高压电缆击穿电压|工频电气强度测试仪

击穿电压试验仪检定方法研究

击穿电压试验仪主要适用于固体绝缘材料如：塑料、 薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘漆等介质在工频电压 或直流电压下击穿强度和耐电压时间的测试。输出电压 可达 １００ｋＶ 及以上。漆包线击穿电压试验仪的试验电 压不低于 １０ｋＶ。常州作为国内漆包绕组线生产的起源 和发祥地，是目前国内漆包绕组线的 重要生产基地。漆包绕组线由导体和绝缘层两部分组 成，裸线经退火软化后，再经过多次涂漆，烘焙而成。漆 包线击穿电压试验仪用于检测并记录漆包绕组线的击穿 电压值，对保障漆包线的高质量、新工艺的制定、新产品 的研发具有十分重要的作用。然而，在漆包线行业普遍 使用的、承担重要检测任务的漆包线击穿电压试验仪至 今未有相应的国家计量检定规程或校准规范，造成计量 部门无法对其进行有效的检测，仪器的准确性难以保障， 影响了漆包绕组线的产品质量，进而严重威胁到相应电 气设备的安全性和稳定性。常州计量所根据江苏省质量 技术监督局要求，承担了《漆包绕组线击穿电压试验仪 地方检定规程》的编制工作。本文就击穿电压试验仪的 检定方法进行探讨研究。

１ 击穿电压试验仪工作原理简介及与耐电压测试仪区别

击穿电压试验仪主要由调压器传动机构、高压电极 和试验夹具等组成，采用交流高压法测量漆包绕组线的 击穿电压值。在室温下，试验仪在绕组线的线芯（导体） 和绝缘（漆膜）之间，以一定的升压速度从零开始施加频 率为 ５０Ｈｚ 的交流试验电压，当升压至线芯和绝缘之间 击穿动作电流为 ５ｍＡ 时，试验电压值即为该绕组线的击 穿电压值。

其工作原理类似于耐电压测试仪，在实际工作中很 多计量技术机构直接应用 ＪＪＧ７９５ －２００４《耐电压测试仪 检定规程》对击穿电压试验仪进行检定，其实是有问题 的。主要如下：

（１）测量范围不同：ＪＪＧ７９５ －２００４《耐电压测试仪检 定规程》适用于最高电压为 １５ｋＶ 的耐电压测试仪，包括 数字式指针式交流（工频）、直流耐电压测试仪、安全性 能测试仪、绝缘耐压测试仪的耐压部分的检定，而击穿电 压试验仪的试验电压不低于 １０ｋＶ，最高可达 １００ｋＶ 及以 上，显然 ＪＪＧ７９５ －２００４ 电压测试范围不能覆盖击穿电压 试验仪。

（２）适用对象不同：耐电压测试仪是对各种低压电 器设备，各种电器器具，绝缘材料和绝缘结构的抗电性能 进行检测和试验的仪器。击穿电压试验仪主要适用于固 体绝缘材料如：塑料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘 漆等介质在工频电压或直流电压下击穿强度和耐电压时 间的测试。

（３）技术要求不同：耐电压测试仪的输出电压在 ６ｋＶ 以下示值误差为 ±２％ ～±５％，１０ｋＶ 以下为 ±５％， １５ｋＶ 以下为 ±１０％。而漆包线击穿电压试验仪的试验 电压不低于 １０ｋＶ，示值误差为 ±３％左右。

（４）检定项目不同：耐电压测试仪的检定项目主要 有：外观及通电检查、交直流输出电压、击穿报警电流、交 流输出电压的失真度、直流输出电压的纹波系数、实际输 出容量、电压持续时间、绝缘电阻、工频耐压试验；由于击 穿电压试验仪的使用要求与耐电压测试仪的不同，其检 定项目还应包括峰值系数测量、试验电压的升压速度考 察、试验电压的电压降测量以及一些配套设备如检测负 荷误差测量、检测圆棒电极直径测量等等。

