1、設(shè)備功能：

1）擊穿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)平臺可用于模塊、標(biāo)準(zhǔn)絕緣材料樣品、硅凝膠、絕緣結(jié)構(gòu)， 在0到100kV交（50Hz）、直流（純直流）電壓和0到50kV方波電壓等復(fù)雜工況下的擊穿強(qiáng)度測量和驗(yàn)證。

2）使用計(jì)算機(jī)控制，并采集所有信號；

3） 通過無級調(diào)壓控制箱生成需要的波形并且輸出0-200V電壓，通過外部觸發(fā)按鍵切換50Hz正弦波和100Hz方波；

4）通過高壓變壓器生成需要的0-100kV電壓，并且通過機(jī)械機(jī)構(gòu)切換交直流；

5）在試樣架正負(fù)極預(yù)留外部電源輸入接口；

6）直流電壓通過0.5uF高壓采樣電容濾波，使紋波系數(shù)≤2%；

7）高壓采樣部分采集電壓和電流，通過AD轉(zhuǎn)換傳遞給計(jì)算機(jī)，同時(shí)預(yù)留出外部取樣接口；

8）在直流試驗(yàn)時(shí)，通過電感限制電容放電，防止放電電流過大造成干擾；

2、整機(jī)結(jié)構(gòu)

1）直流試驗(yàn)時(shí)須連接濾波器，交流時(shí)需要分開濾波器；

2）交流試驗(yàn)時(shí)，拔出濾波器與高壓變壓器的連接線，分開濾波器；

3）直流試驗(yàn)時(shí)，合上濾波器，插上濾波器與高壓變壓器的連接線；

4）外部電源正負(fù)接口，用來通過外接電源的正負(fù)線，穿過之后可以直接插入試樣架正負(fù)極；

5）外部采樣接口會輸出采樣信號，采樣信號包括高壓電流和高壓電壓，信號為0-5V；

6）主機(jī)型號：中航時(shí)代檢測儀器ZJC-100kV（多工況油浴加熱定制版）；

7）配件備件：各種型號電極2套；放電棒一個(gè)；隔熱手套1副

3、技術(shù)參數(shù)：

3.1、設(shè)備電源

1)輸入電壓：AC 220V±10%

2)電源頻率：50Hz ± 1%

3)高壓變壓器功率：10kVA

4)電路最大電流：輸出電流40mA以上

3.2、交流電源

1)交流電源輸出范圍：0-100kV

2)交流電源最小調(diào)節(jié)精度：0.02kV

3)交流電源質(zhì)量：試驗(yàn)電壓峰值與均方根值之比應(yīng)在（100%±5%）即（1.34-1.48）之間

3.3、直流電源

1)電源輸出范圍：0-100kV

2)電源最小調(diào)節(jié)精度：0.02kV

3)電源質(zhì)量：輸出應(yīng)為純直流，且波紋應(yīng)不超過試驗(yàn)電壓的2％

3.4、調(diào)壓方式其他接口

1)調(diào)壓方式：可程序控制按照選定升壓速度連續(xù)升壓直至擊穿，可程序控制按照選定升壓速度連續(xù)升壓設(shè)定的耐壓，并具有手動調(diào)壓功能可在實(shí)驗(yàn)過程中手動調(diào)節(jié)電壓直至擊穿

2)交直流電源升壓速率：自動升壓功能應(yīng)可調(diào)節(jié)升壓速率，速率為應(yīng)每10秒的平均速度，包含20 V/s、50 V/s、100 V/s、200 V/s、500 V/s、1 000 V/s、2 000 V/s、5 000 V/s，且應(yīng)包含手動調(diào)壓功能

3)50kV方波接口：設(shè)備應(yīng)具備50kV，5kHz（重復(fù)頻率）以上方波電源接口，并設(shè)有足夠絕緣性能的穿墻套管；

4)測量外部接口：需要預(yù)留電壓探頭和示波器接口和漏電流測量接口

3.5、電極種類和參數(shù)

1)等直徑電極：等直徑電極一套GBT 1408.1-2016

2)填充硅凝膠的電極裝置：應(yīng)具有可調(diào)節(jié)的電極間距，具體形狀和參數(shù)參見標(biāo)準(zhǔn)GBT 1408.1-2016

