薄膜交直流電壓擊穿試驗(yàn)儀

一．產(chǎn)品的制造和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1、GB1408.1-2006《絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法》

2、GB1408.2-2006《絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法第2部分：對(duì)應(yīng)用直流電壓試驗(yàn)的附加要求》

3、JJG 795-2004 《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》

二．適用的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

1、GB/T1695-2005《硫化橡膠工頻擊穿電壓強(qiáng)度和耐電壓的測(cè)定方法》

2、GB/T3333《電纜紙工頻擊穿電壓試驗(yàn)方法》

3、GB12913-2008《電容器紙》

4、ASTM D149《固體電絕緣材料工業(yè)電源頻率下的介電擊穿電壓和介電強(qiáng)度的試驗(yàn)方法》

薄膜交直流電壓擊穿試驗(yàn)儀

三 應(yīng)用范圍

主要適用于固體絕緣材料如電線套管、樹(shù)脂和膠、浸漬纖維制品、云母及其制品、塑料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等介質(zhì)在工頻電壓或直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓時(shí)間的測(cè)試；該儀器采用計(jì)算機(jī)控制，可對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的采集、處理，并可存取、顯示、打印。

四 、技術(shù)要求

01、輸入電壓： 交流 220 V

02、輸出電壓： 交流/直流 0--50 KV ;

 03、電器容量：2KAV 3KAV 5KAV 10KVA

04、高壓分級(jí)： 0-10KV 0--50KV 0--150KV

05、升壓速率：0.01-5.0kv（隨意）

06、試驗(yàn)方式：交/直流試驗(yàn)：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗(yàn)

07、試驗(yàn)介質(zhì)：空氣

08、支持短時(shí)間內(nèi)短路試驗(yàn)要求。

10、電壓試驗(yàn)精度： ≤ 1％。

11、試驗(yàn)電壓連續(xù)可調(diào)： 0--100 KV。

12、電流可采集到m*并且實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)采集。

13、出具*計(jì)量單位校準(zhǔn)證書(shū)或出具客戶計(jì)量單位的證書(shū)

14、電源：220v±10%的單相交流電壓和50Hz±1%的頻率

15、電流電壓穩(wěn)定度：外界電壓波動(dòng)10% （可選配我司配到電壓保護(hù)器額定波動(dòng)電壓30%）

16、升壓裝置：采用*無(wú)觸點(diǎn)原件勻速升壓淘汰前款機(jī)械調(diào)壓

17、耐壓時(shí)間：0-7H保持相對(duì)電壓（軟件設(shè)定）

18、擊穿試樣：試樣擊穿點(diǎn) 大小可調(diào)一般為1-5mm左右

19、安裝靈敏度較高的過(guò)電流保護(hù)裝置保證試樣擊穿時(shí)在0.05S內(nèi)切斷電源。

20、儀器配備*故障報(bào)警系統(tǒng) 避免用戶操作故障儀器發(fā)生危險(xiǎn)。

五 結(jié)構(gòu)原理及性能特點(diǎn)

本設(shè)備主要由：升壓系統(tǒng)(高壓變壓器)、測(cè)量系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、放電系統(tǒng)、電極、油箱、電極定位架、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、軟件等組成

六、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及軟件包

試驗(yàn)軟件是我公司研發(fā)的功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、顯示直觀的試驗(yàn)軟件系統(tǒng)。

本儀器采用計(jì)算機(jī)控制，過(guò)人機(jī)對(duì)話方式，完成對(duì)、絕緣介質(zhì)的工頻電壓擊穿，工頻耐壓試驗(yàn)。本儀器屬我公司shou創(chuàng)，為我公司產(chǎn)品，號(hào)：ZL02281003.X.

