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固體絕緣材料電氣介電強(qiáng)度試驗(yàn)儀-計(jì)算機(jī)控制

ZJC-50KV(5萬(wàn)伏)

滿足標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 1408-2006 絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法

GB/T1695-2005 硫化橡膠工頻電壓擊穿強(qiáng)度和耐電壓強(qiáng)度試驗(yàn)

GB/T3333 電纜紙工頻電壓擊穿試驗(yàn)方法

HG/T 3330絕緣漆漆膜擊穿強(qiáng)度測(cè)定法

GB/T 12656 電容器紙工頻電壓擊穿試驗(yàn)方法

ASTM D149 固體電絕緣材料在工業(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.

一、適用范圍及功能

固體絕緣材料電氣介電強(qiáng)度試驗(yàn)儀主要適用于固體絕緣材料（如：塑料、橡膠、層壓材料、薄膜、樹脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣漆等絕緣材料及絕緣件）在工頻電壓或直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓的測(cè)試。

二、軟件功能:

01、軟件平臺(tái)：WINDOWS窗口操作平臺(tái)，界面直觀，便于操作

02、曲線顯示：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以動(dòng)態(tài)顯示試驗(yàn)曲線

03、數(shù)據(jù)導(dǎo)出：可以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)入EXCEL表格

04、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：可以人為設(shè)置報(bào)告名稱，并對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行打印

05、試驗(yàn)方式：可以根據(jù)需求對(duì)直流試驗(yàn)和交流試驗(yàn)進(jìn)行靈活選擇

06、試驗(yàn)方法：可以根據(jù)需求自行選擇擊穿電壓、耐壓試驗(yàn)、梯度試驗(yàn)

07、參數(shù)設(shè)置：可以根據(jù)不同的試驗(yàn)方式及試驗(yàn)方法靈活設(shè)置所需的不同參數(shù)值

08、試樣設(shè)置：可對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的試樣參數(shù)靈活設(shè)置

09、人員管理：設(shè)置用戶名及密碼，不同的操作員登入進(jìn)行不同的試驗(yàn)，互不影響

10、標(biāo)準(zhǔn)選擇：含有不同標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)需求自行選擇

11、連續(xù)操作：連續(xù)操作試驗(yàn)時(shí)，可直接在軟件里結(jié)束試驗(yàn)，進(jìn)行二次試驗(yàn)

三、技術(shù)要求：

01、輸入電壓： 交流 220 V02、輸出電壓： 交流 0--50 KV ; 直流 0—50 KV03、電器容量： 3KVA04、高壓分級(jí)： 0--5KV； 0-10KV； 0--20KV；0--50KV

05、升壓速率： 100 V/S 200 V/S 500 V/S 1000 V/S 2500 V/S 3000 V/S

06、試驗(yàn)方式： 直流試驗(yàn)：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗(yàn) 交流試驗(yàn)：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗(yàn)

07、擊穿判停方式：1、電壓判停 2、電流判停08、電壓試驗(yàn)精度： ≤ 2％

09、電極規(guī)格：1、片材電極 ￠25mm 兩個(gè) 片材電極 ￠75mm一個(gè)

10、主機(jī)尺寸：長(zhǎng)寬高-800*700*1600（MM）

11、操作臺(tái)尺寸：長(zhǎng)寬高-800*700*650（MM）

12、油槽尺寸：長(zhǎng)寬高-300*200*150

13、設(shè)備重量：約100KG四、安全保護(hù)：

本儀器具有比較完善的安全防護(hù)措施：

本試驗(yàn)儀器電路保護(hù)控制：

（1）超壓保護(hù) （2）過(guò)流保護(hù) （3）短路保護(hù) （4）漏電保護(hù) （5）軟件誤操作保護(hù)

五、試驗(yàn)方式

1、絕緣試樣空氣中試驗(yàn)

2、絕緣試樣浸油中試驗(yàn)

關(guān)于固體絕緣材料電氣介電強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)備論述

在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，固體電介質(zhì)喪失電絕緣能力而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)致?lián)舸┑?低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與固體電介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng)，又稱介電強(qiáng)度），它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處固體電介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，它低于均勻電場(chǎng)中固體電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體電介質(zhì)發(fā)生擊穿后，由于有巨大的電流通過(guò)，電介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道，或出現(xiàn)機(jī)械損傷的裂紋。固體電介質(zhì)的這些變化是不可逆的，不能自己恢復(fù)原來(lái)的絕緣性能。脆性固體電介質(zhì)擊穿時(shí)，常發(fā)生材料的碎裂，故可用擊穿效應(yīng)來(lái)破碎非金屬礦石等。

