绝缘耐压试验系统核心技术

产品简介

绝缘耐压试验系统核心技术

产品简介

50KV击穿耐压测试仪测控一体化系统是集测量、控制于一体的高电压设备自动化信息平台，它以超高速、大容量瞬态信号采集模块、程控放大器以及下位机及执行机构为核心部件组成，通过工业控制计算机实现对全系统的全自动控制和快速信号分析处理。由于采用通用的工业控制计算机作为信息平台，为日后的击穿耐压测试仪测控升级和扩充提供了广阔的空间，同时为构建试验室信息中心提供了硬件基础。以上各个部分均按照工业级工艺标准设计制造，为系统安全、可靠性、稳定性、精确度、及运行速度提供了保证。

50KV击穿耐压测试仪针对高电压试验室的运行环境，尤其考虑了冲击试验的特点采用了抗强电磁干扰设计，技术性能指标满足执行ANSI D149中的12.2.1和12.2.2标准的要求。

操作软件在界面简单直观、便于操作。

产品参数

一般使用条件

海拔高度：1000m

环境温度：-5℃～＋40℃

相对湿度：90％

最大日温差：25℃

使用环境：室内

无导电尘埃

无火灾及爆炸危险

不含有腐蚀金属和绝缘的气体存在

电源电压的波形为实际正弦波,波形畸变率<5%

额定参数值

1、标称电压档位：0~50kV、2500V；

2、额定级电压：50kV、30kV；

3、容量：3kVA；

4、升压速率：2KV/s、1KV/s、0.5KV/s、0.2KV/s、0.1KV/s三档；

5、电流设置范围：0~20mA；

6、试验时间：5分钟。

产品特征

一、主要特点

全测控一体化；集成度高；

高精度、高速数据采样

工业一体化设计具有高稳定性、高可靠性和优异的电磁兼容性，不需要额外的屏蔽装置；

硬件电器连锁，保证操作的安全性和可靠性；

二、控制系统的主要功能

自动转换输出电压,并在屏幕上显示；

过压、过流保护，自动接地；

自动升压：根据设定的参数，包括整定电压值和整定时间值自动完成一个升压、保持、回零复位过程；

可以直观的显示每次耐压的状况，包括击穿电压值、耐压时间、泄漏电流；

紧急分闸，不同于手动分闸，紧急分闸直接通过按钮切断主回路电源，用于异常状况，如控制室停电等。

三、执行ANSI D149标准、GBT_1408.1-2006标准

以下是ANSI D149标准

12. 步骤

注释2—注意：在进行任何测试之前请先阅读第七部分。

12.1 施加电压的方法

12.1.1 方法A，短时间测试—在图一所给出的一种比率的条件下，在测试电极上加上相同的电压，从0开始直到击穿发生。在没有指定其他方法的时候使用这种短时间测试方法。

12.1.1.1 当开始建立一个速率，为了让其能被一个新的规则所包含，应选择一个速率，使其对于一系列的样本，能使击穿发生的平均时间在10到20秒之间。可能需要预先进行一至两组测试来确定最合适的上升速率。对于大多数材料而言，通常使用500V/s 。

12.1.1.2 如果说明文件指定这种测试在一个给定的上升速率，那么必需一直使用这个给定的值，不论是否有平均击穿时间偶然出现在10至20秒的范围之外。如有这种偶然情况，则需要将其记录在报告中。

12.1.1.3 在进行一系列的比对不同材料的测试中，优先使用相同且能使这些材料的击穿时间均在10秒至20秒之间的电压上升速率。如果击穿时间不能满足前述范围，则需要将其记录在报告中。

电压上升速率（V/S）±20%

100

200

500

1000

2000

5000

Vbd为击穿电压，tbd为击穿发生的时间

图1 短时间测试的电压曲线

  12.1.2 方法B，逐级测试—在测试电极上施加预启动电压，并且逐步提升，每一测试电压需持续一段时间，如图2所示，直至击穿发生。

  12.1.2.1 在图2的列表的中选择初始电压，是最接近短时间测试的实验击穿电压或是预期击穿电压的50%的值。  

12.1.2.2 如果选择的初始电压不同于图2中列出的值，那么建议每一阶段电压的上升值应当比选定的初始电压低10% 。

  12.1.2.3 在不超过6.1.3 中所允许的电压峰值的情况下，从0开始并以最快速率上升电压至需要的值，用这种方法施加初始电压。同样的要求也被应用于每一阶段电压上升的过程中。在初始阶段后，电压上升至下一阶段所花费的时间应当被计为下一阶段的一部分。

