絕緣材料介電強(qiáng)度測試儀

一、概述

LJC-150KV絕緣材料介電強(qiáng)度測試儀采用計(jì)算機(jī)控制，通過人機(jī)對(duì)話方式，完成對(duì)絕緣介質(zhì)材料的工頻電壓擊穿，工頻耐壓試驗(yàn)。適用于對(duì)固體絕緣材料(如：絕緣漆、樹脂和膠、浸漬纖維制品、層壓制品、云母及其制品、塑料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等)在工頻電壓下?lián)舸╇妷?，擊穿?qiáng)度和耐電壓的測試。儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的各種數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行采集、處理、存取、顯示、打印。

二、技術(shù)指標(biāo)：

三、安全說明：

試驗(yàn)在較高電壓下進(jìn)行，所以我們在設(shè)計(jì)時(shí)加以必要的保護(hù)措施以防止發(fā)生意外。

1．試驗(yàn)在試驗(yàn)箱中進(jìn)行，試樣可放在空氣中或變壓器油中。100KV電壓頭安全放電距離對(duì)四周均小于200mm，試驗(yàn)時(shí)即使觸到箱壁也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。

2．升壓變壓器高壓側(cè)尾端及儀器外殼是連接在一起的，即儀器外殼與該地點(diǎn)的地是等電位。

3．電路保護(hù)：儀器設(shè)有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、失壓保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)電路等。

四、整機(jī)組成：

1、升壓部件：由調(diào)壓器和高壓變壓器組成0～150KV的升壓部分。

2、動(dòng)部件：由步進(jìn)電機(jī)均勻調(diào)節(jié)調(diào)壓器使加給高壓變壓器的電壓變化。

3、檢測部件：由集成電路組成的測量電路。通過信號(hào)線把檢測的模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)。

4、計(jì)算機(jī)軟件：通過智能電路把由檢測設(shè)備采集的測控信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)采集的信息控制設(shè)備運(yùn)行并處理試驗(yàn)結(jié)果。

5、試驗(yàn)電極：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(1408.1-2006)隨設(shè)備提供三個(gè)電極，具體規(guī)格為：Ф25mm×25mm兩個(gè)；Ф75mm×25mm一個(gè)。（訂做除外）

五、操作步驟：

1、試驗(yàn)前的準(zhǔn)備：

1）打開試驗(yàn)機(jī)右側(cè)的總電源開關(guān),預(yù)熱15分鐘。

2）打開計(jì)算機(jī)進(jìn)入Windows系統(tǒng)。雙擊本儀器軟件的快捷圖標(biāo)打開試驗(yàn)登錄界面輸入登錄密碼即可進(jìn)入試驗(yàn)界面。

2、交直流試驗(yàn)的切換

1）本儀器高壓輸出為交流電壓。直流的獲得方式為在原回路中串入高壓硅堆，使測試回路為脈動(dòng)的直流電壓。實(shí)現(xiàn)的過程為，硅堆已經(jīng)在高壓變壓器的高壓絕緣塔中，平時(shí)用一個(gè)短路桿把高壓硅堆短接。需要直流試驗(yàn)時(shí)，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時(shí)回路的電壓為脈動(dòng)的直流電壓。

2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設(shè)備輸出的電壓性質(zhì)。按下該按鈕，設(shè)備僅僅是把直流報(bào)警電路接入。指示用戶，當(dāng)打開箱門時(shí)，您需要對(duì)高壓均壓球放電。轉(zhuǎn)動(dòng)放電桿，使放電桿的端部銅球接觸高壓均壓球。建議用戶每次放電銅球接觸高壓均壓球時(shí)間大于五秒。

3）試驗(yàn)的交直流電壓切換，主要取決于高壓絕緣塔中的短路桿是否取出。當(dāng)取出短路桿時(shí)，高壓均壓球上的電壓為直流電壓，插入短路桿時(shí)，高壓均壓球上的電壓為交流電壓。短路桿的取出、插入?yún)⒖醋髠?cè)的示意圖。

4）在直流試驗(yàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結(jié)果是不正確的。簡單的說，交流電壓與直流電壓有倍的關(guān)系。

 北京縱橫金鼎儀器設(shè)備有限公司

3、電壓擊穿試驗(yàn)“軟件使用說明”：

步：登錄

    點(diǎn)擊“桌面”圖標(biāo)，選擇程序組“圖標(biāo)”，執(zhí)行電壓擊穿控制系統(tǒng)。如下圖(圖1)

