工频击穿电压|电气强度测试仪

产品名称：工频击穿电压|电气强度测试仪（计算机控制）

产品型号：ZJC-50E

符合标准：GB/T 1408.1-2016绝缘材料电气强度试验方法 第1部分：工频下试验；
GB/T 1408.2-2016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；
ASTM D149固体绝缘材料介电击穿电压和介电强度的试验方法；
GB/T 1695-2005硫化橡胶工频击穿电压强度和耐电压的测定方法；
GB/T 3333-1999电缆纸工频击穿电压试验方法；
GB/T 8815-2008 电线电缆用软聚氯乙烯塑料标准；
GBT 12656-1990电容器纸工频击穿电压测定法；
HG/T 3330-2012绝缘漆漆膜击穿强度测定法；

九级安全保护：(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

工频击穿电压|电气强度测试仪产品参数：

测试材料：绝缘材料类；

符合标准：GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；

可选配：高温空气中测试；高温油中测试；

输入电压：220V   50HZ

电压测量范围：交/直流0-100KV     

电器容量（功率）：10KVA 

过流保护：1-30mA可调

升压速率：0.1KV/S-3KV/S(无档连续可调)      

可试验方式：交/直流试验：1、慢速升压  2、连续升压  3、阶梯升压  4、瞬时升压

电压测量误差：1%≤，（10%～100%）

耐压时间： 0～12H可调（空载）

仪器尺寸（长宽高）：1720*1300*1800mm      

主机重约：600KG

与计算机通讯：无线蓝牙连接；0-20米；

接地要求：仪器必须接地，接地电阻小于4Ω，接地棒深度1.5-2米。

电气强度的定义: 击穿电压比上击穿样品的厚度等于样品的电气强度 .

电气强度测试又称耐压测试。简单点说，任何电气设备都有一个绝缘等级，不同额定电压的绝缘等级不一样。当超过一定电压等级后，设备的绝缘就会被击穿。电气强度测试就是看在给被测设备加一定的高电压（可以参考IEC标准或者国标），看是否会导致击穿。如果不击穿，则通过，击穿则说明不合格。一般在设备出厂前做这个试验，在现场可能仅仅是摇绝缘就可以了。另外，该试验是破坏性试验，一旦击穿，不可修复。电气强度测试又称耐压测试，是围绕绝缘材料被击穿后呈现出导体特性的特点，考察相关电参数的变化特征，以此判定绝缘材料是否被击穿。

介电强度的测试：

大多数高分子材料在一定电压范围内是绝缘体，但是随着施加电压的升高，性能会逐渐下降。电压升到一定值时变成局部导电，此时称为材料的击穿。

定义:介电强度：试样击穿时,单位厚度承受的击穿电压值，单位为kv/mm或Mv/m。有时也称为电气强度或击穿强度。通常介电强度越高,材料的绝缘质量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大电场强度，是高聚物绝缘材料的一项重要指标。聚合物绝缘材料的 Eb 一般为107V/cm左右。

绕组线击穿电压试验仪检定装置

绕组线击穿电压试验仪主要用于检测漆包绕组 线的各项性能指标，从而判断漆包绕组线的质量是 否符合相关标准和质量技术性能要求。国内计量技 术机构通常对其试验电压、击穿动作电流、升压速 度等参数进行检定，其中升压速度参数对于绕组线 击穿电压试验仪尤为重要，因为检定时绕组线是否 被击穿，不仅与承受的电压值有关，还和升压速度 密切相关 [1]。目前，计量技术机构检定升压速度参数 时，基本采用高压表测量电压，秒表测量时间，然 后将两者相除，最后得出升压速度[2-4]。这种检定方式， 因需要通过检定人员启停秒表来测量时间，得到的 升压速度数据的不确定度相对较大，从而使检定出 的升压速度数据可信程度降低。此外，检定多个参数， 需要携带操作多种设备，给现场实际检定带来不便， 检定效率较低。因此，研制出一种专门用于检定绕 组线击穿电压试验仪（简称试验仪）的装置，对试 验仪量值溯源、绕组线产品质量提升很有意义。

1  检定装置的设计原理

检定装置的主要功能包括试验电压、升压速度、 击穿动作电流、电压持续时间。总体设计原理如 图 1 所示。高压分压通过电压处理单元后送至微 控制单元（MCU），这些信号经过 MCU 处理，通过 相关算法，计算出电压有效值，至显示屏显示。电 流通过电流处理单元后送至 MCU，这些信号经过 MCU 处理，通过相关算法，计算出电流有效值并至 显示屏显示，同时在内置存储器中保存并至显示屏 显示这个过程中最大值（击穿电流值），从而达到击穿电流的保存功能。通过电压测量过程中采集到的 电压信号控制 MCU 计时器进行工作，从而计算出升 压时间、电压持续时间。