12.1.2.4 如果击穿发生在电压上升至下一阶段的过程中，这个样本被描述为已经满足介电耐压，Vws等于已经完成的这一阶段的电压。如果击穿发生在任何一个电压稳定的阶段结束之前，这个样本的介电耐压被定为上一个阶段的电压。击穿电压被用来计算耐电压强度。介质耐压强度由材料厚度和介质耐压来计算。（见图2）

 12.1.2.5 期望的击穿发生在第4至第10阶段，但是不少于120秒。如果小组中多于1个样本不满足这个条件，击穿发生在第3阶段或是更早，又或是少于120秒，无论哪个较大，这个测试都需要重新选择一个较低的初始电压进行测试。如果击穿没有发生在第12阶段前或者是大于了720秒，则应当提高初始电压。

  12.1.2.6 记录下初始电压，每一阶段的电压，击穿电压，以及击穿电压的持续时间。如果击穿发生在电压上升至初始电压的过程中，击穿时间应被记为0.

  12.1.2.7 对于每一阶段电压的持续时间可能是被指定的，取决于测试的目的。一般使用的为20s和300S（5 min）。为了研究目标，也有可能对于一个给定的材料存在一个以上的时间间隔。

V Vbd为击穿电压，Vws为介质耐压

Preferred starting voltage 为预启动电压

Step voltage 阶段电压

Increment 增量 constraints 约束（条件）

Unless constraints cannot be met 除非不能满足约束条件

Alternate step times 可选的阶段持续时间

图2 逐级测试

  12.1.3 方法C，低电压上升速率测试方法—依据图3所示速率施加电压在电极上直至击穿发生。

  12.1.3.1 按照12.1.1中指定的短时间测试的方法选择初始电压。初始电压应当达到12.1.2.3中指定的要求。

  12.1.3.2 使用这个电压上升速率使电压从初始值上升，初始值由此测试方法给出的相关文件中指定。一般这个速率被选中用于估算一个逐级测试的平均速率。

  12.1.3.3 如果在一系列样本中有超过一个样本的击穿时间少于120S，减少初始电压或是电压上升速率。

  12.1.3.4 如果一系列样本中有超过一个样本的击穿电压少于初始电压的1.5倍，减少初始电压。如果击穿反复发生在初始电压的2.5倍值以上（且超过120s），则提高初始电压。

图3 低电压上升速率测试

12.2 击穿标准—电介质失效或是电介质击穿（由 Terminology D 1711 定义）包含了电导系数的增加，限制可维持的电场。这种现象已经被广泛的证实，通过在测试中试验样本层的突然地可见且可听到的断裂，导致在被击穿的部分出现可见的穿孔和材料的分解。这种形式的击穿是普遍不可逆的。重复的施加电压有些时候会导致低电压时电介质失效（有时不可估量的低），通常伴随在击穿部位额外的损伤。这种重复的施加电压可能被用于给出击穿的正面的证据并使得击穿路径更加的清晰可见。

  12.2.1 泄露电流的突然上升可能导致电压源跳闸伴随可见的样本的分解。这种故障通常发生在低电压上升速率测试中，当温度上升时。这种情况可能是可逆转的，如果样本在进行再次施加电压前被允许冷却至它的原始测试温度，材料的电介质强度就可能恢复。对于这种故障，电压源一定会在相对低的电压迅速跳闸。

  12.2.2 电压源跳闸的原因有可能为以下几种：闪络；部分放电；高电容样本的无功电流；断路器故障。这种实验中断不构成击穿（除了闪络实验）并且不被承认是一个符合要求的测试。

  12.2.3 如果断路器被设置为一个极高的电流，或是断路器故障，可能会发生样本的过度燃烧。

  12.3 测试次数—除非对特定的材料有特殊的要求，否则进行5次击穿测试。

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