高壓電纜擊穿電壓|工頻電氣強度測試儀

高壓電纜擊穿電壓|工頻電氣強度測試儀

擊穿電壓試驗儀檢定方法研究

擊穿電壓試驗儀主要適用于固體絕緣材料如：塑料、 薄膜、樹脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣漆等介質在工頻電壓 或直流電壓下擊穿強度和耐電壓時間的測試。輸出電壓 可達 １００ｋＶ 及以上。漆包線擊穿電壓試驗儀的試驗電 壓不低于 １０ｋＶ。常州作為國內漆包繞組線生產的起源 和發祥地，是目前國內漆包繞組線的 重要生產基地。漆包繞組線由導體和絕緣層兩部分組 成，裸線經退火軟化后，再經過多次涂漆，烘焙而成。漆 包線擊穿電壓試驗儀用于檢測并記錄漆包繞組線的擊穿 電壓值，對保障漆包線的高質量、新工藝的制定、新產品 的研發具有十分重要的作用。然而，在漆包線行業普遍 使用的、承擔重要檢測任務的漆包線擊穿電壓試驗儀至 今未有相應的國家計量檢定規程或校準規范，造成計量 部門無法對其進行有效的檢測，儀器的準確性難以保障， 影響了漆包繞組線的產品質量，進而嚴重威脅到相應電 氣設備的安全性和穩定性。常州計量所根據江蘇省質量 技術監督局要求，承擔了《漆包繞組線擊穿電壓試驗儀 地方檢定規程》的編制工作。本文就擊穿電壓試驗儀的 檢定方法進行探討研究。

１ 擊穿電壓試驗儀工作原理簡介及與耐電壓測試儀區別

擊穿電壓試驗儀主要由調壓器傳動機構、高壓電極 和試驗夾具等組成，采用交流高壓法測量漆包繞組線的 擊穿電壓值。在室溫下，試驗儀在繞組線的線芯（導體） 和絕緣（漆膜）之間，以一定的升壓速度從零開始施加頻 率為 ５０Ｈｚ 的交流試驗電壓，當升壓至線芯和絕緣之間 擊穿動作電流為 ５ｍＡ 時，試驗電壓值即為該繞組線的擊 穿電壓值。

其工作原理類似于耐電壓測試儀，在實際工作中很 多計量技術機構直接應用 ＪＪＧ７９５ －２００４《耐電壓測試儀 檢定規程》對擊穿電壓試驗儀進行檢定，其實是有問題 的。主要如下：

（１）測量范圍不同：ＪＪＧ７９５ －２００４《耐電壓測試儀檢 定規程》適用于最高電壓為 １５ｋＶ 的耐電壓測試儀，包括 數字式指針式交流（工頻）、直流耐電壓測試儀、安全性 能測試儀、絕緣耐壓測試儀的耐壓部分的檢定，而擊穿電 壓試驗儀的試驗電壓不低于 １０ｋＶ，最高可達 １００ｋＶ 及以 上，顯然 ＪＪＧ７９５ －２００４ 電壓測試范圍不能覆蓋擊穿電壓 試驗儀。

（２）適用對象不同：耐電壓測試儀是對各種低壓電 器設備，各種電器器具，絕緣材料和絕緣結構的抗電性能 進行檢測和試驗的儀器。擊穿電壓試驗儀主要適用于固 體絕緣材料如：塑料、薄膜、樹脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣 漆等介質在工頻電壓或直流電壓下擊穿強度和耐電壓時 間的測試。

（３）技術要求不同：耐電壓測試儀的輸出電壓在 ６ｋＶ 以下示值誤差為 ±２％ ～±５％，１０ｋＶ 以下為 ±５％， １５ｋＶ 以下為 ±１０％。而漆包線擊穿電壓試驗儀的試驗 電壓不低于 １０ｋＶ，示值誤差為 ±３％左右。

（４）檢定項目不同：耐電壓測試儀的檢定項目主要 有：外觀及通電檢查、交直流輸出電壓、擊穿報警電流、交 流輸出電壓的失真度、直流輸出電壓的紋波系數、實際輸 出容量、電壓持續時間、絕緣電阻、工頻耐壓試驗；由于擊 穿電壓試驗儀的使用要求與耐電壓測試儀的不同，其檢 定項目還應包括峰值系數測量、試驗電壓的升壓速度考 察、試驗電壓的電壓降測量以及一些配套設備如檢測負 荷誤差測量、檢測圓棒電極直徑測量等等。