　　 擊穿形式　根據(jù)擊穿的發(fā)展過(guò)程，固體電介質(zhì)的擊穿可分為3種形式:電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。它們的一般特征如表所示。同一種電介質(zhì)中發(fā)生何種形式的擊穿，取決于不同的外界因素。隨著擊穿過(guò)程中固體電介質(zhì)內(nèi)部的變化，擊穿過(guò)程可以從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。　 電擊穿 　取決于固體電介質(zhì)中碰撞電離的一種擊穿形式。電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和足夠能量的帶電質(zhì)點(diǎn)，導(dǎo)致電介質(zhì)喪失絕緣性能。對(duì)于電擊穿有以下幾種不同的理論解釋：本征擊穿、電子崩擊穿和電致機(jī)械應(yīng)力擊穿，通常以本征擊穿代表電擊穿，所以電擊穿有時(shí)又稱本征擊穿。本征擊穿過(guò)程所需時(shí)間為10-8s數(shù)量級(jí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)大于1MV/cm。

　　固體電介質(zhì)內(nèi)總會(huì)存在少量自由傳導(dǎo)(處于導(dǎo)帶的)電子。在電場(chǎng)作用下，它們會(huì)從電場(chǎng)獲取能量。單位時(shí)間內(nèi)這些電子取得的能量A與電場(chǎng)強(qiáng)度E、電子本身能量W、點(diǎn)格溫度T有關(guān)。另一方面，傳導(dǎo)電子也將因與固體電介質(zhì)點(diǎn)格發(fā)生碰撞而失去一部分能量。單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)電子失去的能量B與W和T有關(guān)。當(dāng)點(diǎn)格溫度T為定值時(shí)，A、B與W的關(guān)系如圖1所示。圖中E2>EC>E1。當(dāng)外加電場(chǎng)為E2>EC時(shí)，因一部分傳導(dǎo)電子的能量處于W2～WC之間，單位時(shí)間內(nèi)這些電子獲得的能量A始終大于失去的能量B，電子被加速，碰撞點(diǎn)格時(shí)產(chǎn)生電離，使處于導(dǎo)帶的電子不斷增加，電流急劇上升，*終導(dǎo)致固體電介質(zhì)擊穿。當(dāng)外加電場(chǎng)為E1EC時(shí)，雖然偶而會(huì)有能量大于W1的電子出現(xiàn)，且因此時(shí)A>B而使點(diǎn)格發(fā)生碰撞電離、產(chǎn)生新的傳導(dǎo)電子；但因電子能量大于W1的概率很低，所以傳導(dǎo)電子不斷增多的過(guò)程很難出現(xiàn)，固體電介質(zhì)不會(huì)擊穿。處于臨界狀態(tài)的EC即為固體電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。

　　熱擊穿在電場(chǎng)作用下，固體電介質(zhì)承受的電場(chǎng)強(qiáng)度雖不足以發(fā)生電擊穿，但因電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力，從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。

　　固體電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下將因電導(dǎo)和極化損耗而發(fā)熱。單位時(shí)間內(nèi)固體電介質(zhì)的發(fā)熱量A與作用電壓U、介質(zhì)溫度t有關(guān)。另一方面固體電介質(zhì)也將向四周散發(fā)熱量。單位時(shí)間內(nèi)固體電介質(zhì)的散熱量B與(t-t0)有關(guān)(t0為環(huán)境溫度)。A、B與t的關(guān)系如圖2所示。圖中U2>UC>U1。當(dāng)外加電壓U2>UC時(shí)，固體電介質(zhì)中的發(fā)熱量A大于散熱量B，介質(zhì)溫度上升，且因A始終大于B，所以固體電介質(zhì)的溫度不斷上升，*終介質(zhì)被燒焦、燒熔或燒裂，喪失絕緣性能，發(fā)生熱擊穿。當(dāng)外加電壓U1UC時(shí)，雖然開始時(shí)A>B，固體電介質(zhì)溫度上升;但當(dāng)溫度升到t1時(shí)，發(fā)熱量A與散熱量B相等，建立起了熱平衡。此時(shí)，若介質(zhì)能耐受溫度t1的作用，則固體電介質(zhì)能正常工作，不會(huì)發(fā)生熱擊穿。當(dāng)外加電壓等于UC時(shí)，當(dāng)介質(zhì)溫度升到t2時(shí)，建立起了熱平衡，但不穩(wěn)定。溫度略有升高，發(fā)熱量A即大于散熱量B，*終仍然發(fā)生熱擊穿。電壓UC是發(fā)生熱擊穿的臨界電壓。

