击穿试验仪

一、关于安全：由于试验经常是在高电压条件下进行，为确保操作者安全。本仪器采用如下保护设计。1、前端装有空气开关做过流保护；（设定值20A.）；2、试验箱采用具有良好绝缘特性的有机玻璃制成。北京中航时代检测仪器测试电压头安全放电距离对四周均大于200mm；（350mm），试验时箱壁对操作者构成良好防护墙，以确保安全；3、试验变压器高压侧尾端及仪器外壳均已安全接地；4、电路上设有过流保护、过压保护，（要求：北京中航时代检测仪器器主机电源和计算机电源必须同相）；5、报警灯信息解释：(1)试验箱门打开绿色灯亮，代表可以进行更换试样操作。(2)试验箱门关闭黄色指示灯亮代表可以开始试验。(3)试验开始后高压大于0.5KV时红灯点亮，代表高压警示。(4)直流试验结束，高压放电。或手动放电时。蜂鸣器响起报警灯闪烁。6、四级安全断电控制：⑴漏电保护器（空开）⑵总电源开关（急停）⑶调压器复位开关⑷试验箱门安全开关特别提示：安装北京中航时代检测仪器器的试验室必须装备符合国家相关标准要求的接大地保护线；接地保护线端子位于主机后板左下,（接地电阻小于4欧姆。）输入电源功率：北京中航时代检测仪器ZJC-50kV型不低于3kVA二、典型试样：绝缘材料，电子材料，有机硅材料，胶粘剂材料，电工材料，绝缘材料，固体材料，橡胶，塑料，薄膜，绝缘漆，漆膜，硫化橡胶，片材，热固性塑料，绝缘漆漆膜，电容器纸，陶瓷，玻璃，导热材料，硅材料，有机硅，聚碳酸酯PC材料，聚碳酸酯改性材料，涂料，树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料复合制品、陶瓷和玻璃、绝缘纸、柔软复合材料、树脂胶等等。三、样品取样：1、对该材料的说明中应定义详细的取样流程。2、为了质量控制的目的，在取样时应收集足够的样品以评估被测样品的平均质量和被检批次的变化情况，为了使所取样品不受时间的影响，应在实验室或其他测试区域已经开始准备测试样时进行取样。3、为了获得最可取的测试条件，需要从那些远离材料中明显缺损或是间断的地方进行取样。对于卷材，除非要对缺损或间断的出现或邻近进行调查，否则应避免对外在的几层进行取样，例如卷材包的最外层，或是紧邻片或卷边缘的材料。4、取样应足够大，以便能够按特殊材料的要求进行各项测试；5、北京中航时代检测仪器器被测材料为片型材料，常用电极为GB1408中的等直径电极和不等直径电极，此电极对试样的要求为直径大于25mm或直径大于100mm。也可根据不同材料制作不同的电极。操作电压下气隙的击穿特性电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化而引起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操作过电压。操作过电压的峰值可高达最大相电压的3~3.5倍，因此为保证安全运行，需要对高压电气设备的绝缘考察其耐受操作过电压的能力。在电力系统中的操作过电压作用下空气间隙的击穿特件，过去曾认为与工频电压的击穿特性差别不大，其电压击穿介于电压击穿和工频电压击穿之间，一般可以引入某个操作系数把操作过电压折算成等效工频电压来考虑，故早期的工程实践中，常采用工频电压试验来考验绝缘耐受操作过电压的能力。近20年来，随着电力系统工作电压的不断提高，操作过电压下的绝缘问题越来越突出，从而广泛地开展了对操作过电压波形下气体绝缘放电特性的研究。在研究中发现了一系列新的特点，如波形对电压击穿有很大的影响，在一定的波形下操作50%电压击穿甚至比工频电压击穿还要低等等。