ZDH-20kV型耐电弧试验机
一 概述
ZDH-20kV型耐电弧测试仪是根据GB/T 1411-2002《固体绝缘材料耐高压低电流电弧放电的试验》（等同IEC 61621-1997）及ASTM D495等标准的要求设计制造的，并符合IEC 149、UL 746A等试验方法。本仪器由绝缘标准制定单位全国绝缘材料标准化技术委员会监制。
主要用于电机、电器及家电等行业的电工用塑料、树脂胶、绝缘漆、以及层压板、覆铜箔板等绝缘材料的耐电弧性能及其分级评定。
二 功能特点
1 本机为上下一体结构，下部为操作系统，上部为试验箱。
2 本产品采用PLC控制，提高抗干扰性能、电压、电流测量精度。
3 10寸触控屏操作界面，方便快捷，可通过选择程序（IEC或ASTM）自动进行试验，并数显各试验过程和结果。
4 计量方便。可选择任意时段程序进行计量，快捷高效。
5、试验过程中有步进控制稳压功能，不受电网电压波动影响。
6、控制界面上有合闸、零位、升压、降压、程序段等监控功能；
7、电流和电压的实时曲线描述功能；
8、电压和电流的实时监控功能；
9、软件电流保护和电压保护功能，硬件电流保护和电压保护功能；
10、在触控屏界面有电压和电流的线性校正功能，可以任意修正，方便、快捷、高效。
三 耐电弧试验机主要技术参数
1 电弧通断时间误差：1/8段程序小于±5ms，其余小于1ms
2 调压器容量：1kVA
3 额定试验电压：12.5kV
最高试验电压：15kV
4 试验电压精度：±1.0%
5 电流控制精度：±10% 电流测量精度：1.5%
6 电极对试样压力：（0.5±0.05）N
7 电极材料：钨棒
8 电极距离：（6.35±0.1）mm（IEC/ASTM） 9 使用环境温度：（23±2）℃
10 使用环境湿度：（50±5）%
11 电源：220V±5% 50Hz 10A
12 试验程序如下：
| 段 | 电弧电流
mA | 电弧通断时间s | 各程序段持续时间s | 试验总时间s |
| IEC 61621 | ASTM D495 |
| 1 | 10 | 1/8s通 7/8s断 | 1/4s通 7/4s断 | 60 | 60 |
| 2 | 10 | 1/4s通 3/4s断 | 1/4s通 3/4s断 | 60 | 120 |
| 3 | 10 | 1/4s通 1/4s断 | 1/4s通 1/4s断 | 60 | 180 |
| 4 | 10 | 连续通 | 60 | 240 |
| 5 | 20 | 连续通 | 60 | 300 |
| 6 | 30 | 连续通 | 60 | 360 |
| 7 | 40 | 连续通 | 60 | 420 |
四 结构与组成
本仪器分上下两层。上层为试验箱，内置试验电极系统、高压输出插孔、试验电流表等；用有机玻璃门封闭，便于观察并确保安全，上有通风孔。
仪器下层为电气箱。右后部装有高压试验变压器、保护电阻及高频抑制电感等，左后前部为调压器，中部和前部为主电路控制电路及触控屏控制界面。
五 耐电弧试验仪工作原理简介
本测试仪是在相距 (6.35±0.1)mm的两电极上，按试验方法规定的规律（见试验程序表），由间歇到连续地施加12.5kV工作电压和(10～40)mA的电弧电流，直至试样失效。记下从试验开始到试样失效的总时间（s），即为该试样的耐电弧。其电气原理图见图1。试验电压的产生是由220V交流电压经调压器T5，再由高压试验变压器T4而产生。试验电压12.5kV由调压器T5调节获得。试验电流的大小和通断时间，由PLC控制接在调压器T5和高压试验变压器T4之间的四路固体开关和串联电阻而获得。
六 面板控制功能介绍
1 斜面板上装有下列部件，其功能如下：
（1）触控屏。用于设置试验参数，显示测量值、描绘曲线、显示状态监控和按钮操作等功能。
