1. 從一次“全部偏低”的測試說起擊穿電場到底在測什么先講個(gè)真實(shí)的場面。前幾年我在某絕緣材料檢測中心幫忙驗(yàn)收一批新開發(fā)的薄膜樣品廠家給了指標(biāo)是擊穿場強(qiáng)不低于200 kV/mm我們按標(biāo)準(zhǔn)流程測了一圈結(jié)果全部落在150左右最低的甚至只有138。廠家不認(rèn)說你們是不是把樣品夾壞了。我們把原樣寄回去他們?cè)谧约簩?shí)驗(yàn)室測居然有220。兩邊數(shù)據(jù)差了一大截問題出在哪答案后面再揭曉。先說清楚“擊穿電場測試”是什么。把一塊絕緣材料夾在兩個(gè)電極之間逐步升高電壓直到材料內(nèi)部發(fā)生不可逆的導(dǎo)電通道——也就是“被擊穿”這時(shí)對(duì)應(yīng)的外施電壓除以材料厚度就是擊穿場強(qiáng)單位通常用kV/mm或MV/m。這幾乎是電氣工程里所有絕緣設(shè)計(jì)的起點(diǎn)電纜絕緣層多厚、變壓器油隙留多少、PCB板材能不能扛住高壓都要拿這個(gè)數(shù)去做校核。它考驗(yàn)的是材料在強(qiáng)電場下的極限耐受能力。聽起來就是一個(gè)“加壓—擊穿—換算”的簡單過程但實(shí)際操作完全不同。同一個(gè)材料換一臺(tái)設(shè)備、換一套電極、換一天濕度結(jié)果可能相差30%以上。所以擊穿電場測試在行業(yè)內(nèi)有個(gè)共識(shí)與其說它測的是“材料的固有屬性”不如說它測的是“特定條件下材料與試驗(yàn)系統(tǒng)共同決定的綜合表現(xiàn)”。這項(xiàng)測試適合誰來關(guān)注如果你是做絕緣材料研發(fā)、電氣設(shè)備質(zhì)檢、電纜附件設(shè)計(jì)、PCB高壓板選型哪怕是高校里做介電材料課題的學(xué)生這套測試都是繞不過去的。它看起來門檻低一臺(tái)高壓機(jī)、一對(duì)電極就能跑但要拿到穩(wěn)、準(zhǔn)、可復(fù)現(xiàn)的數(shù)據(jù)里面全是細(xì)節(jié)。這篇文章我就把從試樣處理、電極選型、環(huán)境控制到數(shù)據(jù)判讀的完整鏈路捋一遍重點(diǎn)講那些教科書里不會(huì)寫的坑。2. 試驗(yàn)裝置與電極布置誤差往往出在這里擊穿試驗(yàn)的誤差源頭第一不在升壓設(shè)備而在電極和試樣接觸這一小段。高壓試驗(yàn)回路本身很成熟但電極稍微處理不好整個(gè)測試就廢了。2.1 電極選型為什么邊緣倒角比材料牌號(hào)更關(guān)鍵常見的電極結(jié)構(gòu)有三種球-球、球-板、板-板。厚度1 mm以下的薄膜或薄片標(biāo)準(zhǔn)里偏好球電極最常見的是直徑25 mm的黃銅球電極上下對(duì)稱布置試樣夾在中間。球電極的優(yōu)點(diǎn)是接觸面小能最大程度避免邊緣效應(yīng)而且球面加工容易保證光潔度。厚板或塊狀材料則常用板-板電極直徑25 mm或50 mm倒角半徑按標(biāo)準(zhǔn)要求控制在3 mm以上。這里有個(gè)實(shí)操細(xì)節(jié)電極的倒角比電極材質(zhì)更影響測試結(jié)果。如果沒有倒角或者倒角半徑太小電極邊緣會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電場集中電荷會(huì)從邊緣直接沿材料表面爬過去形成閃絡(luò)而不是擊穿。你測到的數(shù)值不是材料的體積耐壓強(qiáng)度而是表面爬電強(qiáng)度數(shù)據(jù)偏低且極不穩(wěn)定。所以我們拿到電極第一步不是裝上去而是先檢查邊緣是否有毛刺、壓痕、銹蝕點(diǎn)。電極表面光潔度同樣不能湊合。球電極要求鏡面級(jí)至少Ra 0.4以上每次做完一組試驗(yàn)就要用氧化鋁拋光膏重新處理一遍。