      (圖1)

使用說明

用 戶 名：輸入用戶名，管理員用戶必須是admin

用戶密碼：輸入用戶密碼（可以忽略）

登    錄：點(diǎn)擊“登錄”，系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行驗(yàn)證通過后進(jìn)入主界面。

退    出：退出登錄

第二步：參數(shù)設(shè)置

       登錄后進(jìn)入主界面，然后點(diǎn)擊工具欄按鈕“參數(shù)設(shè)置”，如下圖。

(圖2)

使用說明

試驗(yàn)單位：對(duì)材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測的單位名稱。

送試單位：送材料檢測的單位名稱 。

試驗(yàn)方式：選擇進(jìn)行“交流試驗(yàn)”或“直流試驗(yàn)”。

試驗(yàn)方法：可進(jìn)行“擊穿”，“耐壓”，“梯度耐壓”試驗(yàn)。

試驗(yàn)人員：輸入檢測人員姓名。

試驗(yàn)溫度：輸入試驗(yàn)溫度。

試驗(yàn)濕度：輸入試驗(yàn)濕度。

設(shè)備型號(hào)：顯示機(jī)器型號(hào)，此處不可變。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：選擇所使用的標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)介質(zhì)：選擇試驗(yàn)介質(zhì)，或可以自己編輯寫入。

電極形狀：輸入電極形狀。

電極尺寸：輸入電極尺寸。

使用量程：選擇使用量程，分為10KV   20kV  30kv  50kv  100KV 150KV

峰降電壓：用于判斷材料是否擊穿，必須輸入項(xiàng)。

初始電壓：用于耐壓和梯度耐壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)開始時(shí)將電壓升到的位置。

升壓速度：選擇升壓的速度，控制在試驗(yàn)過程中升壓的快慢。

梯度電壓：用于梯度耐壓試驗(yàn)，設(shè)置每次升壓的梯度值。

梯度時(shí)間：用于梯度耐壓試驗(yàn)，設(shè)置在相應(yīng)梯度的耐壓時(shí)間。

終止電壓：設(shè)置在試驗(yàn)過程中電壓的上限值。

試樣制備：設(shè)置試樣的制備信息。

材料名稱：設(shè)置試驗(yàn)材料的名稱。

試驗(yàn)時(shí)間：選擇試驗(yàn)時(shí)期，或?qū)懭朐囼?yàn)日期和時(shí)間。

報(bào)告編號(hào)：設(shè)置報(bào)告編號(hào)信息。

第三步：試樣設(shè)置

        設(shè)置完參數(shù)后，點(diǎn)擊主界面工具欄上的“試樣設(shè)置”圖標(biāo)，顯示如下圖示。

(圖3)

使用說明

試樣編號(hào)：設(shè)置試樣編號(hào)信息，試驗(yàn)樣品的規(guī)格編碼及編號(hào) 。

試樣形狀：設(shè)置試樣形狀。

試樣尺寸：輸入試樣的尺寸。

試樣厚度：輸入試樣厚度，用于計(jì)算試驗(yàn)強(qiáng)度，必須輸入。

應(yīng)用：確認(rèn)此界面所做設(shè)置。

退出：返回主界面，設(shè)置無效。

第四步：開始試驗(yàn)

        設(shè)置完“參數(shù)設(shè)置”和“試樣設(shè)置”后，點(diǎn)擊“開始試驗(yàn)”按鈕，開始試驗(yàn)。如下圖

(圖4)

 “試驗(yàn)數(shù)據(jù)”部分，實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果?？呻S時(shí)點(diǎn)擊“結(jié)束試驗(yàn)”，結(jié)束試驗(yàn)。

完成試驗(yàn)任務(wù)后，會(huì)顯示“是否保留試驗(yàn)數(shù)據(jù)”，如果點(diǎn)擊“是”，將試驗(yàn)結(jié)果插入數(shù)據(jù)列表中。此時(shí)試驗(yàn)編號(hào)會(huì)自動(dòng)+1，可繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，如果改變設(shè)置，返回到第二步。一個(gè)文件多可保存五組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

第五步：曲線對(duì)比

    完成試驗(yàn)后，可以通過勾選試驗(yàn)序號(hào)選擇曲線。然后點(diǎn)擊主界面的“顯示曲線”按鈕，對(duì)任意條數(shù)曲線進(jìn)行對(duì)比。