（2）急停按钮。在紧急情况下按下此按钮将切断主回路电压，此按钮带有自锁功能，按下顺时针旋转可以解锁。
（3）高压指示灯。此灯亮时表示已启动，主回路接通，指示试验变压器已有电压。
（4）电源开关。控制提供给控制部分和高压试验部分的电源。
2 后面板上装有下列部件，其功能如下：
（1）220V电源针座（四芯航空针座）。连接电源线，提供控制部分和高压试验部分的电源。
（2）接地柱。使控制柜机壳、电源地线、滤波系统与接地系统（大地）相连。
3 试验箱内面板
其布置示意图见下图。 
试验状态 校准状态
（1）右侧为电流试验/校准插孔。当试验过程中不需要外接电流表指示时，可将短接片插入孔中，将电流表短路（如左图所示）；当需要校准电流时，将电流表两端分别接入左侧两孔，串联校准试验的电流值（如右图所示）。
（2）通断信号测试插孔。位于面板左侧，校准时可以用示波器信号笔插入两孔中，测试通断信号（DC0～24V）。
4 触控屏主界面
（1）试验电压。试验过程中试验电压窗口显示实时电压值，红色字体。
（2）试验电流。显示的是系统运行的试验电流值，白色字体。
（3）试验时间。指在启动后总的试验时间。
（4）通断指示。指示对应程序段的通断时间，比如试验运行到IEC标准程序段1时将显示1/8通，7/8断。
（5）程序段指示。用于显示系统运行的程序段。
（6）分段时间指示。用于指示每一段程序运行的时间。
（7）状态监控灯。
合闸：红色表示合闸，绿色表示分闸；
零位：红色表示调压器在下限位，绿色表示不在下限位；
上限：红色表示调压器到上限位，绿色表示不在上限位；
门锁：红色表示门是关闭的，绿色表示门是打开的；
升压：红色表示步进电机正转升压，绿色表示电机不在升压状态；
降压：红色表示步进电机反转降压回零，绿色表示电机不在降压状态；
暂停：红色表示步进电机处在暂停状态，一般电机在电压达到设定值或回到零位后会暂停，绿色表示电机在运转状态；
急停：红色表示急停按钮处在按下去的状态，此时系统无法启动，绿色表示在解锁状态；
（8）状态指示灯。PWR表示触控屏的电源指示灯，亮表示电源正常；CPU表示触控屏运转的状态，CPU的闪烁频率表示触控屏运行程序的多少；COM表示通讯，常亮表示正在和PLC高速通讯。
（9）启动按钮。在设置好试验参数后，按清零按钮后再按此按钮可以启动升压。
（10）停止按钮。按此按钮后PLC将发指令切断主回路。
（11）清零按钮。按此按钮可将试验电压值、试验电流值、试验时间清除。
（12）曲线图。用以显示实时电压和电流的曲线图，显示的是当前时刻往qian10秒的电压和电流曲线图。
（13）运行状态显示。用于显示系统是在试验过程中还是在校准过程中。
试验前的设置：
试验电压设置
点击电压框
设置电压一般默认是12.5kV，校准的时候可以将电压设置成12.5kV及以下电压。
试验标准设置
点击“标准”下拉菜单
1 若采用IEC标准试验，选择“IEC标准”
2若采用ASTM标准试验，选择“ASTM标准”
试验方式设置
点击“方式”下拉菜单
1 进行耐电弧试验选择“试验中……”
2 进行设备校验选择“校准中……”
试验方法模式
点击“方法”下拉菜单
当选择“校准中”时该菜单有效，选择“试验中”时该菜单无效。
选择“校准中”后，在选择该菜单中的对应项，就可以进行该项的计量校准。
5 触控屏系统参数界面
在设置界面中点击系统参数设置按钮后进入系统参数界面。
（1）系统时间。输入可修正当前时间。
（2）星期。输入可修正当前表示星期几。
（3）电压K。用于调整修正交流试验下的试验电压值，具体修正举例如下：标准分压器显示1.25kV，触控屏显示1.00kV，显示值偏小，1.25÷1.00=1.25，现有的倍率系数（例如是1.000）×1.25=1.25，将倍率系数1.000修改为1.25即可；再比如标准分压器显示1.96kV，触控屏显示2.000kV，显示值偏大，1.96÷2.000=0.98，现有的倍率系数K（例如是1.000）×0.980=0.980，将倍率系数K1.000修改为0.980即可。