3.6、尺寸

1)腔體內(nèi)部空間：不小于800mm*600mm*600mm

2)油浴測試空間：不小于700mm*450mm*350mm

3)電極架外部尺寸：不大于470mm*450mm*650mm

4)外形尺寸：不大于3000mm*1100mm*1700mm

5)排風(fēng)口：外徑98mm

3.7、測量項(xiàng)目

1)試品上的電壓測量：測量精度在施加電壓的2%以內(nèi)，可測量施加在樣品兩端電壓的有效值；電壓測量回路總誤差不得超過測得值的5%，包括由電壓表相應(yīng)時(shí)間所引起的誤差，在所用的任何升壓速率下，改響應(yīng)時(shí)間引起的誤差應(yīng)不大于擊穿電壓的1%，并能記錄擊穿電壓

2)漏電流測量：測量精度0.1mA以內(nèi)，量程40mA以上，并能記錄擊穿漏電流

3)擊穿判定：應(yīng)可設(shè)置漏電流大小，并在擊穿發(fā)生后的幾個(gè)周期內(nèi)動作，最小一個(gè)周期可能由于閃絡(luò)誤操作

4)溫度：需要測量油浴盒中至少兩處的溫度，分辨率0.1℃

5)測量輸出：高壓曲線，漏電流曲線，擊穿電壓，擊穿電流

6)保存（數(shù)據(jù)導(dǎo)出）：所有數(shù)據(jù)應(yīng)可以導(dǎo)出至excel文件

3.8、油浴加熱

1)油浴加熱溫度：0-250℃，并應(yīng)采用合適的液體循環(huán)措施，以使試樣周圍溫度大致均勻，并保持在規(guī)定溫度的±2℃以內(nèi)

2)加熱功率：3kW

3)絕緣油：應(yīng)具有足夠的電氣強(qiáng)度以免發(fā)生擊穿，廠家應(yīng)提供滿足高溫（300℃）和絕緣（100kV）需求的絕緣油采購?fù)緩剑?/span>

3.9、軟件交互界面

1)電腦軟件交互界面：交互界面應(yīng)干凈整潔，字體大小合適，應(yīng)顯示以上測量信息

2)設(shè)備操作界面：交互界面應(yīng)干凈整潔，字體大小合適

3.10、開關(guān)機(jī)保護(hù)

1)總開關(guān)：設(shè)備應(yīng)具備總電源開關(guān)，用于切斷市電與設(shè)備的連接

2)緊急按鈕：設(shè)備應(yīng)具備試驗(yàn)急停按鈕，用于切斷高壓電源

3)開門斷電保護(hù)：在開啟實(shí)驗(yàn)艙門或試驗(yàn)過程中艙門打開，切斷高壓電源

4)自動放電：設(shè)備在每次試驗(yàn)完成后，應(yīng)自動放電，放電時(shí)間不小于10秒

5)手動放電桿：設(shè)備應(yīng)具備手動放電桿，在斷電狀態(tài)下手動放電桿掛于高壓接線點(diǎn)

6)警示燈：警示燈應(yīng)設(shè)于顯眼地方（設(shè)備頂部），設(shè)備運(yùn)行時(shí)應(yīng)亮紅色警示燈，設(shè)備通電但不加壓時(shí)應(yīng)亮綠燈

3.11、工作環(huán)境

1)工作溫度：0℃-+45℃

2)存放溫度：-20℃-+60℃

3)相對濕度： 5%-80%,無冷凝

3.12、適用的標(biāo)準(zhǔn)：GBT 1408.1-2016 & GBT 1408.2-2016

4、測試原理

固體電介質(zhì)擊穿有3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。

4.1電擊穿

電擊穿是因電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場、溫度等因素作用下，電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，最終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加，這會使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對電擊穿的影響小，對熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場局部不均勻性對熱擊穿的影響小，對其他兩種影響大。

4.2熱擊穿

當(dāng)固體電介質(zhì)承受電壓作用時(shí)，介質(zhì)損耗是電介質(zhì)發(fā)熱、溫度升高；而電介質(zhì)的電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，所以電流進(jìn)一步增大，損耗發(fā)熱也隨之增加。電介質(zhì)的熱擊穿是由電介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過程造成的。如果發(fā)熱量大于散熱量，電介質(zhì)溫度就會不斷上升，形成惡性循環(huán)，引起電介質(zhì)分解、炭化等，電氣強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致?lián)舸?/span>