第六步：曲線導(dǎo)出

    可點(diǎn)擊主界面的“結(jié)果導(dǎo)入Excel”按鈕，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)入Execl文件。

第七步：打印報(bào)告

    試驗(yàn)完成后，可點(diǎn)擊工具欄“打印報(bào)告”按鈕，打印報(bào)告。如下圖

(圖5)

在此界面可以更改報(bào)告名稱，并可選擇打印的參數(shù)和數(shù)據(jù)項(xiàng)，并可選擇是否打印“試驗(yàn)參數(shù)”，“試驗(yàn)數(shù)據(jù)”，“試驗(yàn)曲線”，“試驗(yàn)備注”信息。然后可以點(diǎn)擊“打印”查看預(yù)覽，或打印。

第八步：其它設(shè)置

    可以通過點(diǎn)擊“人員管理”，“界面風(fēng)格”“幫助”查看相應(yīng)項(xiàng)。

設(shè)備平面圖：

設(shè)備高壓部份圖：

六、試驗(yàn)準(zhǔn)備和環(huán)境

1．試樣的處理

⑴用綢布蘸對(duì)試樣無腐蝕作用的溶劑,擦凈試樣。

⑵預(yù)處理和條件處理：處理?xiàng)l件和方法可根據(jù)產(chǎn)品的性能要求從本標(biāo)準(zhǔn)附錄表1和表2中選取。有特殊要求的可由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另行規(guī)定。

⑶絕緣材料的電氣強(qiáng)度隨溫度和含水量而變化。除被試材料已有規(guī)定外者，試樣應(yīng)在23±2℃，相對(duì)濕度（50±5）%的條件下處理不少于24h。

⑷經(jīng)過受潮或浸液體媒質(zhì)的試樣在試驗(yàn)前應(yīng)用濾紙輕輕吸去液滴，從試樣取出到試驗(yàn)完畢不應(yīng)超過5分鐘。

⒉ 媒質(zhì)：

⑴氣體媒質(zhì)：采用空氣，如有閃絡(luò)可在電極周圍加柔軟硅橡膠防飛弧圈。防飛弧圈與電極之間有一毫米左右的環(huán)狀間隙，環(huán)寬30mm。

⑵液體媒質(zhì)：常態(tài)試驗(yàn)及90℃以下的熱態(tài)試驗(yàn)采用清潔的變壓器油，90℃至300℃以內(nèi)的熱態(tài)試驗(yàn)采用清潔的過熱氣缸油。

⒊試驗(yàn)環(huán)境：

⑴常態(tài)試驗(yàn)環(huán)境：

溫度為20±5℃，相對(duì)濕度為65±5%。

⑵熱態(tài)試驗(yàn)或潮濕環(huán)境試驗(yàn)條件由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)參照錄中表2予以規(guī)定。

擊穿的判斷：

試樣沿施加電壓方向及位置有貫穿小孔、開裂、燒焦等痕跡為擊穿，如痕跡不清可用重復(fù)施加試驗(yàn)電壓來判斷。

試驗(yàn)的預(yù)處理、條件處理：

預(yù)處理：為減少試樣以往放置條件的不同而產(chǎn)生的影響，以使試驗(yàn)結(jié)果有較好的重復(fù)性和可比性。預(yù)處理?xiàng)l件可由表1選取。

表1    預(yù)處理?xiàng)l件

條件處理：試驗(yàn)前，試樣在規(guī)定的溫度下，在一定相對(duì)濕度的大氣中或浸于水（或其他液體）中，放置規(guī)定的時(shí)間后進(jìn)行試驗(yàn)，以考核材料性能受溫度、濕度等各種因素影響的程度。處理?xiàng)l件由表2選取。機(jī)械應(yīng)力處理?xiàng)l件和方法按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 

表2    條件處理與試驗(yàn)環(huán)境

ASTM D149-2009介電擊穿電壓試驗(yàn)方法

在工業(yè)頻率下固體電氣絕緣材料的擊穿電壓

和絕緣強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試方法1

本標(biāo)準(zhǔn)是以固定代號(hào)D149發(fā)布的。其后的數(shù)字表示原文本正式通過的年號(hào)；在有修訂的情況下，為上一次的修訂年號(hào)；圓括號(hào)中數(shù)字為上一次重新確認(rèn)的年號(hào)。上標(biāo)符號(hào)（ε）表示對(duì)上次修改或重新確定的版本有編輯上的修改。