不要嫌麻煩電極表面哪怕只有一條細(xì)微劃痕局部場強(qiáng)就能提升好幾倍導(dǎo)致?lián)舸c(diǎn)每次都落在劃痕對(duì)應(yīng)的位置上數(shù)據(jù)離散度極大。我處理過一臺(tái)舊設(shè)備測試結(jié)果忽高忽低最后發(fā)現(xiàn)就是球電極表面鍍層脫落露出的銅基體上布滿了細(xì)紋。2.2 試樣制備厚度測不準(zhǔn)后面全是白搭試樣看起來簡單——裁一塊材料夾上去就行。但在擊穿測試?yán)镌嚇雍穸仁沁@個(gè)試驗(yàn)最核心的換算基準(zhǔn)因?yàn)樽罱K結(jié)果E U / dd只要偏了整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)就跟著偏。我習(xí)慣把試樣裁剪成100 mm見方或者至少比電極直徑大兩倍避免放電沿邊緣繞過。厚度的測量要在試樣有效區(qū)域內(nèi)取多點(diǎn)至少五個(gè)點(diǎn)——中心一個(gè)對(duì)角線四角各一個(gè)取算術(shù)平均值。測量工具用螺旋測微器或杠桿千分尺讀數(shù)精度0.001 mm。這里有個(gè)容易犯的錯(cuò)薄膜材料本身柔軟測厚的時(shí)候夾緊力會(huì)壓薄試樣有人買了便宜的塑料卡尺一夾厚度直接少了0.02 mm。對(duì)100 μm厚的膜來說這就是20%的誤差換算成場強(qiáng)直接偏高20%。正確的做法是使用帶有固定測量壓力的測厚儀或者干脆在試樣上下各墊一塊平整的金屬墊片再測。試樣表面的清潔度也不能忽視。裁好的樣品先用無水乙醇輕輕擦拭去除手印、灰塵、脫模劑殘留然后放在干燥器里至少存放2小時(shí)。高濕度環(huán)境下薄膜表面會(huì)吸附一層水膜這層水膜在高壓下會(huì)形成表面導(dǎo)電通道讓擊穿電壓明顯降低。我做對(duì)比測試時(shí)專門試過同一批PET薄膜在相對(duì)濕度70%環(huán)境下直接測擊穿場強(qiáng)比干燥處理后測的整整低了18%。2.3 高壓回路的接地安全與數(shù)據(jù)同等重要試驗(yàn)設(shè)備的接地不是一句口號(hào)它直接影響升壓過程的穩(wěn)定性。擊穿瞬間電流陡增如果接地不良電壓波形會(huì)產(chǎn)生振蕩影響擊穿判定的準(zhǔn)確性。更實(shí)際的問題是安全——很多初學(xué)者為了省事試樣換成之后不放電直接伸手去調(diào)整電極這在高壓試驗(yàn)里是大忌。我給自己定了個(gè)硬規(guī)矩每一次升壓結(jié)束后必須用接地棒放電再等待至少30秒才允許接觸電極區(qū)。哪怕表頭顯示電壓已經(jīng)歸零電容里的殘余電荷也可能存著幾十千伏的電勢(shì)。這個(gè)習(xí)慣養(yǎng)成了再急的測試節(jié)奏都不會(huì)亂。3. 升壓方式與環(huán)境條件數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的真正分水嶺很多測試人員以為擊穿電場只跟材料有關(guān)這是最大的誤解。真正讓數(shù)據(jù)“飄”起來的是升壓策略和試驗(yàn)環(huán)境。3.1 四種升壓方式數(shù)據(jù)含義完全不一樣絕緣材料擊穿電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定了多種升壓方式核心就四種升壓方式操作要點(diǎn)適用場景數(shù)據(jù)特點(diǎn)短時(shí)快速升壓從零開始以固定速率升到擊穿速率一般在0.5~5 kV/s常規(guī)質(zhì)量控制最常用數(shù)據(jù)偏高重復(fù)性好慢速升壓升壓速率控制在0.05~0.2 kV/s讓熱過程充分發(fā)展研究熱擊穿機(jī)理數(shù)據(jù)偏低更接近實(shí)際工況逐級(jí)升壓每級(jí)保持一段時(shí)間逐級(jí)增加模擬長期耐壓數(shù)據(jù)最低工程參考價(jià)值高20 ℃耐受法固定電壓下保持規(guī)定時(shí)間看是否擊穿絕緣驗(yàn)收通過/不通過判定這里面有個(gè)反直覺的現(xiàn)象升壓越快測出來的擊穿場強(qiáng)往往越高。