橡膠塑料電壓擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)儀

    電擊穿：

電擊穿是指固體介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，內(nèi)部少量可自由移動(dòng)的載流子劇烈運(yùn)動(dòng)，與晶格上的原子發(fā)生碰撞使之游離，并迅速擴(kuò)展而導(dǎo)致?lián)舸?。特點(diǎn)是：電壓作用時(shí)間短，擊穿電壓高，與電場(chǎng)均勻度密切相關(guān)，但與環(huán)境溫度及電壓作用時(shí)間幾乎無(wú)關(guān)。

    簡(jiǎn)介：

固體電介質(zhì)的純粹電破壞過(guò)程稱(chēng)為電擊穿。電擊穿是因?yàn)楣腆w電介質(zhì)中的自由電子在強(qiáng)電場(chǎng)中作加速運(yùn)動(dòng)，累積較大的動(dòng)能，這些動(dòng)能足以破壞介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)生碰撞游離的連鎖反應(yīng)時(shí)，會(huì)在電介質(zhì)中產(chǎn)生貫穿的導(dǎo)電通道，而使固體介質(zhì)喪失絕緣性能，導(dǎo)致電擊穿。

電擊穿的特點(diǎn)是：電壓作用時(shí)間短，擊穿場(chǎng)強(qiáng)與電場(chǎng)均勻程度有密切關(guān)系，與周?chē)h(huán)境溫度幾乎無(wú)關(guān)。

    擊穿形式：

固體電介質(zhì)的擊穿過(guò)程及其擊穿電壓的大小不但取決于電介質(zhì)的性能，而且還與電場(chǎng)分布、周同溫度、散熱條件、周同介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)、加壓速度和電壓作用的持續(xù)性等有關(guān)。固體電介質(zhì)根據(jù)其擊穿發(fā)展的過(guò)程小同，可分為電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿二種形式。發(fā)生哪種擊穿形式，取決于介質(zhì)的性能和工作條件。

    擊穿機(jī)制：

在強(qiáng)電場(chǎng)下，固體導(dǎo)帶中可能因冷發(fā)射或熱發(fā)射存在一些電子。這些電子一方面在外電場(chǎng)作用下被加速，獲得動(dòng)能；另一方面與晶格振動(dòng)相互作用，把電場(chǎng)能量傳遞給晶格。當(dāng)兩個(gè)過(guò)程在一定的溫度和場(chǎng)強(qiáng)下平衡，固體介質(zhì)有穩(wěn)定的電導(dǎo)：當(dāng)電子從電場(chǎng)中得到的能量大于傳遞給品格振動(dòng)的能量時(shí)，電子的動(dòng)能就越來(lái)越大，至電子能量大到一定值時(shí)，電子與晶格振動(dòng)的相互作用導(dǎo)致電離產(chǎn)生新電子，使自由電子數(shù)迅速增加，電導(dǎo)進(jìn)入不穩(wěn)定階段，擊穿發(fā)生。

本征電擊穿機(jī)制

實(shí)驗(yàn)上，本征電擊穿表現(xiàn)的擊穿主要是由所加電場(chǎng)決定的，在所使用的電場(chǎng)條件下，使電子溫度達(dá)到擊穿的臨界水平。觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，本征擊穿發(fā)生在室溫或室溫以下。發(fā)生的時(shí)間間隔很短，在微秒或微秒以下。本征擊穿所以稱(chēng)之為“本征”，是因?yàn)檫@種擊穿機(jī)制與樣品或電極幾何形狀無(wú)關(guān)，或者與所加電場(chǎng)的波形無(wú)關(guān)。因此在給定溫度下，產(chǎn)生本征擊穿的電場(chǎng)值僅與材料有關(guān)。

這種擊穿與介質(zhì)中的自由電子有關(guān)。介質(zhì)中自由電子的來(lái)源為雜質(zhì)或缺陷能級(jí)、價(jià)帶。

雪崩式電擊穿機(jī)制

熱擊穿機(jī)制對(duì)于許多陶瓷材料是適用的。如果材料尺寸可看成是薄膜時(shí)，則雪崩式擊穿機(jī)制更為有效。

雪崩式電擊穿機(jī)制是把本征電擊穿機(jī)制和熱擊穿機(jī)制結(jié)合起來(lái)。因?yàn)楫?dāng)電子的分布不穩(wěn)定時(shí)，必然產(chǎn)生熱的結(jié)果。因此，這種理論是用本征電擊穿理論描述電子行為，而擊穿的判據(jù)采用的是熱擊穿性質(zhì)。

雪崩式理論認(rèn)為：電荷是逐漸或者相繼積聚，而不是電導(dǎo)率的突然改變，盡管電荷集聚在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)生。