本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)批準(zhǔn)被國防部機(jī)構(gòu)采用。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀1. 范圍

1.1該試驗(yàn)方法覆蓋了在工業(yè)頻率下，即所規(guī)定的特定條件下，測定固體絕緣材料絕緣強(qiáng)度的流程。2，3

1.2除非另有說明，否則本測試的規(guī)定頻率為60Hz。但是，該測試方法同樣可以應(yīng)用于25到800Hz的條件下。如果頻率大于800Hz，那么將產(chǎn)生介質(zhì)加熱的問題。

1.3本測試方法將與其他ASTM標(biāo)準(zhǔn)或涉及該試驗(yàn)方法的其他標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用。本方法的參考文獻(xiàn)中將詳細(xì)說明所使用的具體標(biāo)準(zhǔn)（參見5.5）。

1.4本方法可以應(yīng)用于各種溫度，以及適宜的氣相或液相環(huán)境介質(zhì)。

1.5本方法不能用于測定在本測試條件下為液態(tài)的絕緣材料。

1.6本方法不能用于測定本征絕緣強(qiáng)度，直流電絕緣強(qiáng)度，或是電應(yīng)力條件下的熱失效（參考測試方法D3151）。

1.7本測試方法常用于測定擊穿電壓與試樣厚度的關(guān)系（擊穿）。也能測定擊穿電壓與固體試樣表面情況以及氣相或液相環(huán)境介質(zhì)的關(guān)系（閃絡(luò)）。如果加上第12條的修改說明，本測試方法還能用于驗(yàn)證試驗(yàn)。

1.8本測試方法與電工協(xié)會(huì)（IEC)出版的243-1標(biāo)準(zhǔn)類似。本方法中的所有流程包含在IEC 243-1標(biāo)準(zhǔn)中。本方法和IEC 243-1主要是在編輯上有所區(qū)別。

1.9本標(biāo)準(zhǔn)并沒有列舉所有的安全聲明，如果有必要，根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行斟酌。使用本規(guī)范前，使用者有責(zé)任制定符合安全和健康要求的條例和規(guī)范，并明確該規(guī)范的使用范圍。具體的危害將在第7部分中闡述。也可以參見6.4.1節(jié)。

ASTM D149-2009介電擊穿電壓試驗(yàn)方法

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀2. 引用文件

2.1ASTM標(biāo)準(zhǔn)：4

D374 固體電絕緣體厚度的測試方法（2013年取消）5

D618 試驗(yàn)用調(diào)節(jié)塑料操作規(guī)程

D877 用圓盤電極測定電絕緣液體介電擊穿電壓的試驗(yàn)方法

D1711 電絕緣相關(guān)術(shù)語

D2413 用液體介質(zhì)浸漬的絕緣紙和紙板的制備規(guī)程

D3151 在電氣應(yīng)力下固體電氣絕緣材料的熱失效的測試方法（2007年取消）5

D3487 在電設(shè)備中使用的礦物絕緣油的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

D5423 強(qiáng)制對(duì)流試驗(yàn)爐中的電氣絕緣評(píng)估規(guī)范

2.2IEC標(biāo)準(zhǔn)

出版物243-1固體絕緣材料介電強(qiáng)度的試驗(yàn)方法—第1部分：在工業(yè)頻率下測試6

2.3ANSI標(biāo)準(zhǔn)

C68.1 絕緣測試技術(shù)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)號(hào)47

1本試驗(yàn)方法在ASTM委員會(huì)D09（電子和電氣絕緣材料）的管轄范圍內(nèi)，D09.12分會(huì)（電學(xué)試驗(yàn)）負(fù)直接責(zé)任。

本版本于2013年4月1日被批準(zhǔn)，2013年4月出版。首版于1922年被批準(zhǔn)。上一版為D149-09于2009年被批準(zhǔn)。DOI:10.1520/D0149-09R13。

2Bartnikas, R., 第3章, “高電壓測量,” 固體絕緣材料的電學(xué)性能,測量技術(shù), 第IIB卷, 工程電介質(zhì), R. Bartnikas, Editor, ASTM STP 926, ASTM, Philadelphia, 1987。

3Nelson, J. K., 第5章, “固體的電介質(zhì)擊穿,” 固體絕緣材料的電學(xué)性能: 分子結(jié)構(gòu)和電學(xué)行為, 第IIA??, 工程電介質(zhì), R. Bartnikas和R. M. Eichorn,Editors, ASTM STP 783, ASTM, Philadelphia, 1983。

4對(duì)于參照的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，。ｏｒｇ，或聯(lián)系ASTM客戶中心，郵件：service@astm.org。對(duì)于ASTM標(biāo)準(zhǔn)卷冊的信息，參看ASTMwang站的標(biāo)準(zhǔn)文件摘錄頁。

5該歷史標(biāo)準(zhǔn)的新批準(zhǔn)版本見wang站.