原因在于擊穿過程有兩種主導(dǎo)機(jī)制——電擊穿和熱擊穿。電擊穿是電場直接破壞分子鏈結(jié)構(gòu)過程在微秒級(jí)完成熱擊穿則是電流通過介質(zhì)損耗產(chǎn)生熱量熱量積累導(dǎo)致材料熱分解需要時(shí)間。如果升壓速度很快熱過程還沒來得及充分發(fā)展材料已經(jīng)被電場“硬生生”擊穿了。反之慢速升壓給了熱量充分的積累時(shí)間材料在更低的外加電壓下就會(huì)因?yàn)闊崾Х€(wěn)而失效。所以當(dāng)你比較兩份報(bào)告時(shí)必須先確認(rèn)它們用了相同的升壓速率。廠家報(bào)220 kV/mm我們用150 kV/mm如果升壓速率差了一個(gè)數(shù)量級(jí)這個(gè)對(duì)比就沒有意義。我后來去問廠家他們確實(shí)用的是快速升壓法而且電極面積比我們小。兩邊都有道理但結(jié)果不可比。3.2 環(huán)境介質(zhì)空氣不是默認(rèn)選項(xiàng)擊穿試驗(yàn)常用的環(huán)境介質(zhì)是空氣和變壓器油?？諝饨橘|(zhì)操作方便但有個(gè)致命弱點(diǎn)空氣的擊穿場強(qiáng)比大多數(shù)固體絕緣材料低得多當(dāng)試樣表面發(fā)生沿面放電時(shí)你很難判斷是材料擊穿還是空氣閃絡(luò)。所以標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)薄片試樣普遍推薦“油中擊穿”——把電極和試樣整體浸入變壓器油中利用油的高絕緣強(qiáng)度抑制沿面放電逼著擊穿路徑“走”材料的內(nèi)部。油浴測試有幾個(gè)必須較真的地方。第一是油品等級(jí)不能用普通機(jī)油代替必須用符合變壓器油標(biāo)準(zhǔn)的25號(hào)或45號(hào)絕緣油。第二是油中水分變壓器油容易吸潮水分含量超標(biāo)的油在高壓下會(huì)“嗡嗡”作響甚至提前放電干擾試驗(yàn)。我見過一個(gè)實(shí)驗(yàn)室用同一個(gè)油槽測了一個(gè)月從不更換結(jié)果數(shù)據(jù)越測越低還以為是材料批次出了問題。正確的做法是每周測一次油的擊穿電壓低于規(guī)定值就換油或做干燥過濾處理。第三是氣泡。把試樣放入油槽時(shí)表面會(huì)裹挾微小的氣泡氣泡部位的電場畸變十分嚴(yán)重會(huì)成為優(yōu)先擊穿點(diǎn)。解決方法是試樣放入油槽后靜置5到10分鐘讓氣泡自然上浮釋放或者在油槽里加一個(gè)輕輕搖晃的動(dòng)作幫助排氣。這一步看似瑣碎但省掉它你的擊穿點(diǎn)位置會(huì)變得毫無規(guī)律數(shù)據(jù)方差顯著增大。3.3 溫度與濕度被低估的兩個(gè)變量很多試驗(yàn)室有空調(diào)但溫度控制并不嚴(yán)格。對(duì)大多數(shù)高分子材料來說溫度每升高20 ℃擊穿場強(qiáng)可能下降10%~20%。所以標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定了試驗(yàn)環(huán)境為23 ℃±5 ℃而更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯啃蜏y試會(huì)把溫度穩(wěn)定在23 ℃±2 ℃。測試前試樣要在該環(huán)境下預(yù)處理至少24小時(shí)確保材料內(nèi)部溫度均勻。