２ 击穿电压试验仪主要检定项目及检定方法

２．１ 试验电压的示值误差

将电压测量仪器接到试验仪的高压输出端和低电位 端，读取试验电压指示值 Ｕ 及试验电压实测值 Ｕ０，按公 式（１）计算示值误差。

δ＝Ｕ －Ｕ０/ Ｕ０ ×１００％ （１）

２．２ 测量峰值系数及观察试验电压波形

２．２．１ 将交流分压器接于试验电源高压输出端，此 时将交流分压器接地端和试验仪高压输出端另一端同时 接地。

２．２．２ 将峰值电压表、有效值电压表的输入端分别接分 压器输出端与接地端。

２．２．３ 试验电压调到 ６ｋＶ 左右，按式（２）计算峰值系 数： Ｐ ＝ＵＰ ／Ｕ （２）

式中：ＵＰ—峰值，单位为 Ｖ； Ｕ—有效值，单位为 Ｖ。

２．２．４ 将示波器输入端接分压器输出端与接地端，观察 电压波形，并测量试验电压频率。

２．２．５ 测量升压速度 用秒表测量升压时间，按式（３）计算升压速度：

ｖ ＝６０Ｕ／ｔ （３）

式中：ｖ—升压速度，单位为 Ｖ／ｍｉｎ； Ｕ—上升电压，单位为 Ｖ； ｔ—电压上升所需时间，单位为 ｓ。 取三次测量值的平均值。

２．２．６ 测量击穿动作电流 将交流毫安表、高压电阻串联后接入高压回路。逐 渐升高试验电压，当试验仪发出击穿报警信号时，读取交 流毫安表的示值。

２．２．７ 测量试验电压的电压降 按图 １ 接线，在 ２．５ｋＶ 及以下档时使用 ２００ｋΩ高压 电阻，在 ２．５ｋＶ 以上档时使用 ８００ｋΩ高压，将高压真空 继电器的触点接上，试验电压调整到电流表读数为 ５ｍＡ ±０．５ｍＡ，记录此时电压 Ｕ２，然后将高压真空继电器的 触点断开，切断高压电阻回路，记录此时交流电压表的电 压 Ｕ１，按（４）计算试验电压的电压降：

γ＝Ｕ１ －Ｕ２/ Ｕ１ ×１００％ （４）

式中：γ—电压降百分率； Ｕ１—试验电压，单位为 Ｖ； Ｕ２—试验电源供出 ５ｍＡ 时的试验电压，单位为 Ｖ。 测量三次，各次试验电压的电压降应不大于 ２％。

高压电缆击穿电压|工频电气强度测试仪

关键词：电压击穿、电气强度、击穿电压、耐电压强度、介电强度、击穿强度、击穿电压、击穿标准、耐击穿电压、击穿场强、高压击穿、电压击穿、抗电压击穿强度、电气击穿强度、电气电压击穿、工频击穿电压、工频电气介电强度、介电击穿电压、交直流电压击穿、交直流电气介电强度。

测试材料：复合材料，电子材料，电线电缆，高压电缆，高分子材料，涂料图层，有机硅材料，胶粘剂材料，电工材料，绝缘材料，环氧树脂，固体材料，橡胶，塑料，薄膜，漆包线，漆膜，硫化橡胶，片材，热固性塑料，绝缘漆漆膜，电容器纸，导热材料，PE材料，硅材料，有机硅，聚碳酸酯PC材料，聚四氟乙烯，聚碳酸酯改性材料，树脂和胶、浸渍纤维制品、云母及其制品、塑料复合制品、陶瓷和玻璃、绝缘纸、柔软复合材料、树脂胶等等。（固体绝缘材料）

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；

主要参数：

设备系统组成

升压系统(高压变压器)、测量系统、A/D转换器、放电系统、电极、油箱、电极定位架、计算机数据处理系统、软件。

操作步骤：
1、准备25#变压器油,倒入油箱漫过上电极20～30mm。
2、打开试验机右侧的总电源开关。
3、如果选配计算机请双击进入试验操作界面。
4、电压击穿试验屏幕部分操作步骤
该设备共有两种试验方式，交流试验和直流试验，每种试验方式均有三种试验方法，连续升压、阶梯升压和瞬时升压，可根据实际试验需要进行选择。