因此目前的试验标准规定，对额定电压在300kV以上的高压电气设备要进行操作电压试验。这说明操作电压下的击穿只对长间隙才有重要意义。为了模拟操作过电压，需要规定一定的标准波形，国际电工委员会(IEC)和我国国家标准规定的操作电压标准波形是与电压波形相类似的非周期性指数衰减波，只是波前时间T1比半峰值时间T2长得多，规定的操作电压标准波形为250/2500μs，容许的偏差为波前时间加减±20%，半峰值时间±60%。当标准波形不能满足要求时，可选用100/2500μs或500/2500μs的波形。用电压发生器产生标准操作波时，发生器的效率很低，所以在工程实践中也常采用振荡操作波代替非周期性的指数哀诚的标准波形。通常采用与波相似的非周期性指数衰减波来模拟频率为数千赫的操作过电压，研究表明，长空气间隙的操作击穿通常发生在波前部分，因而其电压击穿与波前时间有关而与波尾时间无关。图1-21是棒一板空气间隙的正极性操作U50%和波前时间的关系。从图中可以看出，曲线呈“U”形，在某一波前时间（称为临界波前时间）下U50%有极小值。这个极小值可能比间隙的工频电压击穿还低。随着间隙距离的增大，临界波前时间也增加，对于输电线路和变电所的各种形状的空气间隙，操作波形对电压击穿都具有类似的影响。出现“U”形曲线在正极性下更为明显。图1-22给出空气中棒一板间隙在正极性和操作波作用下电压击穿的比较(图中数据为标准大气条件下的)。由图1-22可见，长间隙的电压击穿远比操作电压击穿要高，且操作电压击穿在间隙长度超过5m时呈现明显的饱和趋势。从图1-22还可看出，间隙距离越大，则最小电压击穿与标准正极性操作波下的电压击穿的差别越大。当间隙长度达25m时，操作下的最低击穿强度仅为1kV/cm，对于图1-22所示的操作波下的最小电压击穿Umin在间隙距离S=1～20m范围内，可用以下经验公式表达 (1-18)棒—板间隙的操作电压击穿比同样距离的其他间隙要低，其他间隙的操作电压击穿Ua可根据其间隙系数k和棒一板间隙的操作电压击穿Ur(均指50%电压击穿)来估算：即 (1-19)间隙系数k与间隙的几何形状，也就是间隙中的电场分布有关，k的数值可在绝缘手册中查到：但在工程中为了保证可靠性和经济性，常需要在1：1的模型上进行试验以取得可靠的数据。

一、测试电极：金属电极应始终保持光滑、清洁和无缺陷。注1：当对薄试样进行试验时，电极的维护格外重要为了在击穿时尽量减小电极损伤，优先采用不锈钢电极；接到电极上的导线既不应使得电极倾斟或其他移动或使得试样上压力变化，也不应使得试样周围的电场分布受到显著影响；注2：试验非常薄的薄膜（例如，＜5μm厚〉时，这些材料的产品标准应规定所用的电极、操作的具体程序和试样的制备方法。1、不等直径电极：电极极由两个金属圆柱体组成，其边缘倒圆成半径为（3.0土0.2) mm的圆弧。其中一个电极的直径为（25士1) mm，高约25 mm，另一个电极直径为（75士。mm，高约 15 mm。 两个电极同铀放置，误差在 2mm内）所示。2、等直径电极：如果使用一电极架便上下电极准确对中放置，误差在1. 0 mm内，则下电极直径可减小到（25士 。 mm，两电极直径差不大于0. 2 mm. 其所测结果与5. 1. 1. 1不等直径电极测得的结果不一定相同。3、厚样品的试验：当有规定时，厚度超过 3mm 的板材和片材应单面机加工至（3. 0 士 0. 2) mm. 然后，试验时将高压电极置于未加工的面上。注：为了避兔网络或因受现有设备限制，必要时可以根据需要，通过机加工把试样制备成更小的厚度。