濕度的影響更隱蔽。它主要影響試樣表面電阻而不是體積擊穿過程但表面電阻降低了泄漏電流增大容易引發(fā)沿面閃絡(luò)。在梅雨季節(jié)做擊穿測試哪怕在油浴里試樣從干燥器拿出來裝夾的那幾分鐘也可能重新吸潮。穩(wěn)妥的做法是裝夾動(dòng)作快最好在相對(duì)濕度低于60%的房間操作或者使用帶干燥功能的試樣傳遞箱。4. 一套能復(fù)現(xiàn)的實(shí)測流程從夾樣到數(shù)據(jù)存檔內(nèi)容前面鋪墊得差不多了這里把我比較常用的一套完整流程寫出來。這套流程參考了國內(nèi)絕緣材料擊穿試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的通用要求又結(jié)合了我自己的使用習(xí)慣基本可以做到同一批樣品在同條件下測量偏差控制在5%以內(nèi)。4.1 標(biāo)準(zhǔn)操作步驟第一步試劑與設(shè)備檢查。確認(rèn)變壓器油擊穿電壓合格電極表面拋光完畢球電極無壓痕接地線連接牢固。第二步樣品準(zhǔn)備。試樣按前述方法裁剪、清潔、干燥。第三步厚度測量。在有效區(qū)域測五點(diǎn)取均值精確到0.001 mm。這一步建議兩個(gè)人配合一個(gè)人操作測厚儀一個(gè)人記錄避免手忙記錯(cuò)。第四步裝夾。將試樣平整地放在下電極上確保沒有皺褶。有皺褶的試樣會(huì)在褶皺處產(chǎn)生氣隙氣隙中的電場強(qiáng)度遠(yuǎn)高于材料本體會(huì)先發(fā)生局部放電。如果試樣翹曲嚴(yán)重可以用平整的玻璃板壓住在烘箱里低溫?zé)釅簬追昼娫俨脴?。第五步浸油靜置。蓋上油槽靜置10分鐘排泡。第六步升壓測試。按設(shè)定速率升壓觀察電壓表和電流表。擊穿瞬間電流劇增電壓表指針明顯回?cái)[同時(shí)伴隨“啪”的一聲脆響有時(shí)還能看到油中閃亮的放電火花。第七步記錄。立即記錄擊穿電壓值、擊穿時(shí)間、升壓速率并觀察擊穿點(diǎn)的位置形態(tài)。第八步拆樣保存。放電取出試樣拍照留存擊穿點(diǎn)形貌。4.2 數(shù)據(jù)怎么處理不是簡單平均一組試樣通常至少測五個(gè)有效數(shù)據(jù)。有效數(shù)據(jù)的篩選有講究如果擊穿點(diǎn)明顯落在電極邊緣或試樣邊緣不能算作有效的體積擊穿如果試樣表面出現(xiàn)明顯的爬電痕跡而沒有貫穿的擊穿孔洞也不能計(jì)入。我一般會(huì)把這類數(shù)據(jù)單獨(dú)記錄下來標(biāo)注為“邊緣擊穿”或“閃絡(luò)”不混入有效數(shù)據(jù)。有效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理上用中位數(shù)比平均值更穩(wěn)。因?yàn)閾舸﹫鰪?qiáng)往往呈現(xiàn)“弱點(diǎn)擊穿”特征個(gè)別低值來自材料內(nèi)部偶然的缺陷如果直接平均一個(gè)低值就能把整組數(shù)據(jù)拉下來。用中位數(shù)能容忍一到兩個(gè)異常點(diǎn)數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。當(dāng)然如果有效數(shù)據(jù)不足五個(gè)就需要補(bǔ)做試驗(yàn)。換算公式很簡單E_b U_b / d。需要注意單位統(tǒng)一如果擊穿電壓用kV厚度用mm場強(qiáng)單位就是kV/mm。舉個(gè)例子試樣厚度零點(diǎn)二毫米擊穿電壓42.3 kV那E_b 42.3 / 0.2 211.5 kV/mm。4.3 一個(gè)完整的記錄表長什么樣我的測試記錄表并不復(fù)雜但每個(gè)字段都有用。除了基本的信息外我會(huì)專門加上環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、油溫和油品批次。