 阴极材料的影响根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压下空气中实测到的击穿电压却与阴极材料无关。
由此可见汤逊理论只适用于一定的Pd范围，当Pd>26 66kPa. cm后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来解释了。 2、流注理论 利用流注理论可以很好地解释高气压、长间隙情况下出现的一系列放电现象。 (1) 放电外形 流注通道电流密度很大，电导很大，故其中电场强度很小。 因此流注出现后，将减弱其周围空间内的电场，加强了流注前方的电场，并且这一作用伴随着其向前发展而更为增强。因而电子崩形成流注后，当某个流注由于偶然原因发展更快时，它就将抑制其它流注的形成和发展，这种作用随着流注向； 前推进将越来越强，开始时流注很短可能有三个，随后减为两个，最后只剩下一个流注贯通整个间隙了，所以放电是具有通道形式的。 (2) 放电时间 根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小的多。 (3) 阴极材料的影响 根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠芷离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。 在Pd值较小的情况下，起始电子不可能在穿越极间距离后完成足够多的碰撞电离次数，因而难 e≥108所要求的电子数，这样就不可能出现流注，放电的自持只能依靠阴极上的 过程。以聚积到ad 因此汤逊理论和流注理论适用于一定条件下的放电过程，不能用一种理论来取代另一种理论，它们互相补充，可以说明广阔的Pd范围内的放电现象。 ‘ 3、不均匀电场中气体的击穿 稍不均匀电场中放电达到自持条件时发生击穿现象，此时气隙中平均电场强度比均匀电场气隙的要小，因此在同样极间距离时稍不均匀场气隙的击穿电压比均匀气隙的要低，在极不均匀场气隙中自持放电条件即是电晕起始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须增高电压才能完成。 极不均匀电场有如下特征： (1) 极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；
抗电强度试验的概念与方法 江苏省电子信息产品质量监督检验研究院杨东岩 作为电子电器设备安全性能考核的重要手段之一，有关安全标准都会给出抗电强度试验的要求。那么这种试验的目的和要求是什么呢？ 一、试验的目的 评价在设备中作隔离用的绝缘耐高压冲击的性能。 1．考核电气设备中带电部件与可触及件之间的用作隔离措施的绝缘材料的性能。 我们知道电流通过人体会引起病理生理效应，通常毫安级的电流就会对人体产生危害，更大的电流甚至会造成人的死亡。因此，在各类电子电气设备的安全设计中防触电保护是一个很重要的内容。 通常产生电击危险的原因有： z触及带电件 z正常情况下带危险电压零部件和可触及的导电零部件（或带非危险电压的电路）之间的隔离用的绝缘击穿 z接触电流过大 z大容量电容器放电 在安全设计中采用的措施之一就是通过使用双重绝缘或加强绝缘，将带危险电压的零部件与可触及件隔离。这样防止危险带电件与可触及件之间的绝缘击穿就是个关键点，产品内所有绝缘都必须能够承受产品在正常工作条件下和单一故障条件下产品内部产生的相关电压，还必须承受来自电网电源和从通信网络传入的瞬态冲击电压，而不飞弧、击穿。 击穿的概念： 当绝缘承受的电压足够高而使得绝缘电阻无法再限制电流的增大，此时在施加电压的两极间发生放电，称为击穿。此时施加在绝缘上的电压引起的电流以失控的方式迅速增大。 击穿的途径：可能是固体绝缘材料内部；或沿两电极之间的绝缘体表面（即所谓的“爬电”）；或沿两电极之间最短的空间路径（即气体介质中的“飞弧”） 击穿的主要形式： 电击穿----绝缘材料的电介质结构直接为电场力所破坏而致。 热击穿----由于绝缘材料的介质损耗导致电介质发热所致。 在交变正弦电压作用下绝缘材料的介质损耗为 P=U2ˉ2πˉfˉCˉtgδ 式中：U—电压（V） f—频率（Hz） C—电容（F） tgδ--损耗角正切 在直流电压作用下绝缘材料的介质损耗为 P=U2/R 式中：U—电压（V） R—绝缘电阻（Ω） 电化学击穿----由于外加电压的作用，致使电介质内部发生化学变化而引起。 为考核设计的有效性，。要求在施加相应的试验电压下用于安全隔离的绝缘不能被击穿。 二、试验原理 1．试验电压 电气设备在使用过程中，其绝缘长期承受各种因素引起的瞬态过电压的作用，这些电压