4、带、薄膜和窄条：两个电极为两根金属棒，其直径为（6. 0±0. 1) mm. 垂直安装在电极架内，使一个电极在另一个电 撞上面，试样夹在棒的两个端面之间。上下电极要同心轴，误差在0.1 mm内。 两电极面应与其轴向相垂直，端面的边缘倒成半径为(1. 0土0.2) mm的圆弧。上电极压力为（50±2) g且应能在电极架内的沿垂直方向自由移动。为了防止窄条边缘发生闪络，可用薄膜或其他薄的绝缘材料条搭盖在窄条边缘并夹住试样。 此外， 电极周围可以采用防弧密封固，此时电植和密封圈之间留有（1～2) mm的环状间隙。 下电极与试样之间的间隙（在上电极与试样接触之前〉应小于0.1 mm。5、锥销电极：在试样上垂直试样表面钻两个相互平行的孔，两孔中心距离为（25土1) mm. 两孔的直径这样来确定：用锥度约2%的钱刀扩孔后每个孔的较大的一端的直径不小于4.5 mm且不大5. 5 mm.。钻好的两孔完全贯穿试样，但如果试样是大管子，则孔仅贯穿一个管壁，并在孔的整个长度上用铰刀扩孔。在钻孔和扩孔时，孔周围的材料不应有任何形式的损坏，如劈裂、破碎或碳化。用作电极的锥形销的锥度为（2.0土0. 2）%，并将锥形销压人〈但不要锤人〉两孔，以使它们能与试样紧密配合，并突出试样每一面至少2 mm））这类电极仅适用于试验厚度至少为1. 5 mm的硬质材料。6、平行圆柱形电极：对厚度大于15mm的具有高电气强度的试样进行试验时，将试样切成100mm×50 mm，并钻两个孔，每个孔的直径比圆柱形电极的直径大，但差值不大于0.I mm.圆柱形电极直径为（6.0士0.1）mm，并有半球形端部，每个孔的底部是半球形以便与电极配合，使得电极部和孔的底部之间间隙在任何点都不超过0.05 mm。如果在材料规范中没有另外规定，则两孔沿其长度的侧面相距应是(10士1)mm，每孔应延伸到离相对的表面（2.25±0. 25) mm以内。二、可测项目：介电强度、击穿强度、电气强度、电气强度、耐压强度、漏电流、交流试验电压、直流试验电压、介电击穿强度、耐电压击穿强度、电气介电强度、高压击穿、工业频率。三、关于校准：1、在校准测量时，测试样应处于通路状态。2、将一个独立的校准电压表连接到测试电压源的输出端，以检测测量设备的精度。北京中航时代检测仪器校准测量适用的这类电压表示例为：具有可比精度的电极电压表，分压器，或电压互感器。3、在电压大于12kV有效值（16.9kV峰值）时，应用球隙校准电压测量设备的读数。大气条件对气体间隙电压击穿的影响空气间隙及电气设备外部绝缘的电压击穿受到大气压力，温度和湿度的影响。在不同的大气条件下，空气间隙及电气设备外部绝缘的电压击穿必须换算到标准大气条件下才能进行比较。我国规定的标准大气条件是：大气压力P0=101kPa、温度t0=20℃，湿度f0=11g/m3。在实际试验条件下空气间隙的电压击穿和标准大气条件下空气间隙的电压击穿可以通过相应的校正系数换算求得。一、相对密度不同时电压击穿的影响当气体的温度或压力改变时，其结果都反映为气体相对密度的变化，空气的相对密度δ为试验条件下的密度与标准大气条件下的密度之比，又因空气的相对密度与大气压力成正比，与温度成反比，如式(1-10)所示。在大气条件下，空气间隙的电压击穿随空气的相对密度δ的增大面升高。实验证明，当δ在0.95～1.05时，空气间隙的电压击穿与其相对密度成正比。因此若不考虑湿度的影响，则空气相对密度在以上范围时的电压击穿U和标准大气条件下的电压击穿U0有如下换算关系U=δU0 (1-20)式(1-20)是对1m以下的间隙进行试验的基础上得到的，对于均匀电场、不均匀电场、直流电压、工频或电压都适用。