交直流電壓擊穿強度/電氣介電強度測試儀

一、產品概述

交直流電壓擊穿強度/電氣介電強度測試儀采用觸摸屏或計算機控制，是通過給材料持續施加電壓測試固體絕緣材料的介電強度、擊穿強度、電氣強度、耐壓強度、擊穿電壓、試驗電流、擊穿電流的材料耐高壓絕緣性能的試驗設備，也可在不同溫度不同環境下測試。可實時查看試驗曲線，試驗后生成各種文檔保存或打印試驗報告。ZJC系列機型是新升級的落地式機型，占地空間小，外表美觀。北京智德創新檢測儀器試驗空間采用全封閉并有多項安全保護措施，已達到零安全隱患。是替代進口設備的產品。產地北京房山。
二、適用范圍及標準
交直流電壓擊穿強度/電氣介電強度測試儀適用于連續均勻升壓或逐級升壓的方式，對試樣施加交流/或直流電壓直至擊穿，測量擊穿電壓值，計算試樣的擊穿強度；用迅速升壓的方法，將電壓升到規定值，保持一定的時間試樣不擊穿，定此時規定值為試樣的耐電壓值。

GB/T 1408.1-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗；

GB/T 1408.2-2016

絕緣材料電氣強度試驗方法 第2部分:對應用直流電壓試驗的附加要求；

ASTM D149

固體絕緣材料介電擊穿電壓和介電強度的試驗方法；

GB/T 1695-2005

硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓的測定方法；

GB/T 3333-1999

電纜紙工頻擊穿電壓試驗方法；

GB/T 8815-2008

電線電纜用軟聚氯乙烯塑料標準；

GBT 12656-1990

電容器紙工頻擊穿電壓測定法；

HG/T 3330-2012

絕緣漆漆膜擊穿強度測定法；
  三、術語和定義：
介電強度定義：大多數高分子材料在一定電壓范圍內是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。電壓升到一定值時變成局部導電，此時稱為材料的擊穿。定義:介電強度   試樣擊穿時,單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時也稱為電氣強度或擊穿強度。通常介電強度越高,材料的絕緣質量越好

Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大電場強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。聚合物絕緣材料的 Eb 一般為107V/cm左右。

耐電壓  在規定的試驗條件下,對試驗施加規定的電壓及時間,試樣不被擊穿所能承受的最高電壓。

塑料的電擊穿機理

問題復雜---介電擊穿機理可分為本征擊穿（電擊穿）、熱擊穿、化學擊穿、放電擊穿等，往往是多種機理綜合發生。通常把不隨溫度變化的擊穿稱為電擊穿，把隨溫度變化的擊穿稱為熱擊穿

熱擊穿  外部表現是介電強度隨溫度升高而迅速下降；與電壓作用的長短有關；與電場畸變及周圍介質的電性能關系不大；擊穿點多發生在電極內部。

介質在電場中產生的熱量大于它能散發的熱量．使其內部溫度不斷升高。溫度升高導致其電阻下降，流經試樣電流增大．產生的熱量更多，如此循環不已，致使介質轉變為另一種聚集態，失去耐電壓能力,材料被破壞。

電擊穿  特點是介電強度受溫度的影響不大；電作用時間對結果無影響；與周圍介質的電性能有關；擊穿點常常出現在電極邊緣其至電極以外。

在固體介質中，總有一些自由電子存在,它們在外電場作用下被加速而撞擊中性原子,致使原子電離，在這種作用繼續下造成材料擊穿.

一般來說，工作溫度高散熱條件差，介質電導及損耗大的材料．發生熱擊穿的幾率高。

四、主要技術參數:

1、輸入電壓：AC 220V

2、輸出電壓AC： 0～50KV；DC：0～50KV

3、輸出功率：5KVA

4、測量范圍： 0～50KV

5、電壓測量誤差：≤ 2％

6、升壓速率：0.1kV/s ～10 kV/s

7、耐壓試驗電壓：10～50KV連續可調

8、耐壓時間： 0～4H（無電流導通情況下）

9、電源：220V±10%的單相交流電壓和50Hz±1%的頻率

10、電源電壓穩定度外界電源電壓波動≤10%

11、長×寬×高1100mm×800mm×1450mm

12、設備自重：200kg

13、運行環境溫度：15 ～ 30℃，相對濕度：30%～85%能夠穩定運行。

14、接地要求儀器需要單獨接地，接地附合國家標準要求

15、接地電阻要求≤4Ω（用戶實驗室自行準備）

16、型號：ZJC-50E

17、測試材料：絕緣材料類；

18、符合標準：GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；

19、可選配：高溫空氣中測試；高溫油中測試；

實驗要求及測試報告：

    一、驗前準備：

1．樣品準備：

1．1試樣處理：將所測試樣加工成200*200mm厚度3mm以下的片狀，并將其表面清潔干凈，試驗時將試樣光面向上放置（即光滑面放高壓電極）。絕緣材料的電氣強度隨溫度和水份含量而變化.若被試驗材料已有規定,則應遵循此規定.否則,除非另有商定條件,試樣應在溫度為(23±2)℃,相對濕度為(50±5)%℃條件下處理少于24H

1．2樣品準備注意點.