雪崩式電擊穿最初的機(jī)制是場(chǎng)發(fā)射或離子碰撞。場(chǎng)發(fā)射假設(shè)由隧道效應(yīng)來(lái)自?xún)r(jià)帶的電子進(jìn)入缺陷能級(jí)或進(jìn)入導(dǎo)帶，導(dǎo)致傳導(dǎo)電子密度增加。

局部放電擊穿

局部放電就是在電場(chǎng)作用下，在電介質(zhì)局部區(qū)域中所發(fā)生的放電現(xiàn)象，這種放電沒(méi)有電極之間形成貫穿的通道，整個(gè)試樣并沒(méi)有被擊穿。例如氣體的電暈放電、液體中的氣泡放電都是局部放電。對(duì)于固體電介質(zhì)來(lái)說(shuō)，電極與介質(zhì)之間常常存在著一層環(huán)境媒質(zhì)：氣隙或油膜。就固體電介質(zhì)本身來(lái)說(shuō)，實(shí)際上也是不均勻的，往往存在著氣泡、液珠或其他雜質(zhì)和不均勻的組分等。例如陶瓷就是一種多孔性的不均勻材料。由于氣體和液體介電常數(shù)較小，因此承受的電場(chǎng)強(qiáng)度較高。同時(shí)氣體和液體的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度又比較低，于是當(dāng)外施電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，在這薄弱的區(qū)域，就發(fā)生局部放電。

局部放電是脈沖性的，其過(guò)程與電暈放電相同。放電結(jié)果產(chǎn)生大量的正、負(fù)離子，形成空間電荷，建立反電場(chǎng)，使氣隙中的總電場(chǎng)強(qiáng)度下降，放電熄滅。這樣的放電持續(xù)時(shí)間很短，為10-8～10-9s。在直流電壓作用時(shí)，放電熄滅后直到空間電荷通過(guò)表面泄漏，使反電場(chǎng)削弱到一定程度，才能開(kāi)始第二次放電。因此在直流電壓作用下，放電次數(shù)甚少。在交流電壓作用時(shí)，情況就有所不同。由于電壓的大小與方向是變動(dòng)的，放電將反復(fù)出現(xiàn)，以上表明局部放電是脈沖性的。

工程介質(zhì)，從材料本身來(lái)說(shuō)，其本征擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度一般較高，但由于介質(zhì)的不均勻性和各種影響，實(shí)際擊穿強(qiáng)度往往并不很高，有時(shí)甚至要降低一、二個(gè)數(shù)量級(jí)，其中重要原因之一就是局部放電。

儀器介紹

1、用途

橡膠塑料電壓擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)儀主要適用于固體絕緣材料如樹(shù)脂和膠、浸漬纖維制品、云母及其制品、塑料復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等介質(zhì)在工頻電壓或直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓時(shí)間的測(cè)試；該儀器采用計(jì)算機(jī)控制，可對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的采集、處理，并可存取、顯示、打印。
2、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 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)；
GB/T 1408.2-2016絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法 第2部分:對(duì)應(yīng)用直流電壓試驗(yàn)的附加要求；
ASTM D149固體絕緣材料介電擊穿電壓和介電強(qiáng)度的試驗(yàn)方法；
GB/T 1695-2005硫化橡膠工頻擊穿電壓強(qiáng)度和耐電壓的測(cè)定方法；
GB/T 3333-1999電纜紙工頻擊穿電壓試驗(yàn)方法；
GB/T 8815-2008 電線(xiàn)電纜用軟聚氯乙烯塑料標(biāo)準(zhǔn)；
GBT 12656-1990電容器紙工頻擊穿電壓測(cè)定法；
HG/T 3330-2012絕緣漆漆膜擊穿強(qiáng)度測(cè)定法；

3、功能：

1）試驗(yàn)過(guò)程中可動(dòng)態(tài)繪制出試驗(yàn)曲線(xiàn)，試驗(yàn)的曲線(xiàn)可以多種顏色疊加對(duì)比

2）可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改，靈活適用；

3）試驗(yàn)條件及測(cè)試結(jié)果等數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)；

4）試驗(yàn)報(bào)告格式靈活可變，適用于不同用戶(hù)的不同需求；

5）可對(duì)一組試驗(yàn)中曲線(xiàn)數(shù)據(jù)的有效與否進(jìn)行人為選定；

6）試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)可導(dǎo)入EXECL,WORD文檔編輯；

7）過(guò)電流保護(hù)裝置有足夠的靈敏度，能夠保證試樣擊穿時(shí)在0.1S內(nèi)切斷電源；

8）儀器運(yùn)行的持久性，儀器可連續(xù)運(yùn)行使用，不需為保護(hù)儀器而定期停機(jī)。.
主要技術(shù)指標(biāo)：

● 型    號(hào)：ZJC-50E

● 試驗(yàn)電壓：交流 0--50 KV， 直流 0--50 KV ;