当利用球隙测量电压击穿时，如果空气的相对密度δ与1相差较大时，可用表1-1中的校正系数Kδ代替上述δ值来校正电压击穿值。表1-1 校正系数空气相对密度δ0.70.750.80.850.90.951.001.051.101.15校正系数Kδ0.720.770.810.860.910.951.001.051.091.13近年来对长间隙击穿特性的研究表明，间隙电压击穿与大气条件变化的关系并不是一种简单的线性关系，而是随电极形状、距离以及电压类型而变化的复杂关系。除了间隙距离不大、电场比较均匀的球—球间隙以及距离虽大，但电压击穿仍随距离线性增大（如电压)的情况下，式(1-20)仍可适用外，对各种不同情况的电压击穿必须使用下式所示的空气密度校正系数 (1-21)式中 m、n—与电极形状、间隙距离以及电压类型和极性有关的指数，其值在0.4～1.0的范围内变化。二、湿度不同时电压击穿的影响大气状态的另一个重要因素是湿度，湿度反映了空气中所含水蒸气的多少。空气的湿度对其电压击穿有一定的影响，当空气中湿度改变时，空气间隙的电压击穿按一定规律进行换算。空气里所含水蒸气的密度，即单位体积的空气中所含水蒸气的质量，称为绝对湿度，它是以1m3容积的空气中所含水蒸气克数(g/m3)来表示。实验表明，在均匀或稍不均匀电场中空气间隙的电压击穿随空气中湿度的增加而略有增加，但程度极微，可以忽略不计。但在极不均匀电场中，空气中的湿度对间隙电压击穿的影响就很可显了，电压击穿与深度有关，湿度的增加，使空气中的水分子增加，水分子易吸附电子而形成质量较大的负离子，电子形成负离子后，运动速度减慢，游离能力大大降低，从而使电压击穿增大。均匀电场中平均场强较高，电子的运动速度较大，水分子不易吸附电子.故湿度的影响较小；而在极不匀电场中，平均击穿场强较低，易形成负离子，所以湿度的影响也就比较明显。根据以上的分析，在均匀及稍不均匀电场中，湿度的影响可以忽略不计。如球隙测量电压时，只需根据空气的相对密度校正其电压击穿，而不必考虑湿度的修正。而在极不均匀电场中，要对湿度进行校正，湿度校正系数Kh可用下式表示 (1-22)式中 Kh——绝对湿度及电压类型的函数；ω——指数，其值则与电极形状、距离以及电压类型、极性有关。在极不均匀电场中，当湿度不同于标准大气条件时，空气间隙的电压击穿的换算关系可表示为 (1-23)三、海拔高度的影响随着海拔高度的增加，空气逐渐稀薄，大气压力及空气相对密度下降，因此空气间隙的电压击穿也随之下降。考虑到这一影响，我国标准规定，对于海拔高度高于1000m(但不超过4000m)处的电气设备的外绝缘，其试验电压应按规定的标准大气条件下的试验电压乘以系数ka，ka计算为 (1-24)式中 H——安装地点的海拔高度，m。

一、用途：LJC-100KV电压击穿试验仪/介电击穿试验仪可实时绘制试验曲线，显示试验数据，判断准确，并可保存，分析，打印试验数据。并且能够自动判别试样击穿并采集击穿电压数据及泄露电流，同时能够在击穿的瞬间电压迅速降低自动归零。电压击穿试验仪/介电击穿试验仪软件系统操作方便，性能稳定，安全可靠。电压击穿试验仪/介电击穿试验仪由电脑控制，数据采集方式通过光电隔离，有效解决试验过程中的抗干扰问题，软件操作使用方便，能够实时显示动态曲线，同时升压速率无级可调，可以根据自己的需要进行升压速率调节，调节范围在0.1KV-3KV/S，使升压速率真正做到匀速、准确，并能够准确测出漏电电流的数据。