1、試驗(yàn)過(guò)程中可動(dòng)態(tài)繪制出試驗(yàn)曲線，試驗(yàn)的曲線可以多種顏色疊加對(duì)比，局部放大，曲線上任意一段可進(jìn)行區(qū)域放大分析；

2、可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改，靈活適用；

3、試驗(yàn)條件及測(cè)試結(jié)果等數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)；

4、試驗(yàn)報(bào)告格式靈活可變，適用于不同用戶的不同需求；

5、可對(duì)一組試驗(yàn)中曲線數(shù)據(jù)的有效與否進(jìn)行人為選定；

6、試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可導(dǎo)入EXECL,WORD文檔編輯；

7、軟件設(shè)備人員管理功能，試驗(yàn)人員可設(shè)置自己的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)參數(shù)，設(shè)置自己的試驗(yàn)內(nèi)容后別人無(wú)法進(jìn)入程序；

8、過(guò)電流保護(hù)裝置有足夠的靈敏度，能夠保證試樣擊穿時(shí)在0.1S內(nèi)切斷電源；

9、儀器運(yùn)行的持久性: 儀器可連續(xù)運(yùn)行使用，不需為保護(hù)儀器而定期停機(jī)。

七、高壓擊穿設(shè)備安全說(shuō)明：

1、設(shè)備要安裝單獨(dú)的保護(hù)地線。接保護(hù)地線，主要是減少試樣擊穿時(shí)對(duì)周?chē)a(chǎn)生的較強(qiáng)的電磁干擾。也可避免控制計(jì)算機(jī)失控。

2、直流試驗(yàn)放電報(bào)警功能:在設(shè)備做完直流試驗(yàn)時(shí),當(dāng)開(kāi)啟試驗(yàn)門(mén)時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警,直至使用設(shè)備上的放電裝置放電后報(bào)警會(huì)自動(dòng)取消.(注：因?yàn)橹绷髟囼?yàn)后不放電會(huì)危險(xiǎn)到人身安全,不能直接拿取電極,起到提醒使用人員放電以免造成人身傷害)。

3、試驗(yàn)放電裝置，隨主機(jī)為一體化，改進(jìn)了以往單獨(dú)配備一根放電桿的功能。

4、該試驗(yàn)設(shè)備的電路設(shè)有多項(xiàng)保護(hù)措施，主要有：過(guò)流保護(hù)、失壓保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、直流試驗(yàn)放電報(bào)警等。

5、六級(jí)高壓安全斷電控制：

①總電源開(kāi)關(guān)

②高壓斷電開(kāi)關(guān)（鑰匙開(kāi)關(guān)）

③調(diào)壓器復(fù)位開(kāi)關(guān)

④試驗(yàn)箱門(mén)安全開(kāi)關(guān)

⑤高壓變壓器輸入側(cè)限流空開(kāi)

⑥漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)

八、工頻下的試驗(yàn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

1. 電壓范圍：050KV；

2、跳閘后調(diào)壓器自動(dòng)回零；

3、零位合閘，具有自動(dòng)、手動(dòng)升降電壓；

4、進(jìn)口漏電保護(hù)器，可靠保護(hù)人身安全；

5、過(guò)流保護(hù)，門(mén)限等安全保護(hù)功能；

6、電壓、電流顯示，測(cè)量精度±0.2，擊穿電壓保持；

7、試驗(yàn)電極：上電極直徑為25mm，高為25mm；下電極直徑為25mm，高為25mm.（電極：不銹鋼）；

8、高壓變壓器額定容量：10KVA；

9、額定輸入/輸出電壓：220V/50KV；

10、額定輸入/輸出電流：20A/0.09A；

11、控制系統(tǒng)：采用西門(mén)子PLC+中國(guó)臺(tái)灣威綸觸摸屏控制，控制精密，操作簡(jiǎn)單，

設(shè)計(jì)*人性化，試驗(yàn)結(jié)束自動(dòng)計(jì)算電器強(qiáng)度并生成報(bào)告，

面板熱敏打印機(jī)可以適時(shí)打印試驗(yàn)結(jié)果；

11、升壓速度五檔可選：5V、50V、100V、500V、1000、2000V；

12、帶有方便拆裝的油浴槽（材質(zhì)為：不銹鋼）；

13、儀器部件：由電動(dòng)接觸式調(diào)壓器、控制箱、保護(hù)電阻、電極箱、油浴槽組成；

14、機(jī)箱材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)SUS304不銹鋼；

15、外形尺寸：長(zhǎng) 1.4米，寬1.1米，高1.7米

16、重量：約240KG

九、介電耐電壓擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)儀安全說(shuō)明：

1、設(shè)備要安裝單獨(dú)的保護(hù)地線。接保護(hù)地線，主要是減少試樣擊穿時(shí)對(duì)周?chē)a(chǎn)生的較強(qiáng)的電磁干擾。也可避免控制計(jì)算機(jī)失控。
2、直流試驗(yàn)放電報(bào)警功能:在設(shè)備做完直流試驗(yàn)時(shí),當(dāng)開(kāi)啟試驗(yàn)門(mén)時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警,直至使用設(shè)備上的放電裝置放電后報(bào)警會(huì)自動(dòng)取消.(注：因?yàn)橹绷髟囼?yàn)后不放電會(huì)危險(xiǎn)到人身安全,不能直接拿取電極,起到提醒使用人員放電以免造成傷害)。
3、試驗(yàn)放電裝置，隨主機(jī)為一體化，改進(jìn)了以往單獨(dú)配備一根放電桿的功能。
4、該試驗(yàn)設(shè)備的電路設(shè)有多項(xiàng)保護(hù)措施，主要有：過(guò)流保護(hù)、失壓保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、直流試驗(yàn)放電報(bào)警等。

絕緣強(qiáng)度測(cè)試的意義

十、 介紹

Xl.1.1 簡(jiǎn)要回顧了擊穿的三種假定機(jī)制，分別是：（1）放電或電暈機(jī)制，（2）熱機(jī)制，以及（3）固有機(jī)制，討論了在原理上對(duì)實(shí)際電介質(zhì)產(chǎn)生影響的因素，并對(duì)數(shù)據(jù)的解釋提供幫助。擊穿機(jī)制常常與其他機(jī)制相結(jié)合，而非單獨(dú)發(fā)揮效用。隨后的討論僅針對(duì)固體和半固體材料。

Xl.2 介電擊穿的假定機(jī)制

X1.2.1 由放電造成的擊穿在對(duì)工業(yè)材料進(jìn)行的許多測(cè)試中，都是由于放電造成了擊穿，這通常造成較高的局部場(chǎng)。對(duì)于固體材料來(lái)說(shuō)，放電常常發(fā)生在環(huán)境介質(zhì)中，因此增加測(cè)試的區(qū)域?qū)⒃陔姌O邊緣上或外側(cè)產(chǎn)生擊穿。放電也會(huì)發(fā)生在內(nèi)部出現(xiàn)或生成的一些泡沫或氣泡里。這會(huì)造成局部的侵蝕或化學(xué)分解。這些過(guò)程將一直持續(xù)到在電極間形成*的失效通路為止。

X1.2.2 熱擊穿在置于高強(qiáng)度電場(chǎng)時(shí)，在許多材料內(nèi)的局部路徑上會(huì)積聚大量的熱，這將造成電介質(zhì)和離子導(dǎo)電性能的損失，進(jìn)而迅速產(chǎn)生熱量，所產(chǎn)生的熱量將大于所能耗散掉的熱量。由于材料的熱不穩(wěn)定性，導(dǎo)致了擊穿的發(fā)生。

X1.2.3 固有擊穿如果放電或熱穩(wěn)定性都不能造成擊穿，那么在電場(chǎng)強(qiáng)度大到足以加速電子穿過(guò)材料時(shí)，仍將發(fā)生擊穿。標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)強(qiáng)度被稱為固有絕緣強(qiáng)度。雖然機(jī)制本身也許已經(jīng)涉及，但本測(cè)試法仍不能測(cè)試固有絕緣強(qiáng)度。

Xl.3 絕緣材料的性質(zhì)

X1.3.1 固態(tài)工業(yè)絕緣材料通常是非均勻的，且含有許多不同的電介質(zhì)缺陷。試樣上常常發(fā)生擊穿的區(qū)域，并不是那些電場(chǎng)強(qiáng)度zui大的區(qū)域，有時(shí)甚至是那些遠(yuǎn)離電極的區(qū)域。在應(yīng)力下卷中的薄弱環(huán)節(jié)有時(shí)將決定測(cè)試的結(jié)果。

X1.4 測(cè)試和測(cè)試樣狀況的影響因素

X1.4.1 電極通常，隨著電極區(qū)域的增加，擊穿電壓會(huì)降低，這種影響對(duì)于薄試樣來(lái)說(shuō)更為明顯。電極的幾何形狀也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。制作電極的材料也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，這是因?yàn)殡姌O材料的熱導(dǎo)性和功函會(huì)對(duì)熱機(jī)制和發(fā)電機(jī)制產(chǎn)生影響。通常來(lái)說(shuō)，由于缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以很難確定電極材料的影響。

X1.4.2 試樣厚度固體工業(yè)絕緣材料的絕緣強(qiáng)度主要取決于試樣的厚度。經(jīng)驗(yàn)顯示，對(duì)于固體和半固體材料來(lái)說(shuō)，絕緣強(qiáng)度與以試樣厚度為分母的分?jǐn)?shù)成反比，更多的證據(jù)顯示，對(duì)于相對(duì)均勻的固體來(lái)說(shuō)，絕緣強(qiáng)度與厚度的平方根互為倒數(shù)。如果固體試樣能熔化后倒入到固定電極之間并凝固下來(lái)，那么電極間距的影響將很難得到明確的定義。因?yàn)樵谶@種情況下，可以隨意固定電極間距，所以習(xí)慣在液體或可溶固體中進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測(cè)試，此時(shí)電極間具有標(biāo)準(zhǔn)的固定空間。因?yàn)榻^緣強(qiáng)度取決于厚度，所以如果在報(bào)告絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)缺乏測(cè)試所用試樣的起始厚度，那么這樣的數(shù)據(jù)將毫無(wú)意義。

X1.4.3 溫度試樣和環(huán)境介質(zhì)的溫度將影響絕緣強(qiáng)度，雖然對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)，微小的環(huán)境溫度變化對(duì)材料造成影響可以忽略不計(jì)。通常，絕緣強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，但其強(qiáng)度的極限取決于被測(cè)材料。*，由于材料需要室溫以外的條件下發(fā)揮作用，所以有必要在比期望操作溫度更大的范圍里，對(duì)絕緣強(qiáng)度與溫度的關(guān)系進(jìn)行確定。

X1.4.4 時(shí)間電壓應(yīng)用的速率也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。通常，擊穿電壓隨電壓應(yīng)用速率的增加而提高。這是預(yù)料之中的，因?yàn)闊釗舸C(jī)制有賴于時(shí)間，而放電機(jī)制也有賴于時(shí)間，雖然在一些情況下，后一種機(jī)制通過(guò)產(chǎn)生局部電場(chǎng)高臨界強(qiáng)度造成快速失效。

X1.4.5 波形通常，應(yīng)用電壓的波形也會(huì)影響絕緣強(qiáng)度。在本測(cè)試方法的限制說(shuō)明中，波形的影響是不顯著的。

X1.4.6 頻率對(duì)于本測(cè)試法，在工業(yè)用電頻率范圍內(nèi)，頻率的變化對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響將不是那么顯著。但是，不能從本測(cè)試法所得結(jié)果中推斷出其他非工業(yè)用電頻率（50到60HHz）對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響。

X1.4.7 環(huán)境介質(zhì)通常測(cè)試具有高擊穿電壓的固體絕緣材料，是將試樣浸入到液體介質(zhì)中，例如變壓器油，硅油，或是氟利昂中，以減小擊穿前表面放電的影響。這已經(jīng)由S.Whitehead10所揭示，為了避免固體試樣在達(dá)到擊穿電壓前在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生放電現(xiàn)象，在交流電測(cè)試中，有必要確保：

下標(biāo)：

m指浸入介質(zhì)；

r指相對(duì)值；

O指自由空間；

（εO=8.854×10-12F/m）

s指固體電介質(zhì)。

X1.4.7.1 Whitehead指出，要避免表面放電，則應(yīng)提高Em和εm或是提高σm。通常規(guī)定使用變壓器油，其介電性能是這樣的，如果電場(chǎng)強(qiáng)度Es達(dá)到以下水平，則會(huì)發(fā)生邊緣擊穿：

如果測(cè)試樣很厚，且其介電常數(shù)很小，那么含有ts的量將成為相對(duì)影響因數(shù)，介電常數(shù)與電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積將近似于一個(gè)常數(shù)。11Whitehead也指出（p. 261）使用潮濕的半導(dǎo)體油將能有效減少邊緣放電的現(xiàn)象。如果電極間的擊穿路徑僅在固體中出現(xiàn)，那么此介質(zhì)將不能與其他介質(zhì)進(jìn)行比較。也應(yīng)該注意到如果固體是多孔的或是能夠被浸入介質(zhì)充滿，固體的擊穿強(qiáng)度將受到浸入介質(zhì)電氣性質(zhì)的直接影響。

X1.4.8 相對(duì)濕度相對(duì)濕度影響絕緣強(qiáng)度是因?yàn)闇y(cè)試材料吸收的水分或表面吸附的水分將影響介質(zhì)損耗和表面電導(dǎo)率。因此，它的重要性很大程度上有賴于測(cè)試材料的性質(zhì)。但是，即使材料只吸收了一點(diǎn)甚至沒(méi)有吸收水分，仍會(huì)受到影響，因?yàn)樵谟兴那闆r下，將大大提高放電的化學(xué)效應(yīng)。除此之外，還應(yīng)調(diào)查暴露在電場(chǎng)強(qiáng)度中的影響，通常通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)流程來(lái)控制或限制相對(duì)濕度的影響。

10 文獻(xiàn)：Whitehead, S., 固體介電擊穿, Oxford University Press, 1951.

X1.5 評(píng)估

X1.5.1 通電設(shè)備絕緣的一個(gè)基本要求就是它應(yīng)能承受得住在服務(wù)中施加于它的電壓。因此很有必要對(duì)測(cè)試進(jìn)行評(píng)價(jià)，以評(píng)價(jià)處于高壓應(yīng)力條件下的材料性能。介質(zhì)擊穿電壓測(cè)試是一種測(cè)定材料是否需要進(jìn)一步考察的初步測(cè)試，但是它無(wú)法就兩個(gè)重要方面進(jìn)行全部評(píng)估。首先，安裝在設(shè)備上的材料條件與測(cè)試條件大為不同，尤其在考慮了電場(chǎng)結(jié)構(gòu)和暴露在電場(chǎng)中的材料面積，電暈，機(jī)械應(yīng)力，周?chē)橘|(zhì)以及與其他材料的連接之后，更是如此。第二，在服務(wù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多惡劣的影響，例如熱，機(jī)械應(yīng)力，電暈及其產(chǎn)物，污染物等等，都會(huì)使擊穿電壓遠(yuǎn)低于zui初安裝時(shí)的擊穿電壓值。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，可以合并其中的一些影響，進(jìn)而對(duì)該材料做出更準(zhǔn)確的估計(jì)，但是zui終考察的仍然是那些處于實(shí)際服務(wù)的材料性質(zhì)。

X1.5.2 介質(zhì)擊穿測(cè)試能作為材料檢測(cè)或是質(zhì)量控制測(cè)試，作為一種推測(cè)其他條件的手段，例如變率，或是指明惡化的過(guò)程，如熱老化。在使用本測(cè)試法時(shí)，擊穿電壓的相對(duì)值比值更重要。