高电压工程课后答案 1.1空气作为绝缘的优缺点如何？ 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？ 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？ 答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？ 答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？ 答：电晕放电时能够听到嘶嘶声，还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应，放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 1.14比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？ 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 2.1雷电放电可分为那几个主要阶段？ 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 2.4气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？ 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。当电压较低时击穿发生在波尾，取击穿时刻t1作垂线与此时峰值电压横轴的交点为1，当电压升高时，击穿也发生在峰值，取击穿时刻的值t2作垂线与此时峰值电压横轴的交点为2，当电压进一步升高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻t3作垂线与击穿电压交点为3，连接123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义，如果一个电压同时作用于两个并联气隙s1和s2上，若某一个气隙先击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会击穿。 2.7为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？简述各自运用的局限性？ 答：在高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短，削弱电离工程从而提高击穿电压，但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状，点击应仔细加工光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大，但间隙中已无气体分子可供碰撞，故电离过程无从发展，从而可以显著提高间隙的击穿电压，但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料往往并存，而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体，因此在电气设备中只有在真空断路器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 2.8什么是细线效应？
电介质强度测试仪的操作规程 一、适用范围适用于公司内电介质强度测试仪的使用。 二、环境条件： 1、工作环境温度：xx℃；相对湿度：＜80%RH。 2、储存环境温度：0-40℃；相对湿度：＜80%RH。 3、其它条件：工作及储存场所无阳光直射、无腐蚀性气体、灰尘少、无明显振动，温度变化率不大于5℃/h。 三、使用方法：1）此测试时是治疗机的不接电源的情况下测试，测试过程中会要高压，注意任意必须远离治疗机10CM以上的距离；2）A-a1：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的外壳的任意金属触点上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到1500V时停止旋钮调节（注意表上每个小刻度是250V），然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；3）A-a2：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的塑料外壳上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V 时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测
试仪的电源；4）B-a：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的导光臂上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；5）将检验结果填写在检验记录报告上。 四、注意事项：1、本仪器的电源输入插座应带有保护接地线。2、本仪器的电源输入插座应保持相线和中线（L、N）的正确接法。3、使用后填写仪器使用记录。