6可從電工學(xué)協(xié)會(huì)（IEC）獲得，

7可從美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)獲得，

ASTM D149-2009介電擊穿電壓試驗(yàn)方法

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀3. 術(shù)語

3.1定義：

3.1.1介質(zhì)擊穿電壓（電擊穿電壓），名詞：使得位于兩個(gè)電極之間的絕緣材料失去介電性能的電勢差（參見附錄X1）。

3.1.1.1討論一介質(zhì)擊穿電壓有時(shí)也簡稱“擊穿電壓”。

3.1.2介電失效（在測試中），名詞：指在測試限制的電場條件下，能夠持久由介電電導(dǎo)率上升所證明的情況。

3.1.3絕緣強(qiáng)度，名詞：指在測試的特定條件下，使得絕緣材料介電失效時(shí)的電壓梯度。

3.1.4電氣強(qiáng)度，名詞：參見絕緣強(qiáng)度。

3.1.4.1討論一在上，“電氣強(qiáng)度”更常用些。

3.1.5閃絡(luò)，名詞：指發(fā)生在絕緣體或絕緣體周圍介質(zhì)的破壞性電火花，不一定對(duì)絕緣體產(chǎn)生yong久損害。

3.1.6其他與固體絕緣體材料相關(guān)術(shù)語的定義，參見術(shù)語D1711。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀4. 測試方法概要

4.1在工業(yè)電頻率條件下（如無特殊說明，則為60Hz），對(duì)測試樣品采用不同的電壓。以使用電壓所描述三種方法中的一種，將電壓從0或從低于擊穿電壓的恰當(dāng)電壓開始，升高到測試樣品發(fā)生介電失效為止。

4.2大多數(shù)情況下，在測試樣品的兩邊安裝簡單的測試電極，以進(jìn)行電壓測試。測試樣品可以是模制的，也可以是鑄造的，或是從扁平薄板或厚板上切割下來的。也可以使用其他的電極或樣品結(jié)構(gòu)以適應(yīng)樣品材料的幾何形狀，或是模擬正在被評(píng)估材料的特定用途。

ASTM D149-2009介電擊穿電壓試驗(yàn)方法

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀5. 意義和使用

5.1電絕緣的絕緣強(qiáng)度是決定材料可以在何種條件下使用的關(guān)鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強(qiáng)度是所使用裝置設(shè)計(jì)的決定性因素。

5.2本方法中介紹的測試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應(yīng)用條件下的適用性；當(dāng)然也能用于檢測由于流程的變化，老化的程度，或是其他制造或環(huán)境條件而造成的變化或是與正常特征的偏差。該測試方法可以有效地應(yīng)用于流程控制，驗(yàn)證或研究測試。

5.3本測試方法所獲得的結(jié)果，很少能直接用于實(shí)際使用材料介電性能的判斷。在大多數(shù)情況下，還需要對(duì)其他功能測試和/或?qū)?/span>其他材料測試所獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)出它們對(duì)特定材料的影響，才能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5.4在第12章中將具體說明三種電壓使用方法。方法A，快速測試；方法B，逐步測試；方法C，慢速測試。方法A常用于質(zhì)量控制測試。較費(fèi)時(shí)的方法B和C通常給出較低的結(jié)果，但在對(duì)不同材料進(jìn)行相互比較時(shí)，它們所給出的結(jié)果更有說服力。如果可以安裝電動(dòng)電壓控制器，那么慢速測試法將比逐步測試法更簡單，也更常用。方法B和C所獲得的結(jié)果可以相互比較。

5.5詳細(xì)說明本測試法的文件如下：

5.5.1電壓應(yīng)用的方法。

5.5.2如果是慢速測試法，應(yīng)說明電壓的增速。

5.5.3測試樣品的選擇，準(zhǔn)備和調(diào)整。

5.5.4測試時(shí)的環(huán)境介質(zhì)和溫度。