高配置高电压击穿试验仪

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。

ZJC-100KV高电压击穿强度试验仪一、操作说明ZJC系列电压击穿试验仪触屏控制系统是我公司新研发的功能强大、操作简单、显 示直观。本仪器采用触摸屏控制， 通过人机对话方式， 完成对固体绝缘材料（如：塑料、橡胶、层压材料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘漆等绝缘材料及绝缘件） 在工频电压或直流 电压下击穿强度和耐电压的测试。绝缘介质的工频电压击穿，工频耐压试验。试验方式：可以根据需求对直流试验和交流试验进行灵活选择试验方法：可以根据需求自行选择击穿电压、耐压试验、梯度试验参数设置：可以根据不同的试验方式及试验方法灵活设置所需的不同参数值试样设置：可对不同标准的试样参数灵活设置连续操作：连续操作试验时，可直接在软件里结束试验，进行二次试验二、系统组成本设备主要由： 触屏控制系统、蓝牙通讯系统， 无极调压系统、升压系统(高压变压器)、测量系统、放电系统、电极、油箱、电极定位架、计算机数据处理系统、软件等组成。1、控制模组： 本仪器由智能系统/电脑上位机软件控制，是我公司自主研发的全新第三代介电击穿强度检测仪器， 本仪器核心控制系统是通过西门子 PLC 控制， 数据采集部分由西门子数字量集成模块完成，和电脑通讯数据采集由光电隔离线完成，有效解决试验过程中的抗干扰问题， 电压采集和电流采集由高精度传感器完成。2、调压模组：本模组主要应用于调压，可以对升压速率进行调节，有高压归零限位及高压升压限位。主要硬件组成有调压器、电机等部件组成。软件操作使用方便，能够实时显示升压曲线、泄露电流动态曲线，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，使升压速率真正做到匀速、准确，击穿后自动判停，自动记录测试结果，显示试验数据，判断准确，并可保存，分析，打印试验数据。3、高压模组： 本模组主要是通过高压发生器， 使电压从低压按照设定的升压速率进行升压， 核心部件主要由变压器及配套的抗干扰配件组成。4、试验模组： 本部分主要有配套的试验电极、试验油槽、试验支架组成， 可根据用户需要， 在高温试验环境中进行。影响ZJC-100kV光伏背板/组件直流击穿电压测试设备测试结果的因素影响固体介质击穿电压的因素：1. 电压作用时间2. 电场均匀程度与介质厚度3.温度4.受潮5.累积效应1、电压作用时间t↑—Ub↓。1min击穿电压与长时间的击穿电压差不多。所以通常用1min工频试验电压估计固体介质的热击穿电压。浸油电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系√如果电压作用时间很短（例如0.1s以下），固体介质的击穿往往是电击穿，击穿电压较高。 √随着电压作用时间的增长，击穿电压将下降，如果在加电压后数分钟到数小时才引起击穿，则热击穿往往起主要作用。 √工频交流1min耐压试验中试品被击穿，常常是电和热双重作用的结果。许多有机绝缘材料的短时间电气强度很高，但它们耐局部放电的性能往往很差，以致长时间电气强度很低，这一点必须予以重视。在那些不可能用油浸等方法来消除局部放电的绝缘结构中（例如旋转电机），就必须采用云母等耐局部放电性能好的无机绝缘材料。2、温度 电击穿与温度无关，这时的击穿场强很高； 环境温度越高、散热越差（厚度），热击穿电压越低；临界温度t0不是该固体介质固有的物理常数，而是随固体介质的厚度、冷却条件和所加电压等因素而变化。工频电压下电瓷的击穿电压与温度的关系（3)电场均匀程度均匀电中，击穿电压较高，而且击穿电压随介质厚度的增加呈线性关系上升；不均匀电场中，击穿电压不随介质厚度的增加呈线性上升，可能会出现热击穿，因此，介质厚度达到一定程度后，厚度再增加对提高击穿电压意义不大。4、电压种类同一根电缆的直流耐压约为交流耐压的3倍。?直流击穿电压：高于工频交流击穿电压，因为仅有电导损耗?工频交流击穿电压：高于高频交流击穿电压，因为极化损耗高?冲击击穿电压：高于工频交流击穿电压5、受潮?固体电介质受潮后其击穿电压的下降程度与材料的吸水性有关。?对不易吸潮的电介质，受潮后击穿电压下降一半左右，例如聚四氟乙烯、聚乙烯等中性介质；?对易吸潮的电介质，受潮后击穿电压仅为干燥时的几百分之一，如纸、棉纱等纤维材料。 ?注意：高压电气设备的绝缘在制造时应注意烘干，在运行中要注意防潮，并定期检查受潮情况。6、机械负荷影响?在弹性形变范围内，其击穿电压变化不大。?当绝缘结构承受较大的机械负荷，使材料出现开裂或微观裂缝时，击穿电压将显著下降。?有机固体电介质在长期运行中因热、化学等作用而逐渐发脆，遇到较大的机械应力时就可能裂开或松散，如在这些裂缝中充有污浊物或受潮后，击穿电压下降更多.7、累积效应 固体电介质属于非自恢复绝缘，在极不均匀电场中，当作用在固体介质上的电压为幅值较低或作用时间较短的冲击电压时，会使绝缘产生一定程度的损伤，那么在多次施加同样电压时，绝缘的损伤会逐步积累，其击穿电压也会降低。注意：在确定电气设备试验电压和试验次数时都需要注意此累积效应，设计中要保证一定的绝缘裕度。