耐电压测试 为什么要进行耐电压测试 电介质强度测试, 亦称hi-pot 测试, 大概是最多人知道的和经常执行的生产线安全测试。实际上，表明它的重要性是每个标准的一部分。hi-pot 测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试。 这是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的一个高压测试。 进行hi-pot 测试的其它原因是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够。 进行型式测试的时候, hi-pot 测试是在某些测试（譬如失效, 潮态及振动测试）之后进行来确定是否因为这些测试造成绝缘的退化。但是，日常生产进行的hi-pot 测试, 是制造过程中的测试来确定是否所生产的产品的结构是与型式测试所用产品的结构相同。 一些由生产流程造成的缺陷可以通过在线hi-pot 测试检查出来，例如, 变压器绕组电气间隙和爬电距离减小。 这样的故障可能起因于绕线部门的一名新操作员。 其它例子包括检查绝缘材料的针孔瑕疵或发现一个过大的焊点。 大多数安全标准使用2xU + 1000 V 的惯例作为基本的绝缘材料测试的依据, 这里的U 是操作电压（rms值）。 这个惯例仅仅作为一个指导, 对于个别标准特别是IEC 60950 提供了一个具体的表格来定义根据测量到的实际工作电压来确定确切的测试电压1.至于使用1000 V 作为基本惯例的原因是产品的绝缘材料在日常使用中可能承受瞬间过电压。 实验和研究表示, 这些过电压通常高达1000 V 。 测试方法： 高压通常是应用的在横跨被测试绝缘材料的二个部件之间, 譬如测试设备（EUT）的一次侧电路（Primary Circuit）和金属外壳。 如果绝缘材料在两个部件之间是足够的, 那么加在两个由绝缘体分离的导体之间的大电压只能产生非常小的电流流过绝缘体。 虽然这个小电流是可接受的, 但是空气绝缘或固体绝缘不应该发生击穿。 因此, 需要注意这个电流是因为局部放电或击穿的结果, 而不是由于电容联结引起的。 另外一个例子是对介于电源的一次（Primary）和二次（Secondary）电路之间的绝缘材料进行测试。 这时所有输出短接在一起。 耐压测试仪的接地探针与短接在一起的输出相连, 同时高压探针与L 和N连接（L和N短接）(参见图1) 。在hi-pot 测试期间EUT不工作。必须注意, 在进行型式测试期间, 理想的情况是先加低于规定的电压的1/2, 然后逐渐上升，并且在10 秒中达到规定电压，并且维护1 分钟。 然而，大多数测试仪器, 直接输出规定电压或使用一个电子控制线路来实现电压的爬升。 测试持续时间： 如果测试是代表认证过程的一部分, 那么测试持续时间必须是所使用的安全标准相符合。 例如,多数标准, 包括IEC 60950 , 测试持续时间是1 分钟。 但是, 当在生产线对产品进行测试, 通常对每个产品进行1 分钟hi-pot 测试是不实际的, 制造商通常会缩短测试时间, 譬如几秒钟, 但是使用更高的电压。 一个典型的经验法则是110-120% （2xU + 1000 V）, 1-2 秒。 测试持续时间和程序应该得到相关测试机构的同意。 值得注意的是, 虽然被减少的时间和增加的电压是近似, 实验和制造商的'数据表明, 每种绝缘材料有它自己的具体电压时间特征 电流设定： 现在大多数hi-pot 测试仪允许用户自行设定电流的限值。
固体电介质的电气性能 一、电介质：能在其中持久建立静电场的物质。 二、分类：非极性及弱极性电介质、偶极性电介质和离子性电介质。 三、电介质的极化：电子位移化、离子位移化、转向极化、夹层介质界面极化和空间电荷极化。 四、固体介电常数：非极性及弱极性固体电介质（介点常数：2.0~2.7）、偶极性固体电介质（介点常数： 3~6）、离子性电介质（介点常数：5~8）。 五、固体电介质的电导 体积电导 微观上是由电介质或杂质的离子造成电导，宏观上由于纤维材料或多孔性材料易吸水，电阻率较低。 表面电导 干燥清洁的固体介质的表面电导很小，主要是由表面吸附的水分和污物引起的，介质吸附水分的能力与自身结构有关，是介质本身固有的性质。 固体介质可按水滴在介质表面的浸润情况分为憎水性和亲水性两大类，如下图1所示。如果水滴 的内聚力大于水和介质表面的亲和力，则表现为水滴的接触角大于90。， 即该固体材料为憎水性材料。憎水性材料的表面电导小，表面电导受环境湿度的影响较小。非极性和弱极性介质材料如石蜡、硅橡胶、硅树脂等都属于憎水性材料。如果水滴的内聚力小于水和介质表面的亲和力，则表现为水滴的接触角小于90。，即该固体材料为亲水性材料。亲水性材料的表面电导大，且表面电导受环境湿度的影响大，偶极性和离子性介质材料都属于亲水性材料。 采取使介质表面洁净、干燥或涂敷石蜡、有机硅、绝缘漆等措施，可以降低介质表面电导。 图 1 六、电介质的能量损耗 在交流电压作用下介质的能量损耗除漏导损失，还有极化损失。 图2为介质在交流电压作用下，流过介质的电流U 和I 间的向量图。 由于存在损耗，U 和I 之间的夹角不再是90度，Ic 代表流过介质总 的无功电流，Ir 代表流过介质总的有功电流，Ir 包括了漏导损失和 极化损失。从直观上看，若Ir 大，则损失大，因此用介质损失角正 切值tan δ代表在交流电压下的损耗。
电介质强度测试方法 1、测试仪器 ①YX267OB（医用）耐压测试仪 ②测试线1副 2、测量前的准备 ①本仪器输出高电压，操作人员须带橡皮手套、绝缘皮垫。 ②仪器安全接地端应接地。 ③在仪器使用前，应将仪器处于复位状态，电压调节旋钮逆时针旋转到底。 ④电源线插头插入电源插座。 3、测试操作步骤 ①打开仪器电源开关。 ②设置测试时间：拨动拨码开关按键，设置时间80S。 ③设定漏电流截断值：将“10mA /100mA”转换按钮置于10mA状态。 ④设置报警值：将“设置/测试”转换按钮置于设置状态，再将“报警电流调节”调为5mA，再将“设置/测试”转换按钮置于“测试”状态。 ⑤设置电压：按“测试”按钮，测试指示灯亮，顺时针旋转电压调节旋钮，调节到750V，然后按下复位按钮。 ⑥测试线连接：两条测试线，大夹子（红色）为高压输出夹子，小夹子（黑色）为接地输出夹子，关闭仪器电源，分别将大夹子夹在设备电气控制板的电源输入端L或N端，小夹子夹在设备的外壳上及可