２ 擊穿電壓試驗儀主要檢定項目及檢定方法

２．１ 試驗電壓的示值誤差

將電壓測量儀器接到試驗儀的高壓輸出端和低電位 端，讀取試驗電壓指示值 Ｕ 及試驗電壓實測值 Ｕ０，按公 式（１）計算示值誤差。

δ＝Ｕ －Ｕ０/ Ｕ０ ×１００％ （１）

２．２ 測量峰值系數及觀察試驗電壓波形

２．２．１ 將交流分壓器接于試驗電源高壓輸出端，此 時將交流分壓器接地端和試驗儀高壓輸出端另一端同時 接地。

２．２．２ 將峰值電壓表、有效值電壓表的輸入端分別接分 壓器輸出端與接地端。

２．２．３ 試驗電壓調到 ６ｋＶ 左右，按式（２）計算峰值系 數： Ｐ ＝ＵＰ ／Ｕ （２）

式中：ＵＰ—峰值，單位為 Ｖ； Ｕ—有效值，單位為 Ｖ。

２．２．４ 將示波器輸入端接分壓器輸出端與接地端，觀察 電壓波形，并測量試驗電壓頻率。

２．２．５ 測量升壓速度 用秒表測量升壓時間，按式（３）計算升壓速度：

ｖ ＝６０Ｕ／ｔ （３）

式中：ｖ—升壓速度，單位為 Ｖ／ｍｉｎ； Ｕ—上升電壓，單位為 Ｖ； ｔ—電壓上升所需時間，單位為 ｓ。 取三次測量值的平均值。

２．２．６ 測量擊穿動作電流 將交流毫安表、高壓電阻串聯后接入高壓回路。逐 漸升高試驗電壓，當試驗儀發出擊穿報警信號時，讀取交 流毫安表的示值。

２．２．７ 測量試驗電壓的電壓降 按圖 １ 接線，在 ２．５ｋＶ 及以下檔時使用 ２００ｋΩ高壓 電阻，在 ２．５ｋＶ 以上檔時使用 ８００ｋΩ高壓，將高壓真空 繼電器的觸點接上，試驗電壓調整到電流表讀數為 ５ｍＡ ±０．５ｍＡ，記錄此時電壓 Ｕ２，然后將高壓真空繼電器的 觸點斷開，切斷高壓電阻回路，記錄此時交流電壓表的電 壓 Ｕ１，按（４）計算試驗電壓的電壓降：

γ＝Ｕ１ －Ｕ２/ Ｕ１ ×１００％ （４）

式中：γ—電壓降百分率； Ｕ１—試驗電壓，單位為 Ｖ； Ｕ２—試驗電源供出 ５ｍＡ 時的試驗電壓，單位為 Ｖ。 測量三次，各次試驗電壓的電壓降應不大于 ２％。

高壓電纜擊穿電壓|工頻電氣強度測試儀

關鍵詞：電壓擊穿、電氣強度、擊穿電壓、耐電壓強度、介電強度、擊穿強度、擊穿電壓、擊穿標準、耐擊穿電壓、擊穿場強、高壓擊穿、電壓擊穿、抗電壓擊穿強度、電氣擊穿強度、電氣電壓擊穿、工頻擊穿電壓、工頻電氣介電強度、介電擊穿電壓、交直流電壓擊穿、交直流電氣介電強度。

測試材料：復合材料，電子材料，電線電纜，高壓電纜，高分子材料，涂料圖層，有機硅材料，膠粘劑材料，電工材料，絕緣材料，環氧樹脂，固體材料，橡膠，塑料，薄膜，漆包線，漆膜，硫化橡膠，片材，熱固性塑料，絕緣漆漆膜，電容器紙，導熱材料，PE材料，硅材料，有機硅，聚碳酸酯PC材料，聚四氟乙烯，聚碳酸酯改性材料，樹脂和膠、浸漬纖維制品、云母及其制品、塑料復合制品、陶瓷和玻璃、絕緣紙、柔軟復合材料、樹脂膠等等。（固體絕緣材料）

符合標準：GB/T 1408.1-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗；
GB/T 1408.2-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第2部分:對應用直流電壓試驗的附加要求；
ASTM D149固體絕緣材料介電擊穿電壓和介電強度的試驗方法；
GB/T 1695-2005硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓的測定方法；
GB/T 3333-1999電纜紙工頻擊穿電壓試驗方法；
GB/T 8815-2008 電線電纜用軟聚氯乙烯塑料標準；
GBT 12656-1990電容器紙工頻擊穿電壓測定法；
HG/T 3330-2012絕緣漆漆膜擊穿強度測定法；

主要參數：

設備系統組成

升壓系統(高壓變壓器)、測量系統、A/D轉換器、放電系統、電極、油箱、電極定位架、計算機數據處理系統、軟件。

操作步驟：
1、準備25#變壓器油,倒入油箱漫過上電極20～30mm。
2、打開試驗機右側的總電源開關。
3、如果選配計算機請雙擊進入試驗操作界面。
4、電壓擊穿試驗屏幕部分操作步驟
該設備共有兩種試驗方式，交流試驗和直流試驗，每種試驗方式均有三種試驗方法，連續升壓、階梯升壓和瞬時升壓，可根據實際試驗需要進行選擇。