2  检定装置技术指标

根据绕组线击穿电压试验仪计量性能要求，标 准器需要满足技术指标包括 [5] 交流电压测量范围： 0 ～15 kV，准确度等级：0.5 级；交流电流测量范围： 0 ～ 20 mA，准确度等级：0.5 级；电压持续时间测 量范围：1.00 ～ 999.99 s，最大允许误差：±（0.5% ±2 个字）；升压速度测量范围：20 ～ 500 V/s，最 大允许误差：±2%。

3  主要功能模块

3.1 试验电压

试验电压为高压值，其原理如图 2 所示。绕 组线击穿电压试验仪输出高压经分压器，变为较易 测量的电压信号，经信号处理及采样保持后送至模 数转换器进行模数转换，MCU 读取数字量进行计 算和处理，最后通过显示电路显示测量结果。具体 过程为高压分压模块采用高稳定低电压系数定制电 阻（STG45）作为高压分压模块的上段，高压分压模块的下段由精密电阻、高精度放大器（OP07）及 电子开关组成。通过 MCU（STM32F103C8）控制电 子开关的通断来控制分压比。分压后的低电压经过 由放大器、精密电阻和电子开关组成的可控放大电 路使其电压工作范围为 0.6 ～ 2.1 V。通过 MCU 的 逻辑信号切换不同的量程。模数转换采集模块由 芯片（AD7402）及周边电路组成。通过 MCU 控制 AD7402 的数据采集，并控制串口显示屏，显示测量 数据。

3.2 升压速度

3.2.1 升压速度硬件

升压速度硬件的原理在进入 MCU 前与试验电压 硬件是一样的，不同的是通过模数转换采集模块送 入 MCU 的数据经过处理后和设定的值进行比较，如 这个数据值达到设定值，MCU 启动内部计时器进行 计时，并且同时将这个数据保存到内置存储器。当 MCU 判断来自模数转换采集模块 3 个采样周期内的 数据都在设定的阈值区间内，MCU 计时器停止计时 并保存此时的电压数据至内置存储器。MCU 通过提 取内置存储器及计时器数据来计算升压时间。

3.2.2 升压速度软件

升压速度程序控制流程如图 3 所示。定时器以 稳定电压时间阈值的三分之一时间间隔判断电压是 否大于设置的升压启动电压值。定时器以稳定电压 时间阈值的三分之一时间间隔判断连续的 3 个电压 值差是否小于升压稳定电压值。当被检试验仪发生 故障，电压无法稳定时，超过稳定电压时间阈值时 结束此次控制流程。检定装置的设置界面，需要设 置 3 个重要参数，1）升压启动电压值：被检试验仪 升压时触发计时器的电压阈值；2）升压稳定电压范 围：被检试验仪电压升到一定值时的允许波动范围； 3）稳定电压时间阈值：采用稳定电压的周期时间。 针对通过间隔时间多次采样难以判定升压速度稳定 点时，添加了一个预设稳定电压值来辅助判断。通 过这 3 个功能设置，可以实现升压速度的准确计量。

3.3 击穿动作电流

电流输入必须经过一个采样电阻网络，如图 4所示。电流通过输入端子进入电流采样单元后，经 过采样电阻 R1、R2 产生一个电压。当输入的电流 为 0.02 ～ 4 mA 时，电子开关 K1、K2 为默认状态， R1 两端的电压通过电子开关送入放大电路后，由模 数转换采集模块送入 MCU 处理；当输入的电流为 4 ～ 400 mA 时，电子开关 K1、K2 动作，R2 两端的 电压通过电子开关送入放大电路后，由模数转换采 集 模 块 送 入 MCU 进 行 处 理。 图 4 中 D1、D2、D3、 D4 由多个二级管串联而成，通过二级管的节电压来 确保输入电流不能过大。当输入电流过大，会在采 样电阻 R1、R2 上形成一个大于二极管节电压的电压， 并且这个电压会导致二极管组正向导通，达到保护 采样电阻 R1、R2 及后级放大电路的目的。采样电阻 由多个精密电阻组成，主要考虑电阻的功率及稳定 性。通过模数转换采集模块的电压反馈至 MCU，从而控制相应的电子开关，切换放大器的放大倍数， 达到切换量程的目的。经过上述两个阶段后的电压 分别送入模数转换采集模块，最后经信号处理器处 理后显示对应的电流。