一、结构原理及性能特点 ZJC-20KV高电压介电击穿强度试验仪高压变压器主要产生试样所需的直流电压，调压器用于调节升压变压器输入端电压以产生高压所需的输入电压，电压测量主要是从高压变压器测量端测量，高压变压器测量端和高压端是线性的；试验软件是我公司研发的功能强大、操作简单、显示直观的试验软件系统。采用计算机控制，过人机对话方式，完成对、绝缘介质的工频电压击穿，工频耐压试验。高电压介电击穿强度试验仪主要由：升压系统(高压变压器)、测量系统、A/D转换器、放电系统、电极、油箱、电极定位架、计算机数据处理系统、软件等组成；二、制造和检验标准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、JJG 795-2004 《耐电压测试仪检定规程》三、适用的试验方法标准1、GB/T1695-2005《硫化橡胶工频击穿电压强度和耐电压的测定方法》2、GB/T3333《电缆纸工频击穿电压试验方法》3、GB12913-2008《电容器纸》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》四、应用范围主要适用于固体绝缘材料如电线套管、树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料、薄膜复合制品、陶瓷和玻璃等介质在工频电压或直流电压下击穿强度和耐电压时间的测试；高电压介电击穿强度试验仪器采用计算机控制，可对试验过程中的各种数据进行快速、准确的采集、处理，并可存取、显示、打印。五、主要技术指标输入电压：AC 220 V输出电压：AC 0－20 kV DC 0－20 kV电器容量：2 KVA高压分级：0－5kV； 0-10kV；0－20kV；击穿电压：0-20kV击穿电压升压速率共分七级（可选定）：A、0.1 kV/sB、0.2 kV/sC、0.3 kV/sD、0.5 kV/sE、1.0 kV/sF、2.0 kV/sG、3.0 kV/s升压方式：1、匀速升压 2、阶梯升压 3、耐压试验 过电流保护装置：试样击穿时在0.1S内切断电源.漏电电流选择：1—30 mA.耐压时间：0-6H六、安全说明：1、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。2、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身安全,不能直接拿取电极,起到提醒使用人员放电以免造成伤害)。3、试验放电装置，随主机为一体化，改进了以往单独配备一根放电杆的功能。4、该试验设备的电路设有多项保护措施，主要有：过流保护、失压保护、漏电保护、短路保护、直流试验放电报警等。5、九级安全防护措施：①超压保护②试验过流保护③调压器复位开关④试验箱门安全开关⑤自动放电保护⑥漏电保护开关⑦试验短路保护⑧独立接地保护⑨安全防护网保护七、计算机系统及软件包1、试验过程中可动态绘制出试验曲线，试验的曲线可以多种颜色叠加对比，局部放大，曲线上任意一段可进行区域放大分析；2、可对试验数据进行编辑修改，灵活适用；3、试验条件及测试结果等数据可自动存储；4、试验报告格式灵活可变，适用于不同用户的不同需求；5、可对一组试验中曲线数据的有效与否进行人为选定；6、试验结果数据可导入EXECL,WORD文档编辑；7、软件设备人员管理功能，试验人员可设置自己的试验项目和试验参数，设置自己的试验内容后别人无法进入程序；8、过电流保护装置有足够的灵敏度，能够保证试样击穿时在0.1S内切断电源；9、仪器运行的持久性: 仪器可连续运行使用，不需为保护仪器而定期停机。介电强度一、介质在电场中的破坏 1. 概念 v 介质的击穿：外加电场强度超过某一临界值时，材料中形成 或存在电荷顺利通过的击穿“隧道"，使材料破坏，介质由 介电状态变为导电状态的现象。 v 介电强度：使介质发生击穿的临界电场强度。2. 电击穿 v 固体介质电击穿的碰撞理论： ?强电场作用下，固体导带中因冷或热发射存在一些电子， 这些电子被加速，获得动能； ?高速电子与晶格振动相互作用，把能量传递给晶格； ?一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导； ?当电子从电场中获得能量大于传递给晶格振动能量时， 电子动能越来越大； ?大到一定值，电子与晶格振动的相互作用导致电离产生新电子，使电子数目迅速增加，电导进入不稳定状态， 发生击穿。3. 热击穿 v 热击穿的本质： ?处于电场中的介质，由于介质损耗而受热； ?当外加电压足够高时，散热和发热从平衡状态转入非平 衡状态； ?若发热量比散热量多时，热量就在介质内部聚集，使介 质温度升高； ?温度升高又导致电导率和损耗的进一步增加，介质的温 度将越来越高，直至出现破坏。二、无机材料的击穿 1. 不均匀介质中的电场分配 v 假设不均匀介质结构由两层介质组成，在系统上加直流电压 U，利用串联模型导出：2. 电离击穿 ?材料中存在气孔，导致均匀性降低； ?气体的电导率和介电常数很小，加上电压后电场较高， 而气体本身抗电强度比固体介质低得多； ?发生强烈的气体放电，即电离，产生大量的热量； ?气孔附近局部区域强烈过热，在材料内部形成相当高的 内应力； ?当热应力超过一定限度时，材料丧失机械强度而发生破 坏，以致介电强度丧失，造成击穿； ?这种击穿称为电-机械-热击穿。v 介电强度与样品的尺寸有关：样品尺寸减小，在一定应力下， 存在可导致材料击穿的缺陷相应减小。 v 电压老化或化学击穿：大量的气孔放电，在介质内部引起不 可逆的物理化学变化，使介质击穿电压下降。3. 表面放电和边缘击穿 (1) 表面放电： ?固体材料常处于气体媒介中，击穿时介质本身未击穿， 但有火花掠过它的表面。 (2) 边缘击穿： ?电极边缘常常电场集中，因而击穿常在电极边缘发生。