1．2．1制備固體材料試樣時,應注意與電極接觸的試樣兩表面要平行,而且應盡可能平整光滑.

1．2．2對于垂直于材料表面的試驗,要求試樣有足夠大的面積以防止試驗過程中發生閃絡.

1．2．3對于垂直于材料表面的試驗,不同厚度的試樣其結果不能直接相比

2、兩電極間距離測量用來計算電氣強度的兩電極間距離值應為下列之一(按被試樣材料的規定).

2．1標稱厚度或兩電極間距離(除非另有規定,一般均采用此值);

2．2對于平等于表面的試驗,兩電極間的距離;

2．3在每個試樣上擊穿點附近直接測得的厚度或兩電極間的距離.

3、電極清潔：在試驗前，檢查電極是否干凈，如果有污垢，使用無塵布蘸取酒精擦干凈上下電極，保證電極無污垢。

二、周圍煤質選擇
材料應在為防止閃絡而選取的周圍煤質中試驗,在大多數情況下,符合IEC60296:2003的變壓器油是適用的煤質.對在礦物油中會引起膨脹的材料,此時其他的流體(例如硅油),可能是更合適的.
對擊穿電壓值相對較低的試樣,可在空氣中試驗,此時若要在高溫下進行試驗時,應注意即使在中等的試驗電壓下,在電極邊緣的放電也會對測試值造成很大的影響.
如果試圖在另一種媒質中對某種材料的性能進行試驗評定,則可以應用這種媒質.
所選取的媒質應對被試樣材料的危害影響是最小的.
周圍媒質對試驗結果可能有很大影響,特別是對易吸收的材料,如紙和紙板,因此必需在試樣制備程序中確定全部的必要步驟(例如干媒和浸漬),以及試驗過程中周圍煤質的狀態.必須有足夠的時間讓試樣和電極達到所要求的溫度,但有些材料會因長期處于高溫而受到的影響.

1、在高溫空氣中的試驗在高溫空氣中的試驗,可在任何設計合理的烘箱中進行,烘箱要有足夠大的體積來容納試樣和電極,使它們在試驗時不發生閃絡.烘箱應裝有空氣循環裝置使試樣周圍溫度在規定溫度的±2℃內且應大體上保持均勻,把溫度計、熱電偶或其他測量溫度的裝置盡可能放在實驗點附近測量溫度.

2、在液體中的試驗

當試驗要在絕緣液體中進行時,除非其他液體更合適外,一般應在使用符合IEC60296:2003的變壓器油,必須保證液體有足夠的電氣強度以避免閃絡.在具有此變壓器油更高的相對電容率的液體中試驗的試樣,會出現在此在變壓器油中試驗時更高的電氣強度.降低變壓器油或其他液體電氣強度的雜質,也可能會增加試驗上測得的電氣強度.

高溫下的試驗可能在烘箱內的盛液容器中進行,也可在絕緣油作為熱傳遞介質的恒溫控制的油浴中進行.在這種情況下,應采用合適的液體循環措施,以使試樣周圍的溫度大致均勻,并保持在規定溫度的±2℃內.
三、升壓方式

1、短時(快速)試驗

1.1將試驗電壓由零開始以均勻均勻的速度升高直至擊穿發生.

1.2對被試材料選擇升壓速度時,應使大多數擊穿發生在(10～20)s之間,則認為試驗是成功的.

1.3升壓速度應從下述中選取:

100V/s,200V/s,500V/s,1000V/s,200V/s,3000V/s等等.

注:對于大多數材料,通常使用500V/s的升壓速度,對模塑材料,推薦使用2000V/s升壓速度.以便獲得與IEC60296:2003相適應的可比數據.

2、20s逐級升升壓試驗

2.1將40%的預計短時擊穿電壓施加于試樣上假如不知道短時擊穿電壓預計值，則應按上述1.1~1.3方法得來。

2.2假如試樣耐受這個電壓20s還未擊穿,則應該按表1規定的增量逐級增加電壓.每一次增加的電壓應立即且連續施加20s直至發生擊穿.

2.3升壓要盡可能地快并無任何瞬態過電壓,級間升壓所用的時間應包括在較高一級電壓的20s期間內

2.4如果擊穿發生在從起始試驗算起少于6級的電壓內,則用更低的起始電壓再做5個試樣的試驗

2.5根據試樣能耐受20s而不擊穿的最高試驗電壓來確定電氣強度.

3、慢速升壓試驗(120～240)s從40%的預計適時擊穿電壓開始勻速升壓,便擊穿發生在(120～240)s之間,對于擊穿電壓有顯著差異的材料來說,有些試樣可能在此時間范圍以外發生破壞.如果大多數擊穿發生在(120～240)s之間,則認為是滿意的,選擇升壓速度時應從下列數據中開始選擇:2V/s,5V/s,10V/s,20V/s,50V/s,100V/s,200V/s,500V/s,1000V/s等等.