接触金属部件上，再将测量线接入仪器面板的测量端口，分别将黑色插头插入仪器面板黑色插座内，红色插入仪器面板红色插座内，旋紧螺母。 ⑦测试，按“测试”按钮，并迅速调节电压，在10S期间将电压涿渐增加到1500V，保持1min之后，在10S期间将电压涿渐降到750V。 ⑧测试结果判断，记录漏电流，无发生闪线或击穿视为合格。有发生闪线或击穿现象，则视为不合格， ⑨重复测试、连续测试，如果被测设备需要重复测试，只要在上述情况下，再按一下测试按钮即可。如需连续测同一种物件，只须按要求连接测试连线即可继续启动测试，测试必须按以上步骤执行。 ⑩测试结束，关闭电源，将电压调节旋钮逆时针旋转到底，拆除测试连接线。
电气性能检测 一般衡量电气性能的指标有以下几个方面： 介电强度，在连续升高的电压下电极间试样被击穿时电压与试样厚度之比，单位KV/mm（2） 介电常数，以塑料为介质时的电容与以真空为介质的电容之比 介电损耗，表征该绝缘材料在交流电场下能量损耗的一个参量，是外施电压与通过试样的电流之间的余角正切。 体积电阻系数和表面电阻系数 耐电弧性，表示塑料对电弧，电火花的抵抗能力，塑料的耐电弧性常以烧焦的时间（s）表示 塑料材料、橡胶材料、涂料涂层、绝缘漆、建筑材料、金属材料、电线电缆、电子电器、陶瓷材料等。 GB 11297.11-1989热释电材料介电常数的测试方法 GB 11310-1989 压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试 GB/T 12636-1990 微波介质基片复介电常数带状线测试方法 GB/T 1693-2007 硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法 GB/T 2951.51-2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第51部分：填充膏专用试验方法滴点油分离低温脆性总酸值腐蚀性23℃时的介电常数23℃和100℃时的直流电阻率 GB/T 5597-1999 固体电介质微波复介电常数的测试方法 GB/T 7265.1-1987 固体电介质微波复介电常数的测试方法微扰法 GB 7265.2-1987 固体电介质微波复介电常数的测试方法“开式腔”法 SJ/T 10142-1991 电介质材料微波复介电常数测试方法同轴线终端开路法 SJ/T 10143-1991 固体电介质微波复介电常数测试方法重入腔法 SJ/T 11043-1996 电子玻璃高频介质损耗和介电常数的测试方法 SJ/T 1147-1993 电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法 SJ 20512-1995 微波大损耗固体材料复介电常数和复磁导率测试方法 SY/T 6528-2002 岩样介电常数测量方法 GB/T 3333-1999 电缆纸工频击穿电压试验方法 GB/T 3789.17-1991发射管电性能测试方法电气强度的测试方法 GB/T 507-2002 绝缘油击穿电压测定法 GB 7752-1987 绝缘胶粘带工频击穿强度试验方法 SH/T 0101-1991 石油蜡和石油脂介电强度测定法 GB/T 1424-1996 贵金属及其合金材料电阻系数测试方法 GB/T 351-1995 金属材料电阻系数测量方法 HG/T 3331-1978 绝缘漆漆膜体积电阻系数和表面电阻系数测定法(原HG/T 2-59-78) HG 3332-1978 绝缘漆耐电弧性测定法 HG/T 3332-1980 耐电弧漆耐电弧性测定法
电气强度试验是电气安全性能测试标准所要求的第三项测试。 电气强度试验包括在测试过程火线和地线同时短路的情况下,测量被测设备的漏电量。电气耐压试验的测量结果是电流值，需低于国际标准的非强制性极限值。 电气强度测试仪（也称为耐压测试仪，电介质强度测试仪，闪点测试器，高压测试仪）是用来测量此类电流值的测试仪。 测试电压 交/直流电压，电压几百伏到数万伏可调。测试电压的性质和数值的选择应由所测产品应用标准决定。 在缺少标准的情况下，可适用以下的经验公式： 测试总在同类样品的电压下进行，而不是同种过程的样品。 例如：电池适用直流电。变压器适用交流电。 可按给出公式计算最大值：测试电压U = 2倍工作电压+ 1000伏 某家蒸汽熨斗的生产者可据此在以下电压下进行测试： 测试电压U = 2 x 230V 交流+ 1000V 交流= 1460伏交流 电气强度测试可分为破坏性和非破坏性。 破坏性试验 某些标准化测试需要高功率电源应用于样品的电气强度测试中。这意味着测试设备因绝缘部分的碳化而被破坏。这种试验主要被用于测试中高功率的电力或电子技术中采用的元器件或设备（断路器，开关，变压器，绝缘子等等）。 非破坏性试验 图1 漏电电流随电压变化的函数图 在这一领域内，耐压测试仪发展最优，在精度和可选择的方法上为用户提供不断进步的更佳性能。 非破坏性测试的特点是使用低电压测试仪器，其短路电流不超过几毫安，且测试系统可准确迅速的在击穿前立即断电。 这种限制电流的快速断电，在大多数情况下可避免使绝缘体被无法修复的击穿和起皱，或电介质表面或内部含碳酸的残渣沉积问题。在元器件或设备生产过程中的系统化测试，测试样品时对样品不产生破坏是强制性条件。 电气强度击穿测试 因此击穿电压的检测必须重视电介质击穿现象的电参数值的测量。此参数受电流所通过的样品中的电介质的影响。检测仪器确有两种检测模式以供选择。 - 阈值电流检测 - 变化电流检测 阈值电流检测 将测试电压施加到样品上，你可观察到——直到后面的某一确定值之前——漏电电流成比例的增加；这一电流值决定于测试项目的绝缘电阻和/或测试项目的电容（交流，或直流负载效应）。正如图1所示，而从电压Uc开始，漏电电流迅速增加，击穿电压达到Ue。 然后电流达到最大值，这一最大值可通过电介质强度试验台的电流容量或者——某一瞬时值——由样品的电容元