（4）电流K。设置方式同AC电压K，可同时同步修正10mA、20mA、30mA、40mA的值。
（5）10mAK。设置方式同AC电压K，可修正10mA的显示值。
（6）20mAK。设置方式同AC电压K，可修正20mA的显示值。
（7）30mAK。设置方式同AC电压K，可修正30mA的显示值。
（8）40mAK。设置方式同AC电压K，可修正40mA的显示值。
6 PLC功能介绍
图示中上排端子表示PLC的输出端Q0.0～0.7和Q1.0～1.1，其中： Q0.0——步进电机脉冲发生输出端；
Q0.1——拉弧时输出通断信号；
Q1.0——电机正反转方向，高电平反转；
Q1.1——是启动和停止指令发出端。
图中下排端子表示PLC输出端I0.0～0.7，和I1.0～I1.5，其中：
I0.3——是AC电压值的输入端，为脉冲信号；
I0.4——是试验电流值的输入端，为脉冲信号；
I1.0——表示门联锁开关状态输入端；
I1.1——表示下限位状态输入端；
I1.2——表示上限位状态输入端；
I1.3——表示主接触器的合闸状态输入端；
I1.4——表示急停按钮状态输入端。
M和L+表示PLC的CPU工作电源输入端；
1M和2M表示PLC的I/O口电源接地端；
1L+和2L+表示PLC的I/O口电源正端。
注意：如果I/O口处于运行状态，相应的指示灯会亮。
七 耐电弧试验仪线路联接
7.1 地线联接
1 警告！所有测试仪器必须可靠地连接地线以后方可通电运行。否则将危及安全。
2 用2.5平方毫米以上的多股铜线（最好是裸铜线）将控制柜后面板上的接线柱放电棒、隔离铁丝网及其安全门等可靠地连接到实验室的地排上（与大地相连）。
7.2电源电缆联接
1 将随机带的电源电缆的航空插孔座插在控制柜后的电源针座上，拧紧。
2 使前面板的主电源开关处于断开位置。 电源电缆的插头应插到电网的插座上。插头及插座均为10A三爪扁孔，该插座的地线应可靠地连接到实验室的地线上。电源的容量不小于220V，10A。应有相应的短路和过载保护措施。
7.3 试验电极的联接
1 配置的电极系统按照试验箱内部图将电极的两插头插入试验箱内部板最下面的两孔中。
八 使用步骤
警告！所有试验的电压值均不允许超过本仪器的最高试验电压值15kV。
1 检查地线是否牢固可靠。
2 按条款7（线路联接）将所有线路连接好，检查无误后，装好试样，注意电极的角度和间隔要符合标准要求，撤去放电棒，关好玻璃安全门。
3合上控制柜电源开关，若此时调压器不在零位，它将自动回零，系统进入主控制界面。
4 实验前最好开机预热10分钟左右。
8.1 IEC标准试验
1 在操作界面下点击设置进入设置界面，设置保护电流值为50mA。
2 在主操作界面将电压设置成12.5kV。
3 在试验“标准”菜单中选择“IEC标准”。
4 在“方式”菜单中选择“试验中”。
5 检查确认无误后，按启动按钮，控制柜内继电器合上，高压指示灯微亮。调压器自动旋转，试验电压按一定速度上升，试验电压显示框显示实时试验电压值，曲线图描绘升压全过程，高压指示灯随电压的升压逐渐增亮。
6 到达设置电压12.5kV后，试验按照IEC标准的程序段1、2、3、4、5、6、7依次1/8s通 7/8s断持续60s，1/4s通 3/4s断持续60s，1/4s通 1/4s断持续60s，10mA连续导通持续60s……，直到试样形成导电通道全部破坏，此时应迅速手动按下触控屏停止按钮或者急停按钮，按下停止按钮后继电器跳开切断主回路高压部分，高压指示灯灭，同时调压器迅速回零位，停止计时，记录此时的试验时间。