● 電器容量：3 KVA；

● 高壓分級(jí)：50kV（全量程不分檔）；

● 擊穿電壓：0-50kV；

● 升壓速率：0.1kV/s、0.2 kV/s、0.5  kV/s、1.0  kV/s、2.0  kV/s；

● 電壓測(cè)量精度（10%-100%FS）：≤2％；

● 升壓方式：勻速升壓、耐壓試驗(yàn)；

● 過(guò)電流保護(hù)裝置：試樣擊穿時(shí)在0.1S內(nèi)切斷電源；

● 試驗(yàn)電極：￠25兩個(gè)，￠75一個(gè)，r3圓角；

● 軟件控制：簡(jiǎn)潔的人機(jī)操作界面，簡(jiǎn)單易學(xué)；可方便設(shè)置試驗(yàn)電壓、選擇升壓速率。

● 外形尺寸：1100×800×1500mm；

● 電源：AC220V 50/60Hz  16A。

● 測(cè)試材料：絕緣材料類(lèi)；

● 符合標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；

● 可選配：高溫空氣中測(cè)試；高溫油中測(cè)試；

儀器原理：

1、本儀器由控制部分和高壓試驗(yàn)部分組成。北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器由計(jì)算機(jī)或觸摸屏控制整個(gè)儀器運(yùn)行。
2、在觸摸屏或計(jì)算機(jī)上設(shè)置界面設(shè)置好升壓方式、試驗(yàn)電壓值、耐壓時(shí)間值，升壓速度確定后回到主界面，啟動(dòng)運(yùn)行后，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器器按預(yù)先設(shè)定的升壓方式和升壓速度控制步進(jìn)電機(jī)，從而帶動(dòng)調(diào)壓器升高試驗(yàn)電壓，并同步測(cè)量試驗(yàn)電壓，由計(jì)算機(jī)或觸摸屏顯示電壓值，并描繪出實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。變壓器高壓端串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻接到電極系統(tǒng)的上電極，施加到試樣上。
3、當(dāng)試驗(yàn)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值，保持耐壓時(shí)間（升壓方式為恒定耐壓）過(guò)后，試樣還未擊穿，系統(tǒng)自動(dòng)降壓回零跳閘；若在升壓過(guò)程中試樣擊穿，過(guò)流繼電器將迅速切斷電路自動(dòng)降壓回零，觸摸屏或計(jì)算機(jī)界面將保持最高擊穿試驗(yàn)電壓值顯示。

安裝：

儀器安裝

1、儀器安裝在水平水泥地面，無(wú)振動(dòng)和腐蝕空間，建議距離墻體和操作人員在1米以上。
2、儀器后部有高壓變壓器質(zhì)量重心偏后，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器運(yùn)輸和安裝過(guò)程中請(qǐng)注意。
3、本儀器建議一次吊裝到位，叉車(chē)安裝建議前后兩臺(tái)配合安裝。
4、通訊接口兩條線(xiàn)，一條固定連線(xiàn)連接到計(jì)算機(jī)通訊串口COM1；另外一條連接線(xiàn)主機(jī)是14針航空插頭，計(jì)算機(jī)端為扁型DB37芯插頭。
5、電源端子接線(xiàn)ABC為220V三相，地線(xiàn)為零線(xiàn)必須接
6、接地端子必須用多股銅線(xiàn)良好接地。
7、高壓預(yù)留和低壓預(yù)留請(qǐng)不要連接，為高壓外引準(zhǔn)備特殊測(cè)試。               
8、高壓和低壓絕緣柱可以在長(zhǎng)期不用或者更換外置高壓和其他操作人員時(shí)把高壓引線(xiàn)懸空，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器避免誤操作。
9、試驗(yàn)時(shí)高壓和低壓引線(xiàn)端用高壓引線(xiàn)鱷魚(yú)夾和低壓引線(xiàn)鱷魚(yú)夾連接。
10、高壓點(diǎn)擊和低壓電極正常情況下是25mm和75mm兩個(gè)圓形表面光滑銅電極，分別在上下部位用螺絲固定，如果特殊情況需要更換，請(qǐng)擰開(kāi)相應(yīng)的螺絲更換附件中備用電極即可。
11、油盒固定點(diǎn)是一個(gè)上凸起的銷(xiāo)子，可以把油盒垂直向上端起，取下和放上，方便更換變壓器油。
12、油盒支架是一個(gè)整體安裝的電木機(jī)構(gòu)，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器可以取出更換電極更加方便。
13、變壓器油添加要超過(guò)上電極上部最少30mm。
軟件安裝：