第二章 静电场 1. 一个半径为R 的电介质球，极化强度为2/r K r P =，电容率为ε。 （1）计算束缚电荷的体密度和面密度： （2）计算自由电荷体密度； （3）计算球外和球内的电势； （4）求该带电介质球产生的静电场总能量。 解：（1）P ?-?=p ρ2222/)]/1()/1[()/(r K r r K r K -=??+??-=??-=r r r )(12P P n -?-=p σ R K R r r /=?==P e （2）)/(00εεεε-=+=P P E D 内 2 00)/()/(r K f εεεεεερ-=-??=??=P D 内 （3）)/(/0εεε-==P D E 内内 r r f r KR r V e e D E 2 002 00)(4d εεεεπερ ε-= = = ?外 外 r KR r )(d 00εεεε?-=?=?∞ r E 外外 )(ln d d 0 εεεε?+-= ?+ ?= ? ? ∞r R K R R r r E r E 外内内 （4）? ? ?∞ -+ -= ?= R R r r r R K r r r K V W 4 2 2 0022 2 2 2 2 02 d 4) (21 d 4) (21d 2 1 πεεεεπεεεE D 2 ))( 1(2εεεεπε-+ =K R 2. 在均匀外电场中置入半径为0R 的导体球，试用分离变量法求下列两种情况的电势： （1）导体球上接有电池，使球与地保持电势差0Φ； （2）导体球上带总电荷Q 解：（1）该问题具有轴对称性，对称轴为通过球心沿外电场0E 方向的轴线，取该轴线为极轴，球心为原点建立球坐标系。 当0R R >时，电势?满足拉普拉斯方程，通解为 ∑ ++ = n n n n n n P R b R a )(cos )(1 θ? 因为无穷远处 0E E →，)(cos cos 10000θ?θ??RP E R E -=-→ 所以 00?=a ，01E a -=，)2(,0≥=n a n 当 0R R →时，0Φ→? 所以 01 01000)(c o s )(c o s Φ=+-∑ +n n n n P R b P R E θθ ? 即： 002 010000/,/R E R b R b =Φ=+?
电介质强度测试流程： 1、为什么要测电介质强度 为检验设备的绝缘性能（考验电介质自身的耐电强度） 正常情況下,电力系统中的电压波形是正弦波.电力系统在运行中由于雷击，操作，故障或电气设备的参数配合不当等原因，引起系统中某些部分的电压突然升高，大大超过其额定电压，这就是过电压。过电压按其发生的原因可分为两大类，一类是由于直接雷击或雷电感应而引起的过电压，称为外部过电压。雷电冲击电流和冲击电压的幅值都很大，而且持续时间很短，破坏性极大。另一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的，例如切合空载线路，切断空载变压器，系统内发生单相弧光接地等，称为内部过电压。内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。也就是说，产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。 2、测试电介质的标准要求 1）、对各部分绝缘类型的描述 见9706 20.1 20.2 （p37,38） 2）、试验电压值：U为在正常使用时当设备施加额定供电电压或制造商规定的电压二者中较高电压时，设备有关绝缘可能受到的电压 3、测试电介质强度的试验方法 开始时，应施加不超过一半的电压，然后应在10s期间将电压逐渐增加到规定值，应保持此值达1min，之后应在10s期间将电压逐渐降至规定值的一半以下。 试验时不应发生闪络击穿，如发生轻微的电晕放电，当试验电压值暂时降到较低的值，但必须高于基准电压U时，放电现象停止，且这种放电现象不会引起试验电压的下降，则这种电晕放电可以不考虑 使用金属箔时，应适当放置金属箔，以免绝缘内衬边缘产生闪络，若适用，移动金属箔以使表面的各个部位都受到试验 网电源部分、信号输入部分、信号输出部分的接线端子，在试验时要各自短接 其他未提到的部件要断开，电容器要短接 附： 1、关于预处理过程 1）、设备升温至工作温度 2）、潮湿预处理，见9706 4.10 （p15） 3）、设备消毒处理见9706 44.7 （p55） （其中（2）（3）条一般不做） 2、对测试结果的判定 A、过载断路的最大值可设定在10mA。高压变压器断路前应能提供规定的电压，过流检测断路装置的动作应视为闪络或击穿。 B、测试仪的输出电压有明显的降低，同时，被测器具上出现了烧焦的迹象，一般来说，也属于击穿了。