這些信息當(dāng)下看起來冗余但等幾個(gè)月后你要追溯數(shù)據(jù)異常原因時(shí)它們就是唯一的線索。表格里要有擊穿點(diǎn)描述這一欄。正常的體積擊穿在薄膜上會(huì)形成一個(gè)圓形的擊穿孔洞邊緣有燒蝕痕跡。如果擊穿點(diǎn)呈現(xiàn)樹枝狀分叉說明材料內(nèi)部有缺陷或者局部電場畸變。如果是沿面爬電會(huì)在表面形成一條黑色的導(dǎo)電痕跡。這些形態(tài)信息是判斷擊穿機(jī)制的重要依據(jù)也是寫檢測報(bào)告時(shí)最有說服力的素材。5. 踩坑實(shí)錄測了上百組樣品后總結(jié)的異常類型這部分寫的是我在實(shí)際測試中反復(fù)遇到過的坑。每一條都是真金白銀換來的教訓(xùn)如果你在做擊穿測試時(shí)遇到類似問題能少走很多彎路。5.1 沿面閃絡(luò)冒充體積擊穿現(xiàn)象數(shù)據(jù)明顯偏低擊穿點(diǎn)不固定試樣上找不到貫穿的孔洞但邊緣有燒蝕痕跡。原因通常是電極倒角不足、油品等級(jí)不夠或者試樣尺寸太小電極到試樣邊緣的爬電路徑太短。我曾經(jīng)接過一批軍方用的復(fù)合絕緣材料廠家要求厚度0.5 mm擊穿電壓不低于30 kV。我們測出來只有22 kV反復(fù)測都一樣。后來換了大尺寸試樣和球電極重新浸油靜置數(shù)據(jù)立刻升到35 kV以上。所謂“材料性能不合格”其實(shí)是我們自己的試驗(yàn)配置不給力。排查思路先看擊穿形態(tài)。如果試樣表面沒有孔洞而是有沿面黑道基本可以判斷是閃絡(luò)。這時(shí)候不要急著懷疑材料先檢查電極倒角、油品擊穿電壓、試樣尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。5.2 氣泡引發(fā)的“假擊穿”現(xiàn)象升壓過程中聽到輕微的“嘶嘶”放電聲電壓還沒到預(yù)期值就出現(xiàn)小火花但試樣拿出來看只有一個(gè)淺淺的斑點(diǎn)沒有貫穿孔。這就是氣泡惹的禍。試樣表面殘留的微氣泡在電場作用下發(fā)生局部放電產(chǎn)生的熱量和離子轟擊會(huì)侵蝕材料表面但還沒有形成徹底的擊穿通道。我之前有段時(shí)間測試薄膜數(shù)據(jù)忽高忽低老是找不到原因。后來無意中發(fā)現(xiàn)從干燥器拿出來的薄膜表面會(huì)帶有靜電吸附空氣中的灰塵和毛絮這些微小顆粒周圍容易聚集氣泡。改進(jìn)方法很簡單裝夾前用離子風(fēng)機(jī)吹一下試樣表面浸油后增加靜置時(shí)間數(shù)據(jù)立刻穩(wěn)定下來。5.3 油品劣化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)“慢性下降”現(xiàn)象同一個(gè)樣品月初測250 kV/mm月末測220 kV/mm中間沒有更改任何參數(shù)。如果排除設(shè)備功率不足的可能十有八九是油的問題。變壓器油在反復(fù)承受放電后碳化顆粒和水分逐漸積累絕緣性能下降。油里的碳粒在高電場下會(huì)沿電力線排列形成導(dǎo)電橋路提前觸發(fā)閃絡(luò)。這個(gè)事情提醒我定制了一個(gè)油品管理的硬制度每測50次或每周至少檢查一次油品擊穿電壓不合格就更換。記錄油品更換日期和對(duì)應(yīng)的測試批次方便后續(xù)追溯。這個(gè)成本不算高但換來的是測試結(jié)果的可信度。5.4 電極磨損與表面污染現(xiàn)象數(shù)據(jù)離散度突然增大擊穿點(diǎn)總是出現(xiàn)在電極的同一個(gè)位置附近。檢查電極表面往往能發(fā)現(xiàn)肉眼可見的凹陷或變色斑塊。球電極在反復(fù)的放電沖擊下表面會(huì)被燒蝕出小麻點(diǎn)。這些麻點(diǎn)的存在使接觸電場變得不均勻測試自然不穩(wěn)定。