二、符合标准：1、GB1408.1-2006《绝缘材料电气强度试验方法》2、GB1408.2-2006《绝缘材料电气强度试验方法 第2部分：对应用直流电压试验的附加要求》3、GB/T1695-2005《硫化橡胶工频击穿电压强度和耐电压的测定方法》4、ASTM D149《固体电绝缘材料工业电源频率下的介电击穿电压和介电强度的试验方法》三、主要技术要求：1、设备输入电压：交流 100KV (普通试验室电源均可兼容)2、试验电压方式：交流 0--100 KV ；直流 0--100 KV；3、电器容量：10KVA 4、试验方法：0-100KV全量程可调 5、击穿及耐压试验升压速率：10V/S-5KV/S6、试验方式： 交/直流试验：1、匀速升压 2、阶梯升压 3、耐压试验7、过电流保护装置应有足够灵敏度以保证试样击穿时在0.1S内切断电源。8、漏电电流选择：1—100 mA可由计算机软件自由进行设定。9、本仪器采用先进的无触点原件匀速调压方式，淘汰同类产品中机械传动升压方式。10、支持短时间内短路试验要求。(其它同类产品无此功能)11、一次试验可以同时做5个试样。(同类产品一次试验只能做一个试样)12、电压测量误差：≤ 2％13、试验电压连续可调：0-100 KV14、耐压时间设定： 0-6小时(可通过软件连续设定)15、九级安全防护措施： (1) 超压保护(2)试验过流保护 (3)试验短路保护(4)安全门开启保护(5)软件误操作保护(6)零电压复位保护(7)试验结束放电保护(8)独立保护接地(9)试验完成后电磁放电四、试验方式：1、绝缘试样空气中击穿或耐压试验2、绝缘试样浸油中击穿或耐压试验3、绝缘试样空气中阶梯击穿或耐压试验4、绝缘试样浸油中阶梯击穿或耐压试验五、试验软件：1、LJC-100KV电压击穿试验仪/介电击穿试验仪在试验过程中可对升压击穿过程绘制实时曲线，每次试验的升压曲线都由不同颜色构成，试验结束后可叠加对比材料的试验数据重复性。2、可以随时调取当前及历史试验数据进行查看，编辑及修改参数。3、试验过程中可以随时修改试验条件及存储路径及自动存储试验结果。4、试验过程中，可随时通过软件决定本次试验是否有效，方便筛选试验结果。5、可设置操作口令，做到专机专人操作，避免无关人员误操作。六、安全保护功能：1、试验在试验箱中进行，试验箱门打开时电源加不到高压变压器输入端，即高压侧无电压。100KV测试设备高压电极距离试验箱壁的0近距离大于270mm，50KV测试设备高压电极距离试验箱壁的0近距离大于250mm，试验时即使人接触箱壁也不会有危险。2、设备要安装单独的保护地线。接保护地线，主要是减少试样击穿时对周围产生的较强的电磁干扰。也可避免控制计算机失控。3、该试验设备的电路设有多项保护措施，主要有：过流保护、过压保护、漏电保护、短路保护、直流试验放电报警，电磁放电等。4、直流试验放电报警功能:在设备做完直流试验时,当开启试验门时设备会自动报警,直至使用设备上的放电装置放电后报警会自动取消.(注：因为直流试验后不放电会危险到人安全,不能直接拿取电极,起到提醒使用人员放电以免造成伤害)。5、试验放电装置，电磁铁自动放电放置。七、配置清单：电压击穿试验仪/介电击穿试验仪主机 1台变压器 1台调压器 1台传感器 2个步进电机 1台PLC控制模块 1套放电系统 1套电流模块 1套电压模块 1套无线接收器（无线蓝牙） 1个数据处理系统 一套计算机 1台（联想启天B425-G4900）打印机 1台（惠普1112彩色喷墨打印机）试验软件 1套无线接收器 1个A/D转换器 1个电极支架 1套25mm电极 2只75mm电极 1只油槽 1只绝缘手套 1双绝缘胶垫 2*1米随机文件 1套