測試意義：
1、電絕緣材料的絕緣強度是決定材料可以在何種條件下使用的關鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強度是所使用裝置設計的決定性因素。
2、本儀器中介紹的測試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應用條件下的適用性；當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用于流程控制，驗證或研究測試。
3、本測試方法所獲得的結果，很少能直接用于實際使用材料介電性能的判斷。北京智德創新檢測儀器在大多數情況下，還需要對其他功能測試和/或對其他材料測試所獲得的結果進行比較，以估計出它們對特定材料的影響，才能進行評價。
4、在三種電壓使用方法中。方法A，快速測試；方法B，逐步測試；方法C，慢速測試。方法A常用于質量控制測試。較費時的方法B和C通常給出較低的結果，但在對不同材料進行相互比較時，它們所給出的結果更有說服力。如果可以安裝電動電壓控制器，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所獲得的結果可以相互比較。
5、試樣的狀態
a)試樣的厚度和均勻性，是否存在機械應力；
b)試樣預處理，特別是干燥和浸漬過程；
c)是否存在孔隙、水分或其他雜質。
6、試驗條件
a)施加電壓的頻率、被形和升壓速度或加壓時間；
b)環境溫度、氣壓和濕度；
c)電極形狀、電植尺寸及其導熱系數；
d)周圍媒質的電、熱特性。
測試環境：
1、試樣的處理
⑴用綢布蘸對試樣無腐蝕作用的溶劑,擦凈試樣。
⑵北京智德創新檢測儀器預處理和條件處理：處理條件和方法可根據產品的性能和要求從本標準附錄表1和表2中選取。有特殊要求的由產品標準另行規定。
⑶絕緣材料的電氣強度隨溫度和含水量而變化。除被測試材料另有規定外，試樣應在23±2℃，相對濕度（50±5）%的條件下處理不少于24h。
⑷經過受潮或浸液體媒質的試樣在試驗前應用濾紙輕輕吸去液滴，北京智德創新檢測儀器從試樣取出到試驗完畢不應超過5分鐘。
2、媒質：
⑴氣體媒質：采用空氣。
⑵液體媒質：25#變壓器油，常態試驗及90℃以下的熱態試驗采用清潔的變壓器油，90℃至300℃以內的熱態試驗采用清潔的硅油。
3、試驗環境：
⑴常態試驗環境：溫度為25±5℃，相對濕度為65±5%。
⑵熱態試驗或潮濕環境試驗條件由產品標準參照錄中表2予以規定。
擊穿的判斷：
試樣沿施加電壓方向及位置有貫穿小孔、開裂、燒焦等擊穿痕跡。
關于安裝：
1、儀器安裝在水平水泥地面，無振動和腐蝕空間，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量重心偏后，北京智德創新檢測儀器運輸和安裝過程中請注意。
3、本儀器建議一次吊裝到位，叉車安裝建議前后兩臺配合安裝。
4、通訊接口兩條線，一條固定連線連接到計算機通訊串口COM1；另外一條連接線主機是14針航空插頭，計算機端為扁型DB37芯插頭。
5、電源端子接線ABC為220V三相，地線為零線必須接
6、接地端子必須用多股銅線良好接地。
7、高壓預留和低壓預留請不要連接，為高壓外引準備特殊測試。               
8、高壓和低壓絕緣柱可以在長期不用或者更換外置高壓和其他操作人員時把高壓引線懸空，北京智德創新檢測儀器避免誤操作。
9、試驗時高壓和低壓引線端用高壓引線鱷魚夾和低壓引線鱷魚夾連接。
10、高壓點擊和低壓電極正常情況下是25mm和75mm兩個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，請擰開相應的螺絲更換附件中備用電極即可。
11、油盒固定點是一個上凸起的銷子，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、油盒支架是一個整體安裝的電木機構，北京智德創新檢測儀器可以取出更換電極更加方便。
13、變壓器油添加要超過上電極上部最少30mm。
關于安全：
由于試驗經常是在高電壓條件下進行，為確保操作者安全。本儀器采用如下保護設計。
1、前端裝有空氣開關做過流保護；（設定值20A.）；
2、試驗箱采用具有良好絕緣特性的有機玻璃制成。北京智德創新檢測儀器測試電壓頭安全放電距離對四周均大于200mm；（350mm），試驗時箱壁對操作者構成良好防護墻，以確保安全；
3、試驗變壓器高壓側尾端及儀器外殼均已安全接地；
4、電路上設有過流保護、過壓保護，（要求：北京智德創新檢測儀器器主機電源和計算機電源必須同相）；
5、報警燈信息解釋：
(1)試驗箱門打開綠色燈亮，代表可以進行更換試樣操作。
(2)試驗箱門關閉黃色指示燈亮代表可以開始試驗。
(3)試驗開始后高壓大于0.5KV時紅燈點亮，代表高壓警示。
(4)直流試驗結束，高壓放電。或手動放電時。蜂鳴器響起報警燈閃爍。
6、四級安全斷電控制：
⑴漏電保護器（空開）
⑵總電源開關（急停）
⑶調壓器復位開關
⑷試驗箱門安全開關
特別提示：安裝北京智德創新檢測儀器器的試驗室必須裝備符合國家相關標準要求的接大地保護線；
接地保護線端子位于主機后板左下,（接地電阻小于4歐姆。）
輸入電源功率：北京智德創新檢測儀器ZJC-50kV型不低于3kVA