测试意义：
1、电绝缘材料的绝缘强度是决定材料可以在何种条件下使用的关键性能。在很多情况下，材料的绝缘强度是所使用装置设计的决定性因素。
2、本仪器中介绍的测试，将用于提供部分所需的信息，以判断材料在一定应用条件下的适用性；当然也能用于检测由于流程的变化，老化的程度，或是其他制造或环境条件而造成的变化或是与正常特征的偏差。该测试方法可以有效地应用于流程控制，验证或研究测试。
3、本测试方法所获得的结果，很少能直接用于实际使用材料介电性能的判断。北京智德创新检测仪器在大多数情况下，还需要对其他功能测试和/或对其他材料测试所获得的结果进行比较，以估计出它们对特定材料的影响，才能进行评价。
4、在三种电压使用方法中。方法A，快速测试；方法B，逐步测试；方法C，慢速测试。方法A常用于质量控制测试。较费时的方法B和C通常给出较低的结果，但在对不同材料进行相互比较时，它们所给出的结果更有说服力。如果可以安装电动电压控制器，那么慢速测试法将比逐步测试法更简单，也更常用。方法B和C所获得的结果可以相互比较。
5、试样的状态
a)试样的厚度和均匀性，是否存在机械应力；
b)试样预处理，特别是干燥和浸渍过程；
c)是否存在孔隙、水分或其他杂质。
6、试验条件
a)施加电压的频率、被形和升压速度或加压时间；
b)环境温度、气压和湿度；
c)电极形状、电植尺寸及其导热系数；
d)周围媒质的电、热特性。
测试环境：
1、试样的处理
⑴用绸布蘸对试样无腐蚀作用的溶剂,擦净试样。
⑵北京智德创新检测仪器预处理和条件处理：处理条件和方法可根据产品的性能和要求从本标准附录表1和表2中选取。有特殊要求的由产品标准另行规定。
⑶绝缘材料的电气强度随温度和含水量而变化。除被测试材料另有规定外，试样应在23±2℃，相对湿度（50±5）%的条件下处理不少于24h。
⑷经过受潮或浸液体媒质的试样在试验前应用滤纸轻轻吸去液滴，北京智德创新检测仪器从试样取出到试验完毕不应超过5分钟。
2、媒质：
⑴气体媒质：采用空气。
⑵液体媒质：25#变压器油，常态试验及90℃以下的热态试验采用清洁的变压器油，90℃至300℃以内的热态试验采用清洁的硅油。
3、试验环境：
⑴常态试验环境：温度为25±5℃，相对湿度为65±5%。
⑵热态试验或潮湿环境试验条件由产品标准参照录中表2予以规定。
击穿的判断：
试样沿施加电压方向及位置有贯穿小孔、开裂、烧焦等击穿痕迹。
关于安装：
1、仪器安装在水平水泥地面，无振动和腐蚀空间，建议距离墙体和操作人员在1米以上。
2、仪器后部有高压变压器质量重心偏后，北京智德创新检测仪器运输和安装过程中请注意。
3、本仪器建议一次吊装到位，叉车安装建议前后两台配合安装。
4、通讯接口两条线，一条固定连线连接到计算机通讯串口COM1；另外一条连接线主机是14针航空插头，计算机端为扁型DB37芯插头。
5、电源端子接线ABC为220V三相，地线为零线必须接
6、接地端子必须用多股铜线良好接地。
7、高压预留和低压预留请不要连接，为高压外引准备特殊测试。               
8、高压和低压绝缘柱可以在长期不用或者更换外置高压和其他操作人员时把高压引线悬空，北京智德创新检测仪器避免误操作。
9、试验时高压和低压引线端用高压引线鳄鱼夹和低压引线鳄鱼夹连接。
10、高压点击和低压电极正常情况下是25mm和75mm两个圆形表面光滑铜电极，分别在上下部位用螺丝固定，如果特殊情况需要更换，请拧开相应的螺丝更换附件中备用电极即可。
11、油盒固定点是一个上凸起的销子，可以把油盒垂直向上端起，取下和放上，方便更换变压器油。
12、油盒支架是一个整体安装的电木机构，北京智德创新检测仪器可以取出更换电极更加方便。
13、变压器油添加要超过上电极上部最少30mm。
关于安全：
由于试验经常是在高电压条件下进行，为确保操作者安全。本仪器采用如下保护设计。
1、前端装有空气开关做过流保护；（设定值20A.）；
2、试验箱采用具有良好绝缘特性的有机玻璃制成。北京智德创新检测仪器测试电压头安全放电距离对四周均大于200mm；（350mm），试验时箱壁对操作者构成良好防护墙，以确保安全；
3、试验变压器高压侧尾端及仪器外壳均已安全接地；
4、电路上设有过流保护、过压保护，（要求：北京智德创新检测仪器器主机电源和计算机电源必须同相）；
5、报警灯信息解释：
(1)试验箱门打开绿色灯亮，代表可以进行更换试样操作。
(2)试验箱门关闭黄色指示灯亮代表可以开始试验。
(3)试验开始后高压大于0.5KV时红灯点亮，代表高压警示。
(4)直流试验结束，高压放电。或手动放电时。蜂鸣器响起报警灯闪烁。
6、四级安全断电控制：
⑴漏电保护器（空开）
⑵总电源开关（急停）
⑶调压器复位开关
⑷试验箱门安全开关
特别提示：安装北京智德创新检测仪器器的试验室必须装备符合国家相关标准要求的接大地保护线；
接地保护线端子位于主机后板左下,（接地电阻小于4欧姆。）
输入电源功率：北京智德创新检测仪器ZJC-50kV型不低于3kVA