中国医疗器械杂志07.第4期发表 电介质强度及测试 李雨明张宜川潘全亮 本文从电介质的性质、电介质强度、电介质强度的测试及测试设备的角度对比叙述，并从理论上和实际操作上分析，提出了符合目前实际情况的测试方法和测试判定。 电介质强度的测试过程中，由于国家标准规定的测试方法与要求及合格与否的判定不具体，造成电介质强度测试方法和判定的不同，并且形成一定的争议。在此，根据我们工作中所碰到的情况在此提出，供大家参考。 一、电介质及强度 什么是电介质：其基本电磁性能是受电场作用而极化的物质。有称：一切绝缘体统称为电介质；或者是在外电场的作用下内部结构发生变化，并且反过来影响外电场的物质。例如空气、云母、陶瓷、玻璃纸、塑料、油等都是电介质。从极化过程可以看到，电介质分子中正、负电荷在外电场中受电场力的作用有被分离的趋势。如果外电场足够强大，有可能使一些电子在电场力作用下脱离原子核束缚而成为自由电子，这些自由电子在外电场作用下又获得加速，具有很大的动能。它们在遇到其它分子时。可能使被碰撞的分子又释放出电子来，这种连续反应使电介质中的自由电子愈来愈多，可使介质失去绝缘性能成为导体，这种情况叫做电介质的“击穿”。各种电介质材料都有一定的能承受而不致遭到破坏而击穿的最高电场强度 ,又称绝缘场强。电介质中的场强超过击穿场强会引起介质中出现大量自由电子，导致流过介质的电流急剧增加，介质温度也迅速上升，最后介质被烧坏。这类在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象，导致击穿的最低临界电压称为击穿电压。均匀电场中，击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度（或称电介质强度、击穿强度、介电强度、电气强度、耐电压强度、抗电强度等）。它反映电介质自身的耐电强度。 固体电介质击穿有3种形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。电介质的化学变化通常使其电导增加，这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。 影响电介质强度的因素很多，包括电压，温度，湿度，时间，频率，波形等。 二、电介质强度测试方法与要求 电介质强度测试方法在不同的电气行业中基本上相同，但是，被测设备电介质强度合格与否的判定存在不同，并且，在判定的具体操作上也很难一致，如： 1、GB9706.1-1995 《医用电气设备第一部分：安全通用要求》规定： 20.4 试验 a）单相设备和按单相设备来试验的三相设备的试验电压，必须按表5规定加在如20.1和20.2条所述的绝缘部分上历时1min： 开始，必须加上不超过一半规定值的电压，然后必须在10s内将电压逐渐增加到规定
高电压工程课后答案 空气作为绝缘的优缺点如何 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 负离子怎样形成，对气体放电有何作用 答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 非自持放电和自持放电主要差别是什么 答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施 答：电晕放电时能够听到嘶嘶声，还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应，放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 雷电放电可分为那几个主要阶段 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 气隙常见伏秒特性是怎样制定的如何应用伏秒特性 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。当电压较低时击穿发生在波尾，取击穿时刻t1作垂线与此时峰值电压横轴的交点为1，当电压升高时，击穿也发生在峰值，取击穿时刻的值t2作垂线与此时峰值电压横轴的交点为2，当电压进一步升高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻t3作垂线与击穿电压交点为3，连接123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义，如果一个电压同时作用于两个并联气隙s1和s2上，若某一个气隙先击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会击穿。 为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压简述各自运用的局限性 答：在高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短，削弱电离工程从而提高击穿电压，但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状，点击应仔细加工光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大，但间隙中已无气体分子可供碰撞，故电离过程无从发展，从而可以显着提高间隙的击穿电压，但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料往往并存，而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体，因此在电气设备中只有在真空断路器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 什么是细线效应 答；当导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，电压增加，电晕层逐渐扩大，