　　電化學(xué)擊穿　在電場(chǎng)、溫度等因素作用下，固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，*終喪失絕緣能力，從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。電化學(xué)擊穿過(guò)程包括兩部分：因固體電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化而引起的電介質(zhì)老化；與老化有關(guān)的擊穿過(guò)程。

　　固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢化學(xué)變化的原因多種多樣。直流電壓下，固體電介質(zhì)因離子電導(dǎo)而發(fā)生電解，結(jié)果在電極附近形成導(dǎo)電的金屬樹枝狀物，甚至從一個(gè)電極伸展到另一個(gè)電極。在電場(chǎng)作用下，固體電介質(zhì)內(nèi)部的氣泡中，或不同固體電介質(zhì)之間的氣隙或油隙中，會(huì)發(fā)生局部放電。與固體電介質(zhì)接觸的電極邊緣場(chǎng)強(qiáng)較強(qiáng)的局部區(qū)域內(nèi)如有氣體或液體電介質(zhì)，這里也會(huì)發(fā)生局部放電。局部放電的長(zhǎng)期作用會(huì)使固體電介質(zhì)逐步損壞。空氣中的放電將形成臭氧、氮的氧化物等化學(xué)性質(zhì)活潑的物質(zhì)，它們會(huì)使固體電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。對(duì)有機(jī)固體電介質(zhì)，在電極上尖端處或微小空氣隙處，會(huì)發(fā)生樹枝狀放電，并留下炭化痕跡。

　　電場(chǎng)越強(qiáng)，溫度越高，電壓作用時(shí)間越長(zhǎng)，固體電介質(zhì)的化學(xué)變化進(jìn)行得越強(qiáng)烈，其性能的劣化也越嚴(yán)重。

　　固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加，這會(huì)使固體電介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的*終形式是熱擊穿。

　　影響因素 　影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有：電場(chǎng)的不均勻程度，作用電壓的種類及施加的時(shí)間，溫度，固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu)，電壓作用次數(shù)，機(jī)械負(fù)荷，受潮等。

　　①電場(chǎng)的不均勻程度：均勻、致密的固體電介質(zhì)在均勻電場(chǎng)中的擊穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)1～10MV/cm。擊穿場(chǎng)強(qiáng)決定于物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與外界因素的關(guān)系較小。當(dāng)電介質(zhì)厚度增加時(shí)，由于電介質(zhì)本身的不均勻性，擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)下降。當(dāng)厚度極小時(shí) (-3～10-4cm)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)又會(huì)增加。電場(chǎng)越不均勻，擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降越多。電場(chǎng)局部加強(qiáng)處容易產(chǎn)生局部放電，在局部放電的長(zhǎng)時(shí)間作用下，固體電介質(zhì)將產(chǎn)生化學(xué)擊穿。

　　②作用電壓時(shí)間、種類：固體電介質(zhì)的三種擊穿形式與電壓作用時(shí)間有密切關(guān)系 （圖3）。同一種固體電介質(zhì)，在相同電場(chǎng)分布下，其雷電沖擊擊穿電壓通常大于工頻擊穿電壓，且直流擊穿電壓也大于工頻擊穿電壓。交流電壓頻率增高時(shí)，由于局部放電更強(qiáng)，介質(zhì)損耗更大，發(fā)熱嚴(yán)重，更易發(fā)生熱擊穿或?qū)е禄瘜W(xué)擊穿提前到來(lái)。

　　③溫度：當(dāng)溫度較低，處于電擊穿范圍內(nèi)時(shí)，固體電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與溫度基本無(wú)關(guān)。當(dāng)溫度稍高，固體電介質(zhì)可能發(fā)生熱擊穿。周圍溫度越高，散熱條件越差，熱擊穿電壓就越低。