7 若试验持续进行，按照IEC既定的程序走完420s后，系统自动切断高压回到零位。
8 试验破坏后，打开前有机玻璃门，用放电棒进行放电操作，换取试样后，关好玻璃门，重复以上步骤。
8.2 ASTM标准试验
试验方法同8.1，唯1不同的是第3条中选择“ASTM标准”，试验过程中第一段程序是1/4s通 7/4s断持续60s，其余程序段都相同。
8.3 电压电流校准方法
试验电压校正
1 在操作界面下点击设置进入设置界面，将保护电流值设为50mA。。
2 在主界面将电压设置成12.5kV。
3 在试验“标准”菜单中选择“IEC标准”。
4 在试验“方式”菜单中选择“校准中”。
5在试验“方法”菜单中选择“电压”
6 将有机玻璃门打开，将试验电极朝外反转，电极间距加大不闪弧，用高压引线并接到试验箱左边电ji，高压线的另一端接分压器高压端，分压器可靠接地。考虑到部分分压器测试不方便，两电极间保持足够的安全距离，可以打开设备后盖板，将分压器的高压端接试验试验变压器的一个高压端进行单边校准，然后校准另一边。
7 检查确认无误后，关好玻璃门，按启动按钮，控制柜内继电器合上，高压指示灯微亮。调压器自动旋转，试验电压按一定速度上升，试验电压显示框显示实时试验电压值，曲线图描绘升压全过程，高压指示灯随电压的升压逐渐增亮。
8 到达设置电压12.5kV后，稳定5s钟读取分压器的电压值做好记录，手动按下触控屏停止按钮，待调压器回零位后，打开有机玻璃门，用放电棒进行放电操作，用高压引线并接到试验箱右边电极，试验方法同上。
9 记录两次的试验电压值相加得出的值即为实际的试验电压值，若试验值不正确，请按照以下方法校准，具体修正举例如下：标准分压器显示1.25kV，触控屏显示1.00kV，显示值偏小，1.25÷1.00=1.25，现有的倍率系数（例如是1.000）×1.25=1.25，将倍率系数1.000修改为1.25即可；再比如标准分压器显示1.96kV，触控屏显示2.000kV，显示值偏大，1.96÷2.000=0.98，现有的倍率系数K（例如是1.000）×0.980=0.980，将倍率系数K1.000修改为0.980即可（k值的修正窗口位于系统设置界面）。
试验电流校正
1 在操作界面下点击设置进入设置界面，将保护电流值设为50mA。。
2 在主界面将电压设置成12.5kV。
3 在试验“标准”菜单中选择“IEC标准”。
4 在试验“方式”菜单中选择“校准中”。
5在试验“方法”菜单中选择“10mA”
6 将有机玻璃门打开，短接试验电极，在试验箱内部右边两孔中间串接一个电流表。
7 检查确认无误后，关好玻璃门，按启动按钮，控制柜内继电器合上，高压指示灯微亮。调压器自动旋转，试验电压按一定速度上升，试验电压显示框显示实时试验电压值，曲线图描绘升压全过程，高压指示灯随电压的升压逐渐增亮，到达设置电压12.5kV后，稳定2s钟读取电流表的示值做好记录。
8 若试验电流值不在10mA的误差范围内，打开设备左侧板，调节标有“10”的可调电阻，按照上述方法重新计量，直到电流值在10mA误差范围内，按照修正电压值的方法修正触控屏的显示电流值10mA。
20mA、30mA、40mA电流值的校正方法同10mA的校正方法。
通断时间校正
1 在操作界面下点击设置进入设置界面，将保护电流值设为50mA。。
2 在主界面将电压设置成0kV。
3 在试验“标准”菜单中选择“IEC标准”。
4 在试验“方式”菜单中选择“校准中”。
5在试验“方法”菜单中选择“IEC间歇程序段1”
6 将有机玻璃门打开，按照测试状态接好线，无需启动升压。
7将示波器探头接地夹子接右侧两孔的靠右孔（或直接接PLC1M端），探头接靠左孔（或直接接PLCQ0.1端），示波器幅值调至500mV，衰减比10:1，时基500ms。