4、60s逐級升壓試驗除非另有規定,應按“20s逐級升升壓試驗"進行試驗,但每一級中的耐壓時間為60s.

5、極慢速升壓試驗(300～600)s

除非另有規定,應按“慢速升壓試驗(120～240)s"進行試驗,但擊穿應發生在(300～600)s之間,從下列數據中選擇升壓速度;1V/s,2V/s,5V/s;10V/s;20V/s;50V/s,100V/s,200V/s等等
注:在10.3中所述的(120-240)s的慢速升壓試驗和在10.5在所述的(300～600)s的極慢速升壓試驗所得結果與20s逐級升壓(10.2)或60s逐級升壓(10.4)所得結果大致相似,當使用現代自動設備時,前兩者較逐級升壓試驗更為方便且采用這兩種慢速升壓試驗也使自動設備的使用成為可能.

6、檢查試驗

當做檢查或耐壓試驗時,要求施加一個預先確定的電壓值,即將該電壓盡可能快而準確地升到所要求的值,升壓過程中不出現任何瞬態的過電壓,然后將所要求的電壓值維持到規定的時間.
    四、擊穿的判斷
在電擊穿的同時,回路中電流增加和試樣兩端電壓下降,電流的增加可使斷路器跳開或熔絲燒斷,但有時也可由于閃絡、試驗充電電流、漏電或局部放電電流、設備磁化電流或誤動作而引起斷路器跳開.因此,斷路器應與試驗設備及被試材料的特性相匹配,否則,斷路器可能會在試樣未擊穿時動作或當試樣擊穿時斷路器不動作,這樣便不能正確的判斷出是否擊穿.即使在最好條件下,也存在周圍煤質先擊穿的情況也會發生,因此試驗過程中要注意觀察和檢測這些現象,若發現煤質擊穿,應在報告中注明.
注:對漏電檢測電路敏感性特別重要那些材料,在這種材料的標準中也應作同樣的說明.
在垂直于材料表面方向試驗時通常容易判斷,無論通道是否充有碳粒,當擊穿發生后用肉眼容易看到真正擊穿的通道.當平行于材料表面方向試驗時,要求判斷是由試樣破壞引起的擊穿現象還是由閃絡引起的失效.可以通過檢查試樣或使用再施加一次電壓的辦法來進行鑒別,再次施加的電壓值應小于第一次施加的擊穿電壓值.試驗證明,再次施加的電壓值為第一次擊穿電壓值的50%比較合適,然后用與第一次試驗相同的方法升壓直到在破壞.
    五、試驗次數

1、除非另有規定,通常應做5次試驗,取試驗結果的中值作為電氣強度或擊穿電壓的值.如果任何一個試驗結果偏離中值的15%以上,則另做5次試驗.然后由10次試驗的中值作為其電氣強度或擊穿電壓的值.

2、當試驗并非用于例行的質量控制時,必須做較多的試樣,具體的數量與材料的分散性和所用的統計分析方法有關.

3、對并非用于例行的質量控制試驗,參見附錄A對決定需要試驗次數和數據分析參考是有用的.

六、電氣強度實驗儀/介電擊穿實驗設備試驗方法：

將測試產品放至電流電極上（見圖3），用電壓電極壓于試樣上面。關好玻璃門，開啟電源開關，再參照相關標準設定所需參數，如無標準要求，按以下步驟進行：

1.擊穿電壓強度試驗

1)連續升壓：試驗電壓從零開始，按表1規定的升壓速度連續均勻升壓，直至試樣被擊穿，讀取擊穿電壓值。

表1連續升壓法升壓速度

2)逐級升壓：按連續升壓法所測得的試樣擊穿電壓值的

50%作為起始電壓，停留一分鐘后如試樣未被擊穿，則按表2規定的電壓值逐級升壓，并在每一級電壓上停留1分，直至試樣被擊穿為止。若在升壓過程中發生擊穿，應讀取前一級的電壓值；若擊穿發生在保持不變的電壓級上，則以該電壓作為擊穿電壓。

表2逐級升壓法升壓電壓值

2.耐電壓試驗：

1)迅速將電壓升高到由產品標準規定的電壓值停留1分，觀察試樣是否擊穿。若不擊穿，則定此電壓為耐電壓值。

試驗結果：

擊穿電壓強度E(kV/mm)，按下式計算：

E=U/d式中：U----擊穿電壓，單位為千伏（kV）;d-----試樣厚度，單位為毫米（mm）。

取3個試樣的中位數為試驗結果，保留小數點后一位。
七、電氣強度實驗儀/介電擊穿實驗設備試驗報告
除非另有規定,報告應包括如下內容:

1、被試樣材料全稱,試樣及其制備方法的說明

2、電氣強度的中值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的中值(以KV表示)

3、每個試樣的厚度(見5.4)

4、試驗時所用的周圍煤質及其性能

5、電極系統

6、施加電壓的方式及頻率

7、電氣強度的各個值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的各個值(以KV表示)

8、在空氣中或在其他氣體中試驗時的溫度、壓力和濕度,若在液體中試驗時周圍煤質的溫度

9、試驗前條件處理

10、擊穿類型和位置的說明