耐电压测试（一）电介质强度测试, 亦称hipot 测试, 大概是最多人知道的和经常执行的生产线安全测试。实际上，表明它的重要性是每个标准的一部分。hipot 测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试。这是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的的一个高压测试。进行hipot 测试的其它原因是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够。 进行型式测试的时候, hipot 测试是在某些测试（譬如失效, 潮态及振动测试）之后进行来确定是否因为这些测试造成绝缘的退化。但是，日常生产进行的hipot 测试, 是制造过程中的测试来确定是否所生产的产品的结构是与型式测试所用产品的结构相同。一些由生产流程造成的缺陷可以通过在线hipot 测试检查出来，例如, 变压器绕组电气间隙和爬电距离减小。这样的故障可能起因于绕线部门的一名新操作员。其它例子包括检查绝缘材料的针孔瑕疵或发现一个过大的焊点。 大多数安全标准使用2xU + 1000 V 的惯例作为基本的绝缘材料测试的依据, 这里的U 是操作电压（rms值）。这个惯例仅仅作为一个指导, 对于个别标准特别是IEC 60950 提供了一个具体的表格来定义根据测量到的实际工作电压来确定确切的测试电压1.至于使用1000 V 作为基本惯例的原因是产品的绝缘材料
在日常使用中可能承受瞬间过电压。实验和研究表示, 这些过电压通常高达1000 V 。 测试方法： 高压通常是应用的在横跨被测试绝缘材料的二个部件之间, 譬如测试设备（EUT）的一次侧电路（Primary Circuit）和金属外壳。如果绝缘材料在两个部件之间是足够的, 那么加在两个由绝缘体分离的导体之间的大电压只能产生非常小的电流流过绝缘体。虽然这个小电流是可接受的, 但是空气绝缘或固体绝缘不应该发生击穿。因此, 需要注意这个电流是因为局部放电或击穿的结果, 而不是由于电容联结引起的。 另外一个例子是对介于电源的一次（Primary）和二次（Secondary）电路之间的绝缘材料进行测试。这时所有输出短接在一起。耐压测试仪的接地探针与短接在一起的输出相连, 同时高压探针与L 和N连接（L和N短接）(参见图1) 。在hipot 测试期间EUT 不工作。必须注意, 在进行型式测试期间, 理想的情况是先加低于规定的电压的1/2, 然后逐渐上升，并且在10 秒中达到规定电压，并且维护1 分钟。然而，大多数测试仪器, 直接输出规定电压或使用一个电子控制线路来实现电压的爬升。
第二节电介质的损耗 作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能,如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率,简称电介质损耗。 1 损耗的形式 ①电导损耗： 在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。气体的电导损耗很小，而液体、固体中的电导损耗则与它们的结构有关。非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质的介质损耗主要是电导损耗。而在极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质中，则主要由极化损耗和电导损耗组成。它们的介质损耗较大，并在一定温度和频率上出现峰值。 电导损耗,实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种条件下都有电导损耗。绝缘好时,液、固电介质在工作电压下的电导损耗是很小的，与电导一样,是随温度的增加而急剧增加的。 ②极化损耗： 只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子的极化损耗。它与温度有关,也与电场的频率有关。极化损耗与温度、电场频率有关。在某种温度或某种频率下,损耗都有最大值。用tgδ来表征电介质在交流电场下的损耗特征。` ③游离损耗： 气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放电引起的功率损耗称为游离损耗。电晕是在空气间隙中或固体绝缘体表面气体的局部放电现象。但这种放电现象不同于液、固体介质内部发生的局部放电。即局部放电是指液、固体绝缘间隙中,导体间的绝缘材料局部形成“桥路”的一种电气放电,这种局部放电可能与导体接触或不接触。这种损耗称为电晕损耗。 ２介质损耗的表示方法 在理想电容器中，电压与电流强度成90o ，在真实电介质中,由于GＵ分量，而不是90o。此时,合成电流为： ； 故定义: ——为复电导率
