Тестирование компонентов на воздействие высокого напряжения
Пригодность оптического изолятора или изолятора другого типа, помимо соответствия необходимым стандартам безопасности, также зависит от результатов проведения электрических испытаний.
Испытание диэлектрика
Цель данного испытания – установить способность изолятора выдерживать высокое напряжение в течение короткого периода времени, обычно составляющего около 1 минуты.
Примером стандарта, который регулирует проведение подобных испытаний является UL1577.
- Критерием прохождения испытаний является значение тока утечки. - Данный стандарт также позволяет определить способность изолятора выдерживать нагрузки в реальных условиях эксплуатации
К сожалению, UL1577 имеет весьма ограниченный диапазон применений, в частности, он не устанавливает безопасного значения постоянного напряжения изолятора
Тестирование на частичный разряд
Тестирование на частичный разряд позволяет определить:
- способность изолятора выдерживать высокое значение напряжения во время переходных процессов
- также определяет способность сохранять целостность изоляционного материала при номинальном рабочем напряжении
Суть тестирования заключается в проверке на наличие в изоляционном материале микрополостей, которые в последствии могут спровоцировать эрозию изоляционного материала из-за накапливаемого заряда и последующей разрядки, что в конечном итоге грозит выходом изолятора из строя.
Проведение тестирования на частичный разряд при значениях напряжения, близких к номинальному, позволяет:
- Выявить нарушение целостности изоляционного материала
- Определить механизм «старения» изолятора
- Установить точное значение напряжения, при котором изолятор будет соответствовать необходимым параметрам безопасности в условиях реального применения.
Преимущество метода - возможность проведения испытаний с напряжением, максимально приближенным к реальным условиям эксплуатации.
Конечная цель проведения теста на частичный разряд – это определение наличия или отсутствия полостей в изоляционном материале компонента.
Стоит отметить, что ни один изоляционный материал не может обеспечить 100% отсутствие микрополостей, поэтому данное тестирование не может выдать абсолютного значение: есть полости или нет.
Типичная установка для проведения испытаний фиксирует значение разряда величиной от 1пКл. В условиях реального применения безопасным считается значение частичного разряда на уровне 5 пКл.
Одним из первых стандартов, определивших методику и требования к тестированию на частичный разряд для оптических изоляторов, стал VDE0884. Данный стандарт впоследствии был преобразован в международный стандарт IEC60747-5-5.
Изоляционный барьер оптических изоляторов представляет собой гибридную конструкцию, состоящую из прозрачного изолятора (полиимидной пленки) и окружающего его непрозрачного материала (эпоксидной смолы).
Возникает вопрос, какой именно материал подвергается тестированию при проведении теста на частичный разряд согласно IEC60747-5-5?
В общем случае ответом является тестирование обоих составляющих материалов:
При проведении тестирования на частичный разряд для определения наличия пустот в изоляционном материале, необходимо принимать во внимание общее значение накопленного заряда в диэлектрике.
В случае, если электрическое поле является однородным, то накопленный заряд равномерно распределяется по всему изоляционному материалу, поэтому измерение частичного разряда применимо для всей конструкции изолятора.
Общая емкость для типичного оптического изолятора составляет примерно 0.7 пФ.
В реальных условиях однородность электрического поля может иметь некоторый дисбаланс, однако данным явлением можно пренебречь и считать тестирование на частичный разряд приемлемым методом для определения целостности как внешнего слоя изоляционного барьера, так и внутреннего изоляционного материала.
В некоторых случаях тестирование на частичный разряд также применимо к изоляторам, выполненным по другим технологиям (емкостной и индуктивный изоляторы). Однако в этом случае достоверность результатов тестирования будет сильно уступать оптическим изоляторам из-за куда менее однородного распределения электрического поля.
Например,
Типичный изолятор, выполненный по альтернативной технологии может иметь значение емкости около 100 мкФ, что при проведении тестирования на частичный разряд с прикладываемом напряжением 1000 В выдаст 100 пКл накопленного заряда.
В данном контексте значение 5 пКл, которое является пределом и критерием прохождения теста для оптических изоляторов, имеет мало общего с реальными значениями для изоляторов, выполненных по альтернативным технологиям.
Если бы в данных изоляторах значение накопленного заряда действительно составляло 5 пКл, то скорее всего такой изолятор был бы подвержен лавинному пробою еще на этапе тестирования.
В то время как тестирование на частичный разряд является приемлемым методом для определения пустот во внешнем изоляционном материале для всех типов изоляторов, данная методика совершенно не подходит для тестирования основного изоляционного слоя емкостных и индуктивных изоляторов.
По вопросам выбора изолятора вы можете обратиться к нашему эксперту по силовой электронике:
Дмитрию Антонову
Запрос оставляйте в форме ниже:
