绝缘材料击穿强度、击穿电压测试仪

ZJC-100KV绝缘材料击穿强度、击穿电压测试仪

1. 适用范围

本技术规范提出的是绝缘材料击穿强度、击穿电压测试仪最低限度的技术要求、试验方法、检验验收和包装运输要求等，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供货商所提供的货物应符合工业标准和本技术规范中所提要求。

2. 设备标准及规范

本规范中所引用标准为最低标准，凡经修订的标准，均执行最新版本。如有作废，按相应新代替标准或更高标准执行；供货商向其他厂商购买的所有附件和货物，都应符合这些标准、规范或准则的要求；本规范中未提及的相关技术要求均应遵照新版本的国家标准（GB）和行业相关标准执行。

如本技术规范与下列各标准之间有冲突，则应满足较高标准。

表 1 设备标准及规范

3. 供货范围

3.1. 详细的供货清单

4. 使用条件

1)    水平度为0.2/1000的地面；

2)    相对湿度为65±5%；

3)    环境温度（0-30）℃；

4)    清洁、无腐蚀性介质；

5)    市电220 V±10%；

6)    无明显的振源、电磁场；

5.     技术要求

5.1. 测试原理

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

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。固体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。温度和电压作用时间对电击穿的影响小，对热击穿和电化学击穿的影响大；电场局部不均匀性对热击穿的影响小，对其他两种影响大。

热击穿

当固体电介质承受电压作用时，介质损耗是电介质发热、温度升高；而电介质的电阻具有负温度系数，所以电流进一步增大，损耗发热也随之增加。电介质的热击穿是由电介质内部的热不平衡过程造成的。如果发热量大于散热量，电介质温度就会不断上升，形成恶性循环，引起电介质分解、炭化等，电气强度下降，最终导致击穿。

热击穿的特点是：击穿电压随温度的升高而下降，击穿电压与散热条件有关，如电介质厚度大，则散热困难，因此击穿电压并不随电介质厚度成正比增加；当外施电压频率增高时，击穿电压将下降。

电化学击穿

固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用时，其物理和化学性能会发生不可逆的老化，击穿电压逐渐下降，长时间击穿电压常常只有短时击穿电压的几分之一，这种绝缘击穿成为电化学击穿。当加在某一绝缘介质上的电压高于过一定程度（击穿电压）后，这时绝缘介质会发生突崩溃而使其电阻迅速下降，继而使得一部分绝缘介质变为导体。在有效的击穿电压下，电击穿现象可以发生在固体、流体、气体或者真空等不同的介质中。

电树枝（预击穿）

在电气工程中，树化是固体绝缘中的一种电气预击穿现象。这是由于局部放电而造成的破坏性过程，并通过受应力的介电绝缘层，在类似于树枝的路径中进行。固体高压电缆绝缘的树化是地下电力电缆中常见的击穿机制和电气故障来源。当干介电材料在很长一段时间内受到高且发散的电场应力时，首先发生并传播电树。观察到电树化起源于杂质、气孔、机械缺陷或导电突起在电介质的小区域内引起过度电场应力的点。这可以使体电介质内的空隙内的气体电离，从而在空隙的壁之间产生小的放电。杂质或缺陷甚至可能导致固体电介质本身的部分击穿。这些局部放电 (PD) 产生的紫外线和臭氧随后与附近的电介质发生反应，分解并进一步降低其绝缘能力。随着电介质的降解，气体通常会释放出来，从而产生新的空隙和裂缝。这些缺陷进一步削弱了材料的介电强度，增强了电应力，加速了 PD 过程。

5.2. 试品

如表1所示，击穿强度实验平台可用于（1）TO封装、（2）刚性压接封装、（3）弹性压接封装（4）焊接封装、（5）用于实验室测量的简易封装、（6）衬板、（7）子单元框架、（8）板状绝缘材料、（9）管壳、（10）硅凝胶的击穿强度测量和验证。

表1 击穿强度实验平台测试对象：

5.3. 整机结构

主机型号：中航时代仪器设备ZJC-100kV（多工况油浴加热定制版），如图1所示；

配件备件：各种型号电极2套；放电棒一个；隔热手套1副详情见价格。

图 1 外观示意图

图 2 整机结构示意图

上图中，

（1）结构示意图所示为滤波器与主机分开的状态，直流试验时须连接滤波器，交流时需要分开滤波器；

（2）交流试验时，拔出滤波器与高压变压器的连接线，分开滤波器；

（3）直流试验时，合上滤波器，插上滤波器与高压变压器的连接线；

（4）外部电源正负接口，用来通过外接电源的正负线，穿过之后可以直接插入试样架正负极；

（5）外部采样接口会输出采样信号，采样信号包括高压电流和高压电压，信号为0-5V；

（6）其他相关的部分，如高压采样等请参考电路设计框图，在此不做展示。

图 3 高温油槽结构图

图 4 二次侧测试电路示意图

图 5 击穿强度实验平台原理框图

关于绝缘材料击穿强度、击穿电压测试仪的一般说明：

（1）使用计算机控制，并采集所有信号；

（2）通过无级调压控制箱生成需要的波形并且输出0-200V电压，通过外部触发按键切换50Hz正弦波和100Hz方波；

（3）通过高压变压器生成需要的0-100kV电压，并且通过机械机构切换交直流；

（4）在试样架正负极预留外部电源输入接口；

（5）直流电压通过0.5uF高压采样电容滤波，使纹波系数≤2%；

（6）高压采样部分采集电压和电流，通过AD转换传递给计算机，同时预留出外部取样接口；

（7）在直流试验时，通过电感限制电容放电，防止放电电流过大造成干扰；

（8）整机接线如下图所示，包含计算机和放电、照明等系统的接线方式。

图 6 击穿强度实验平台整机接线图

5.4. 设备参数

主要设备参数要求及保证如表 2所示。

表 2 主要设备参数要求及保证值

5.5. 设备功能

击穿强度实验平台可用于模块、标准绝缘材料样品、硅凝胶、绝缘结构， 在0到100kV交（50Hz）、直流（纯直流）电压和0到50kV方波电压等复杂工况下的击穿强度测量和验证。