1、獨(dú)立的控制系統(tǒng)，模塊式結(jié)構(gòu)方便于售后維護(hù)，外觀(guān)美觀(guān)大氣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)噪音，電級(jí)自動(dòng)對(duì)中定位，操作方便，安全系數(shù)大，精度高。
2、由設(shè)備本身觸摸屏及控制面板進(jìn)行操作控制，如不需要進(jìn)行曲線(xiàn)分析，可不配備計(jì)算機(jī)。
3、如需進(jìn)行曲線(xiàn)分析，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器可配備計(jì)算機(jī)，只進(jìn)行數(shù)據(jù)及曲線(xiàn)記錄功能，不進(jìn)行設(shè)備控制，避免了試驗(yàn)人員在計(jì)算機(jī)和設(shè)備間交替操作，更人性化。
4、設(shè)備具有試驗(yàn)參數(shù)記憶功能，相同試驗(yàn)條件不需要每次試驗(yàn)都進(jìn)行設(shè)置，且斷電仍會(huì)記憶最后一次試驗(yàn)設(shè)置參數(shù)。
5、試驗(yàn)界面簡(jiǎn)單明了，且配有示意曲線(xiàn)說(shuō)明，參數(shù)不同，曲線(xiàn)走勢(shì)不同，方便理解。
6、控制面板簡(jiǎn)潔，功能標(biāo)注明確，操作簡(jiǎn)單。
7、可記錄并同時(shí)顯示10次試驗(yàn)記錄，方便試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。且可以隨時(shí)舍棄不理想的任意一組數(shù)據(jù)。
8、北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器增加了U盤(pán)下載功能，可以將設(shè)備中的試驗(yàn)記錄直接下載到U盤(pán)中。
9、如配備計(jì)算機(jī)，可生成詳細(xì)的試驗(yàn)報(bào)告單，包括每一組具體信息，多組綜合信息，及曲線(xiàn)。
10、設(shè)備試驗(yàn)界面采用儀表盤(pán)及數(shù)字同時(shí)且實(shí)時(shí)顯示的方式，更方便試驗(yàn)過(guò)程的觀(guān)看。
11、設(shè)備具有安全警告提示，在未關(guān)閉試驗(yàn)箱門(mén)時(shí)試驗(yàn)無(wú)法開(kāi)始，且會(huì)彈出警告，在滿(mǎn)度（即：高壓變壓器無(wú)輸出）時(shí)會(huì)彈出警告，且試驗(yàn)過(guò)程中如果開(kāi)門(mén)，試驗(yàn)會(huì)自動(dòng)結(jié)束。
12、采用藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸，北京智德創(chuàng)新檢測(cè)儀器解決由于有隔離墻阻擋穿墻過(guò)線(xiàn)的麻煩和遠(yuǎn)距離操作安全可靠；
13、設(shè)備配有三色報(bào)警燈，綠燈亮?xí)r表示箱門(mén)關(guān)閉良好可以開(kāi)始試驗(yàn)，黃燈亮?xí)r表示試驗(yàn)箱門(mén)打開(kāi)，此時(shí)可進(jìn)行試樣更換。紅燈亮?xí)r表示高壓大于0.5KV，此時(shí)不要開(kāi)箱門(mén)。直流試驗(yàn)結(jié)束放電過(guò)程警報(bào)燈會(huì)閃爍且報(bào)警。（總結(jié)：綠燈箱門(mén)關(guān)閉良好，黃燈開(kāi)門(mén)小心操作，紅燈有高壓）

關(guān)于安全：

1、要安裝單獨(dú)的保護(hù)地線(xiàn)。接保護(hù)地線(xiàn)，主要是減少試樣擊穿時(shí)對(duì)周?chē)a(chǎn)生的較強(qiáng)的電磁干擾。 也可避免控制計(jì)算機(jī)失控。

2、直流試驗(yàn)放電報(bào)警功能:在設(shè)備做完直流試驗(yàn)時(shí),當(dāng)開(kāi)啟試驗(yàn)門(mén)時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警,直至使用設(shè)備上的放電裝置放電后報(bào)警會(huì)自動(dòng)取消. (注：因?yàn)橹绷髟囼?yàn)后不放電會(huì)危險(xiǎn)到人身安全,不能直接拿取電極,起到提醒使用人員放電以免造成人身傷害)。

3、試驗(yàn)放電裝置，隨主機(jī)為一體化，改進(jìn)了以往單獨(dú)配備一根放電桿的功能。

4、該試驗(yàn)設(shè)備的電路設(shè)有多項(xiàng)保護(hù)措施，主要有：過(guò)流保護(hù)、失壓保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、直 流試驗(yàn)放電報(bào)警等。

5、六級(jí)高壓安全斷電控制：

①總電源開(kāi)關(guān)

②高壓斷電開(kāi)關(guān) (鑰匙開(kāi)關(guān))

③調(diào)壓器復(fù)位開(kāi)關(guān)

④試驗(yàn)箱門(mén)安全開(kāi)關(guān)

⑤高壓變壓器輸入側(cè)限流空開(kāi)

⑥漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)