电气主要安全测试标准 电气安全主要测试指标包括交/直流耐压、绝缘电阻、泄漏电流、接地电阻等。 一 Hi-Pot测试 1、耐压测试基本原理： 将被测产品在高压机输出的试验高电压下产生的漏电流与设置的判定电流相比较，若检出的漏电流值小于预设定值，则被测产品通过测试，当检出的漏电流大于判定电流时，试验电压瞬时切断并发出声光报警，从而测定被测件的耐压强度。 对一般被测设备，耐压测试是测量火线与机壳之间的漏电流值 2、耐压测试目的： Hi-Pot测试亦称电介质强度测试。耐压测试是一种无破坏性的测试，它用来检测经常发生的瞬态高压（过电压）下产品的绝缘能力是否合格，确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压。它在一定时间内施加高压到被测试产品以确保测试产品的绝缘性能足够强。进行这项测试的另一个原因是它也可以检出产品的一些缺陷： a、绝缘材料的绝缘强度太弱； b、绝缘体上有针孔； c、零组件之间距离不够/电气间隙和爬电距离（漏电距离）不够 d、绝缘体被挤压而破裂 关于过电压：分外部过电压（雷击引起）和内部过电压。内部过电压是确定电力系统中各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。也就是说，产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电压而且要考虑产品使用环境的内部过电压。耐压测试就是检测产品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。 3、高压测试机参数设定 目前市场上所见的耐压测试仪采用GB4706（等同IEC1010）标准 高压测试机参数一般有四个参数:测试电压、漏电流、测试时间、频率。 设定方法如下： 3-1、按SET键进入参数设定模式﹔ 3-2、电压设定﹕
通过UP与DOWN兩键选择“AC档”，交流电压测试。 然后设定电压值，并选择“60Hz档” 基本规定是：以两倍于被测物的工作电压再加1000V作为测试的标准电压。按照IEC61010的规定，测试电压必须在5s内逐渐地上升到所要求的试验电压值（例如5kV等），保证试验电压值稳定加在被测绝缘体上不少于5s 如果测试是代表认证过程的一部分，必须是所使用的安全标准，包括IEC 60950 , 测试持续时间是1 分钟。 制造商通常会缩短测试时间,大多数安全标准使用110-120% （2xU + 1000 V）, 1-2 秒的惯例作为基本的绝缘材料测试的依据, 这里的U 是操作电压（rms值）。使用1000 V 作为基本惯例的原因是产品的绝缘材料在日常使用中可能承受瞬间过电压。实验和研究表示, 这些过电压通常高达1000 V。 3-3、电流设定﹕ 需要设定最低漏电流和最高漏电流（一般电器不超过5mA）两个值，当实际测量值在这两个设定值之间时，才判定OK. 最好的选择限值的方式是测试一些产品样品并得到平均hi-pot 电流，然后泄漏电流的限制值被设定为一个稍高出平均值的值。 设置泄漏电流需要了解的： 线路泄漏电流通过一个Y 电容产生, 但是hi-pot 测试产生的泄漏电流通有各条线路的电容同时产生。推导出I (hi-pot)的等式, 你可以预测hi-pot 测试电流。所以, hi-pot 测试仪电流限值应该被设置足够高以避免因为泄露电流的存在而导致的误判, 同时不能太高而导致无法检测出真实的绝缘材料击穿。 ※交流hi-pot 测试仪存在一个小弊端，那就是如果被测试的电路中有大容量的 Y 电容, 可能会因为hi-pot 测试器的电流限值设置, 可能造成ac 测试仪显示测试失败而实际上绝缘并没有击穿。多数安全标准允许用户断开Y 电容器进行测试, 或者选择使用直流 hi-pot 测试仪。直流hi-pot 测试仪不会因为大容量Y电容的存在而显示失效，因为Y 电容器对于直流电压不会有电流通过其本身。 （X,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地线间的是Y电容.） ※上限电流与误判 上限报警时，指漏电流超过了跳闸电流值（不符合工厂规定的上限电流限值），或者是超出绝缘耐压测试仪量程范围，但这种情况被测物不一定是被高压击穿，只能说明漏电流超过参考值，需对产品做进一步的品质鉴定从而确定产品是否存在严重的安全问题 测试线、测试夹具等，只要回路中的任何一点有开路，此时流过被测物的电流几乎为零，由于没有超出绝缘耐压测试仪上限的设定值，于是仪器就会给出试验合格的提示，认为绝缘是合格的。这种情况下的测试数据是不真实的，倘若此时的被测物恰好是绝缘性能存在缺陷，那么就会造成严重的误判。 如何避免误判的产生：在耐压测试中，我们都是认为漏电流越小越好，因此很多的操作者都没有对下限电流进行设定（一般出厂值设定为零），如果出现上述的情况，就存在误判的可能，这时合理地设定漏电流下限就能解决此种情况的发生。 3-4、时间设定﹕ 设定的时间即为测试时间（5S以内） 4 测试点和测试电压 依据具体产品的相关标准来定。 北美標準的耐壓測試的特点可以由下面两个标准体现： &&&Motor-Operated Appliances (Household and Commercial： CAN/CSA-C22.2 No.68-92