6. 价格

具体定制细节尚未敲定最终价格需要在确定技术细节后给出，参考厂家100kV击穿实验平台报价，预计需要50万元。

7. 采购周期

预计需要2个月完成设备采购。

8. 试验验证

货物在出厂时必须通过下列所有试验验证，供货商必须向采购方提供货物的试验报告。

8.1. 试验1

交流电源试验项目及要求。

表 3交流电源试验项目及要求

8.2. 试验2

直流电源试验项目及要求。

表 4直流电源试验项目及要求

8.3. 试验3

调压方式项目及要求。

表 5 油浴加热盒

8.4. 试验4

测量项目及要求。

表 6 测量项目试验要求

8.5. 试验5

温度项目及要求。

表 7 油浴加热温度试验

8.6. 试验6

保护系统试验要求。

表 8 保护系统试验要求

9. 对技术文件的要求

1.    双方签订合同后，供货商应免费随货物一并提交足够的资料来证明其提供货物达到规定的性能质量要求，供货商提供的资料应包括所供货物的详细技术性能、功能和指标、工作原理等信息，并对其可靠性和一致性负责，文件及资料种类包括且不限于：

1)    货物的装箱资料清单；

2)    货物的技术说明书、使用说明书、接线图纸和组装图纸；

3)    货物的安装、调试和运行手册；

4)    出厂检测合格报告；

5)    货物质量检验合格证书；

6)    合同规定的出厂验收试验报告等。

2.    双方签订合同后，供货商提交技术文件时，所提供的技术文件及资料不少于2份，正本1份，副本1份。所有提供的技术文件均应为中文版，采用SI公制国际单位制，并同时提供相应的电子版。图纸采用AutoCAD2004版制作，资料采用W    ord、Excel编写，文件后缀为.doc、.xls。图纸的比例尺寸为最终货物实际比例尺寸。

10. 包装、标志、运输

10.1. 包装及标志

1.    货物在运输前都应进行包装，防止潮气、锈蚀、淋雨和振动。包装不能造成对货物的破坏，破坏的形式包括：划痕、裂痕、脏污等，另外需要增加防潮和防静电处理。包装应牢固可靠，对贵重设备和仪器应考虑与一般设备分开，采用特殊包装。

2.    应在包装箱上标出“怕湿”，“小心轻放”，“向上”等必要的图形指示。包装箱表面按GB 191-2008规定标明标志，每个包装箱上应附有标签标明：

1)    制造厂名称、厂标和厂址；

2)    货物名称、型号；

3)    产品批号和出厂日期；

4)    包装的数量、重量；

3.    货物在包装时应有装箱单，装箱单应至少包括以下的内容：货物的名称、数量、加工批号、出厂的日期等。每件包装件内应附有技术检验部门及检验员印章的产品合格证及必要的技术文件。

4.    收货标志应给出装运标志、收货地址、收货人、箱号、毛/净重、外形尺寸、发货地址、发货人等。

10.2. 运输

1.    供货商应负责将货物运至采购方指定地点，由此产生的费用由供货商承担。若供货商采用邮寄的方式向采购方交货，则货物在装运后供货商应立即将装货通知单特快专递邮寄给采购方。

2.    货物在运输过程中，要避免货物因为潮湿、振动、碰撞、摩擦等因素造成的任何形式的破坏，包括破裂、划伤、相互位置变化等现象。供货商向采购方运输货物过程中出现的任何质量问题，将由供货商承担责任。

11. 质量保证及售后

11.1. 质量保证

1.    供货商应保证其所提供的所有货物都是全新的，未经使用过的，采用的是优质材料和先进工艺，并在各方面符合合同规定的质量、规格和性能要求。

2.    供货商应对合同货物的设计、材料和零部件选购、加工、制造、试验等过程建立严格的质量保证体系，并在合同的整个制造过程中严格按其执行。供货商提供的所有货物均应附质量保证书或试验报告等文件。

3.    供货商应采用有运行经验证明正确的、成熟的技术来进行合同货物的生产和系统的集成。如采用供货商过去从未采用过的新技术，应征得采购方的同意。

4.    供货商从其他厂商采购货物，一切质量问题由供货商负责。

11.2. 售后服务

1.    质保期自供、采双方对货物验收之日算起，另有约定除外。

2.    在质保期内，由于供货商货物质量问题造成的系统中断或其余故障，在接到采购方通知后的24小时内负责处理缺陷并更换有损坏的部件，且不收取任何额外费用，由此造成的采购方损失由供货商承担。质保服务内容包括但不限于：

1)    故障部件或货物的免费更换或维修，并提供质量分析报告；

2)    货物的现场维护；

3)    电话技术支持等。

3.    质保期内货物发生故障并由供货商处理完毕后，质保期将延长，延长时间为自货物重新投运之日起后的 12 个月。

4.    在质保期内，供货商应提供7×24小时响应的技术服务，在需要现场服务时，供货商应在24小时内赶赴现场，偏远地区36小时内赶赴现场；在质量保证期后，由于供货商货物质量问题而造成的系统停运或中断，供货商应在接到采购方通知后的48小时内负责协助处理缺陷并更换有损坏的部件。对易损部件优先、优惠供应，并提供终身服务。