處理方法不是換新電極而是重新拋光。先用細(xì)砂紙或研磨膏把表面麻點(diǎn)磨掉再用絨布配合拋光膏精拋到鏡面效果。注意拋光后要用酒精清潔防止殘留研磨顆粒污染試樣。每隔一段時(shí)間把電極拆下來全面檢查一次這東西比想象中容易損。5.5 升壓速率的人為偏差現(xiàn)象不同操作人員測同一批樣品結(jié)果差10%以上但每個(gè)操作人員自己的數(shù)據(jù)都挺穩(wěn)定。這是典型的操作習(xí)慣問題。有人習(xí)慣一上來就把旋鈕擰到較快檔位有人會(huì)慢慢加升壓速率不同擊穿機(jī)制偏重不同結(jié)果當(dāng)然不同。解決靠流程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備要支持設(shè)定固定升壓速率并且操作人員只能通過啟動(dòng)按鈕觸發(fā)升壓不允許手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕。如果設(shè)備是老式的旋鈕調(diào)速那就貼上量程刻度要求每次升壓必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。有人覺得這是小題大做但這一項(xiàng)做好了實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)數(shù)據(jù)才能真正對(duì)得上。6. 數(shù)據(jù)背后的物理看懂結(jié)果別只會(huì)讀個(gè)數(shù)測試做完拿到一堆數(shù)據(jù)但如果你不理解這些數(shù)據(jù)為什么會(huì)這樣變那測試的價(jià)值就少了一半。這里講三個(gè)最常見的規(guī)律性現(xiàn)象也是面試和寫報(bào)告時(shí)經(jīng)常被問到的。6.1 厚度效應(yīng)為什么厚材料反而“不耐壓”很多實(shí)測結(jié)果都表明同一種材料厚度越大測出的擊穿場強(qiáng)反而越低。這不是材料變了而是統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律在起作用。材料的擊穿往往是從內(nèi)部最薄弱的缺陷處開始的體積越大包含致命缺陷的概率越高。就像一個(gè)城市里房子越多出現(xiàn)一棟失火房子的概率越大。所以用1 mm厚的樣塊測出來的kV/mm值不能直接用來預(yù)估10 mm厚電纜絕緣層的擊穿場強(qiáng)需要做尺寸修正。工程上處理這個(gè)問題通常參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出的厚度修正系數(shù)或者采用階梯升壓法測試多組不同厚度的樣品擬合出場強(qiáng)隨厚度的變化曲線。做產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)寧可留足裕量也不要用薄片數(shù)據(jù)直接外推厚制品。6.2 溫度效應(yīng)從電擊穿到熱擊穿的切換前面提到升壓速率會(huì)影響電擊穿和熱擊穿的比重。溫度也一樣。在低溫區(qū)比如-40 ℃到室溫大多數(shù)絕緣材料的擊穿以電擊穿為主溫度升高對(duì)結(jié)果影響不大。但進(jìn)入高溫區(qū)比如超過材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)附近熱擊穿機(jī)制迅速占據(jù)主導(dǎo)擊穿場強(qiáng)會(huì)斷崖式下降。我有一個(gè)做高溫絕緣漆的客戶產(chǎn)品在180 ℃下要求擊穿強(qiáng)度保持率不低于80%送來的樣品在室溫下怎么測都合格但是一升溫就不行。