8 检查确认无误后，关好玻璃门，稳定5s钟观察示波器上是否有完整的波形，按下示波器停止按钮，选择一个完整的周波，放大时基，用光标读取脉冲宽度值。
ASTM间歇程序1、间歇程序段2、间歇程序段3的校正同上。
九 耐电弧试验仪操作注意事项
1本仪器必须在可靠地接好地线后，方可通电运行，以确保安全。
2有机玻璃门开关不能以其他方式短路，以保证只有在关好玻璃门后方可接通高压。
3每次更换试验点或试样时，均应确定调压器退到零位，观察试验电压值指示确为零，再用放电棒接触电极，释放残余电荷。
4试验结束后，调压器退到零位，切断电源开关。
5当试验进行到420秒时，无论试样有无破坏，均应按停止按钮，使试验停止。如超过420秒而未按停止，计算机可能死机。此时只需将电源关机重开即可。
6 进行电压校准时一定要保证两电极有足够的安全距离不闪络，不拉弧，不放电。
7 试品破坏形成导电通道时应快速切断高压停止试验，提升测试时间的准确性，另一方减少电极的损伤。
十 标准配置
（1）电弧测试仪主机 1台
（2）电极系统 1套
（3）电源电缆 1根
（4）接地放电棒 1根
（5）试样架 1套
（6）电极距离标准块（6.35mm） 1块
（7）角度标准块 1块
（8）使用说明书 1本
（9）校验合格证书 1本
（10）出厂测试报告 1份
（11）送货单 1份
附录一：故障排查
| 序号 | 故障现象 | 原因分析 | 解决办法 |
| 1 | 试验启动不了 | 玻璃门没有关好 急停按钮有没有按下 调压器没到下限位 线脱落
| 检查门灯是否亮，主控制面板上的门锁灯是否亮 将急停按钮顺时针旋转松开 观察主控面板上的下限灯是否亮
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| 2 | 启动升压过程中显示数据异常 | | |
| 3 | 电源开关合闸后显示屏不亮 | | |
附录二：维护保养要求
为加强仪器设备的维护保养工作，使仪器设备处于较佳工作状态，并延长仪器设备的使用寿命，确保仪器设备的正常进行，同时确保检测数据的可靠性和准确性，特制定本维护保养要求。
——维护人员。经过本培训且考核合格的设备操作人员。
——基本要求。按期保养，并填写相应的记录。
维护保养内容| 序号 | 保养内容 | 保养要求 | 周期 | 备注说明 |
| 1 | 通电检查 | 仪器通电保养至少20min，观察屏幕按键是否灵敏、有无异响 | 1周 | 潮湿天气控制湿度＜80% |
| 2 | 外观检查 | 有无划痕、凹痕、脱漆、锈蚀、螺钉缺少 | 1月 |
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| 3 | 接地检查 | 设备背面外壳接地是否良好 | 每次试验前 | 连续试验只需第一次检查 |
| 4 | 电源线检查 | 插头是否接触牢靠，电源线保护层是否开裂 | 每次试验前 | 连续试验只需第一次检查 |
| 5 | 清洁要求 | 外表除尘、实验窗清洁 | 1月 |
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| 6 | 电极打磨 | 采用大于600目砂纸打磨 | 半年 | 角度变形、缺失时必须保养 |
| 7 | 电极清洁 | 采用酒精擦拭清洁，必要时采用大于600目砂纸清洁 | 每次试验前 | 烧黑严重酒精无法擦拭干净用砂纸 |
| 8 | 角度块和电极支架清洁 | 酒精擦拭清洁 | 1季度 | 频繁试验有明显污渍时需要提前保养 |
| 9 | 量块 | 尺寸和角度测量 | 半年 |
|
| 10 | 校准 | 有校准资质单位，周期一般1年，最长不超过2年 | 1-2年 |
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