熱擊穿的特點(diǎn)是：擊穿電壓隨溫度的升高而下降，擊穿電壓與散熱條件有關(guān)，如電介質(zhì)厚度大，則散熱困難，因此擊穿電壓并不隨電介質(zhì)厚度成正比增加；當(dāng)外施電壓頻率增高時(shí)，擊穿電壓將下降。

4.3電化學(xué)擊穿

固體電介質(zhì)受到電、熱、化學(xué)和機(jī)械力的長期作用時(shí)，其物理和化學(xué)性能會發(fā)生不可逆的老化，擊穿電壓逐漸下降，長時(shí)間擊穿電壓常常只有短時(shí)擊穿電壓的幾分之一，這種絕緣擊穿成為電化學(xué)擊穿。當(dāng)加在某絕緣介質(zhì)上的電壓高于過一定程度（擊穿電壓）后，這時(shí)絕緣介質(zhì)會發(fā)生突崩潰而使其電阻迅速下降，繼而使得一部分絕緣介質(zhì)變?yōu)閷?dǎo)體。在有效的擊穿電壓下，電擊穿現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、流體、氣體或者真空等不同的介質(zhì)中。

4.4電樹枝（預(yù)擊穿）

在電氣工程中，樹化是固體絕緣中的一種電氣預(yù)擊穿現(xiàn)象。這是由于局部放電而造成的破壞性過程，并通過受應(yīng)力的介電絕緣層，在類似于樹枝的路徑中進(jìn)行。固體高壓電纜絕緣的樹化是地下電力電纜中常見的擊穿機(jī)制和電氣故障來源。當(dāng)干介電材料在很長一段時(shí)間內(nèi)受到高且發(fā)散的電場應(yīng)力時(shí)，首先發(fā)生并傳播電樹。觀察到電樹化起源于雜質(zhì)、氣孔、機(jī)械缺陷或?qū)щ娡黄鹪陔娊橘|(zhì)的小區(qū)域內(nèi)引起過度電場應(yīng)力的點(diǎn)。這可以使體電介質(zhì)內(nèi)的空隙內(nèi)的氣體電離，從而在空隙的壁之間產(chǎn)生小的放電。雜質(zhì)或缺陷甚至可能導(dǎo)致固體電介質(zhì)本身的部分擊穿。這些局部放電 (PD) 產(chǎn)生的紫外線和臭氧隨后與附近的電介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，分解并進(jìn)一步降低其絕緣能力。隨著電介質(zhì)的降解，氣體通常會釋放出來，從而產(chǎn)生新的空隙和裂縫。這些缺陷進(jìn)一步削弱了材料的介電強(qiáng)度，增強(qiáng)了電應(yīng)力，加速了 PD 過程。

五、電擊穿強(qiáng)度測試儀標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

GBT 1408.1-2016 ：絕緣材料 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法 第1部分：工頻下試驗(yàn)；

GBT 1408.2-2016 ：絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法 第2部分：對應(yīng)用直流電壓試驗(yàn)的附加要求；

IEC 60060-1-2010 &；

GB/T16927.1-2011：高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求；

IEC 60060-2-2010 &；

GB/T 16927.2-2013：高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第2部分：測量系統(tǒng)；

JB/T9641：試驗(yàn)變壓器；

GB1094.1～GB1094.5：電力變壓器；

GB/T.311.1：高壓輸變電設(shè)備的絕緣與配合；

GB/T509：電力變壓器試驗(yàn)導(dǎo)則；

GB4208：外殼防護(hù)等級；

GB/T191：包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志；

DL/T848.2：高壓試驗(yàn)裝置通用技術(shù)條件 第2部分：工頻高壓試驗(yàn)裝置；

GB5273：變壓器、高壓電器和套管的接線端子；

DL/T846.1：高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統(tǒng)；

GB/T11920：電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件；

GB/T5582：高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級；

IEC60-1：高電壓試驗(yàn)技術(shù)；

JB/T8638：調(diào)壓器試驗(yàn)導(dǎo)則 第一部分；

JB8749：調(diào)壓器的通用技術(shù)要求；

JB/T7067：柱式調(diào)壓器；

JB/T501：電力變壓器試驗(yàn)導(dǎo)則；

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

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》；

電擊穿強(qiáng)度測試儀典型用戶：