后來發(fā)現(xiàn)是漆膜里殘留的溶劑沒有完全揮發(fā)高溫下溶劑氣化形成氣泡這些氣泡成為擊穿的薄弱點(diǎn)。這個(gè)案例也說明擊穿測試在某些場景下不只是檢驗(yàn)材料本身更是在倒逼工藝過程的優(yōu)化。6.3 電極面積效應(yīng)測的面積越大數(shù)據(jù)越保守電極直徑從25 mm換到50 mm接觸面積變成原來的四倍擊穿電壓往往會(huì)下降因?yàn)槊娣e大了能碰上的缺陷更多。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用的絕緣件體積不大但要求高有些廠家用小電極測試數(shù)據(jù)漂亮但實(shí)際使用時(shí)被大面積電極一壓就破就是這個(gè)道理。這給我們的啟示是測試電極的選型必須和使用工況匹配。研發(fā)階段做材料篩選可以用小電極加快速升壓追求高效率和可對(duì)比性最終產(chǎn)品的出廠驗(yàn)收則應(yīng)該用接近實(shí)際工況的大電極和慢速升壓寧可數(shù)據(jù)難看一點(diǎn)也要貼近真實(shí)服役條件。6.4 直流與工頻的差異直流電壓和工頻交流電壓下的擊穿場強(qiáng)并不相同。油紙絕緣的直流耐壓通常比工頻耐壓高出兩倍以上因?yàn)橹绷鳁l件下沒有周期性極性反轉(zhuǎn)空間電荷的積累反而會(huì)在缺陷處形成反電場部分屏蔽了外施電場而工頻條件下介質(zhì)損耗引起的發(fā)熱更嚴(yán)重更利于熱擊穿的發(fā)展。所以做擊穿電場測試之前一定要確認(rèn)試驗(yàn)電壓波形。很多產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)會(huì)規(guī)定“工頻擊穿電壓”但如果有人拿直流高壓機(jī)去做工頻材料的驗(yàn)收數(shù)據(jù)會(huì)明顯偏高這種報(bào)告是無效的。我在實(shí)際工作中碰到過不止一次甲方送檢的樣品是電力電纜附件用的絕緣材料標(biāo)準(zhǔn)要求工頻擊穿但檢測報(bào)告上卻寫著DC雙方扯皮扯了半天。設(shè)備上最好只做對(duì)應(yīng)波形別混用。7. 最后再分享幾個(gè)小習(xí)慣做擊穿電場測試這些年最大的體會(huì)就是這個(gè)試驗(yàn)看起來很“笨”——加壓擊穿記錄換樣再來。但越是基礎(chǔ)的試驗(yàn)越考驗(yàn)操作者對(duì)待細(xì)節(jié)的態(tài)度。設(shè)備再先進(jìn)電極臟了結(jié)果照樣飄標(biāo)準(zhǔn)再完備操作人不按規(guī)程來數(shù)據(jù)照樣不可信。幾個(gè)小習(xí)慣供參考第一建立樣品臺(tái)賬。每批樣品要有獨(dú)立編號(hào)記錄來樣日期、環(huán)境條件、測試人員、設(shè)備編號(hào)、油品批次。哪天要追溯數(shù)據(jù)異常這套臺(tái)賬就是破案工具。第二留存擊穿點(diǎn)照片。用手機(jī)或顯微鏡給擊穿孔洞拍照存檔比單純的文字描述直觀得多。需要復(fù)查時(shí)一張照片勝過千言萬語。第三定期比對(duì)設(shè)備。如果實(shí)驗(yàn)室有兩套測試設(shè)備每季度用同一批標(biāo)準(zhǔn)樣品做一次交叉比對(duì)。如果發(fā)現(xiàn)偏差超過5%該檢修就檢修別自信地認(rèn)為是樣品的問題。數(shù)據(jù)的事主觀猜測最不值錢。最后一句話總結(jié)我的經(jīng)驗(yàn)擊穿電場測試測出來的從來都不是一個(gè)“絕對(duì)數(shù)值”而是一套試驗(yàn)條件約束下的相對(duì)結(jié)果。把條件控制好了數(shù)據(jù)自然穩(wěn)定條件失控了一切結(jié)論都站不住腳。希望這篇內(nèi)容能幫你把螺絲擰緊一點(diǎn)把數(shù)據(jù)做實(shí)一點(diǎn)。