　　④固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu)：工程用固體電介質(zhì)往往不很均勻、致密，其中的氣孔或其他缺陷會(huì)使電場(chǎng)畸變，損害固體電介質(zhì)。電介質(zhì)厚度過(guò)大，會(huì)使電場(chǎng)分布不均勻，散熱不易，降低擊穿場(chǎng)強(qiáng)。固體電介質(zhì)本身的導(dǎo)熱性好，電導(dǎo)率或介質(zhì)損耗小，則熱擊穿電壓會(huì)提高。

　　⑤電壓作用次數(shù)：當(dāng)電壓作用時(shí)間不夠長(zhǎng)，或電場(chǎng)強(qiáng)度不夠高時(shí)，電介質(zhì)中可能來(lái)不及發(fā)生完全擊穿，而只發(fā)生不完全擊穿。這種現(xiàn)象在極不均勻電場(chǎng)中和雷電沖擊電壓作用下特別顯著。在電壓的多次作用下，一系列的不完全擊穿將導(dǎo)致介質(zhì)的完全擊穿。由不完全擊穿導(dǎo)致固體電介質(zhì)性能劣化而積累起來(lái)的效應(yīng)稱為累積效應(yīng)。

　　⑥機(jī)械負(fù)荷：固體電介質(zhì)承受機(jī)械負(fù)荷時(shí)，若材料開裂或出現(xiàn)微觀裂縫，擊穿電壓將下降。

　　⑦受潮：固體電介質(zhì)受潮后，擊穿電壓將下降。

　　提高擊穿電壓措施　根據(jù)固體電介質(zhì)的擊穿形式及影響擊穿電壓的因素，提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要措施有:①改善電場(chǎng)分布（見(jiàn)電場(chǎng)調(diào)整），如電極邊緣的固體電介質(zhì)表面涂半導(dǎo)電漆；②調(diào)整多層絕緣中各層電介質(zhì)所承受的電壓；③對(duì)多孔性、纖維性材料經(jīng)干燥后浸油、浸漆，以防止吸潮，提高局部放電起始電壓；④加強(qiáng)冷卻，提高熱擊穿電壓；⑤改善環(huán)境條件，防止高溫，避免潮氣、臭氧等有害物質(zhì)的侵蝕。

固體絕緣材料電氣介電強(qiáng)度試驗(yàn)儀擊穿形式有哪些？

電介質(zhì)擊穿

固體電介質(zhì)擊穿 導(dǎo)致?lián)舸┑?低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng)，又稱介電強(qiáng)度）。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通過(guò)，介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道，或出現(xiàn)裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時(shí)，常發(fā)生材料的碎裂，可據(jù)此破碎非金屬礦石。

固體電介質(zhì)擊穿

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。

電擊穿

電擊穿是因電場(chǎng)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(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng)、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，*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(huì)使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的*終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對(duì)電擊穿的影響小，對(duì)熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場(chǎng)局部不均勻性對(duì)熱擊穿的影響小，對(duì)其他兩種影響大。

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。電解質(zhì)的熱擊穿是由電介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過(guò)程造成的。如果發(fā)熱量大于散熱量，電介質(zhì)溫度就會(huì)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，*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。

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(zhǎng)期作用時(shí)，其物理和化學(xué)性能會(huì)發(fā)生不可逆的老化，擊穿電壓逐漸下降，長(zhǎng)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。

液體電介質(zhì)擊穿

純凈液體電介質(zhì)與含雜質(zhì)的工程液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理不同。對(duì)前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論，對(duì)后者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質(zhì)分界面的放電現(xiàn)象稱為液體電介質(zhì)中的沿面放電。這種放電不僅使液體變質(zhì)，而且放電產(chǎn)生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會(huì)使固體介質(zhì)出現(xiàn)分層、開裂現(xiàn)象，放電有可能在固體介質(zhì)內(nèi)發(fā)展，絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時(shí)，常出現(xiàn)強(qiáng)力氣體沖擊波（即電水錘），可用于水下探礦、橋墩探傷及人體內(nèi)臟結(jié)石的體外破碎。

氣體電介質(zhì)擊穿

在電場(chǎng)作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多，主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。氣體介質(zhì)擊穿常見(jiàn)的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負(fù)電性氣體擊穿等。空氣是很好的氣體絕緣材料，電離場(chǎng)強(qiáng)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無(wú)腐蝕性，因而得到廣泛應(yīng)用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設(shè)計(jì)依據(jù)（高壓輸電線應(yīng)離地面多高等），需進(jìn)行長(zhǎng)空氣間隙的工頻擊穿試驗(yàn)。