1、設(shè)備功能：

1）擊穿強度實驗平臺可用于模塊、標準絕緣材料樣品、硅凝膠、絕緣結(jié)構(gòu)， 在0到100kV交（50Hz）、直流（純直流）電壓和0到50kV方波電壓等復(fù)雜工況下的擊穿強度測量和驗證。

2）使用計算機控制，并采集所有信號；

3） 通過無級調(diào)壓控制箱生成需要的波形并且輸出0-200V電壓，通過外部觸發(fā)按鍵切換50Hz正弦波和100Hz方波；

4）通過高壓變壓器生成需要的0-100kV電壓，并且通過機械機構(gòu)切換交直流；

5）在試樣架正負極預(yù)留外部電源輸入接口；

6）直流電壓通過0.5uF高壓采樣電容濾波，使紋波系數(shù)≤2%；

7）高壓采樣部分采集電壓和電流，通過AD轉(zhuǎn)換傳遞給計算機，同時預(yù)留出外部取樣接口；

8）在直流試驗時，通過電感限制電容放電，防止放電電流過大造成干擾；

2、整機結(jié)構(gòu)

1）直流試驗時須連接濾波器，交流時需要分開濾波器；

2）交流試驗時，拔出濾波器與高壓變壓器的連接線，分開濾波器；

3）直流試驗時，合上濾波器，插上濾波器與高壓變壓器的連接線；

4）外部電源正負接口，用來通過外接電源的正負線，穿過之后可以直接插入試樣架正負極；

5）外部采樣接口會輸出采樣信號，采樣信號包括高壓電流和高壓電壓，信號為0-5V；

6）主機型號：中航時代檢測儀器ZJC-100kV（多工況油浴加熱定制版）；

7）配件備件：各種型號電極2套；放電棒一個；隔熱手套1副

3、技術(shù)參數(shù)：

3.1、設(shè)備電源

1)輸入電壓：AC 220V±10%

2)電源頻率：50Hz ± 1%

3)高壓變壓器功率：10kVA

4)電路最大電流：輸出電流40mA以上

3.2、交流電源

1)交流電源輸出范圍：0-100kV

2)交流電源最小調(diào)節(jié)精度：0.02kV

3)交流電源質(zhì)量：試驗電壓峰值與均方根值之比應(yīng)在（100%±5%）即（1.34-1.48）之間

3.3、直流電源

1)電源輸出范圍：0-100kV

2)電源最小調(diào)節(jié)精度：0.02kV

3)電源質(zhì)量：輸出應(yīng)為純直流，且波紋應(yīng)不超過試驗電壓的2％

3.4、調(diào)壓方式其他接口

1)調(diào)壓方式：可程序控制按照選定升壓速度連續(xù)升壓直至擊穿，可程序控制按照選定升壓速度連續(xù)升壓設(shè)定的耐壓，并具有手動調(diào)壓功能可在實驗過程中手動調(diào)節(jié)電壓直至擊穿

2)交直流電源升壓速率：自動升壓功能應(yīng)可調(diào)節(jié)升壓速率，速率為應(yīng)每10秒的平均速度，包含20 V/s、50 V/s、100 V/s、200 V/s、500 V/s、1 000 V/s、2 000 V/s、5 000 V/s，且應(yīng)包含手動調(diào)壓功能

3)50kV方波接口：設(shè)備應(yīng)具備50kV，5kHz（重復(fù)頻率）以上方波電源接口，并設(shè)有足夠絕緣性能的穿墻套管；

4)測量外部接口：需要預(yù)留電壓探頭和示波器接口和漏電流測量接口

3.5、電極種類和參數(shù)

1)等直徑電極：等直徑電極一套GBT 1408.1-2016

2)填充硅凝膠的電極裝置：應(yīng)具有可調(diào)節(jié)的電極間距，具體形狀和參數(shù)參見標準GBT 1408.1-2016

3.6、尺寸

1)腔體內(nèi)部空間：不小于800mm*600mm*600mm

2)油浴測試空間：不小于700mm*450mm*350mm

3)電極架外部尺寸：不大于470mm*450mm*650mm

4)外形尺寸：不大于3000mm*1100mm*1700mm

5)排風(fēng)口：外徑98mm

3.7、測量項目

1)試品上的電壓測量：測量精度在施加電壓的2%以內(nèi)，可測量施加在樣品兩端電壓的有效值；電壓測量回路總誤差不得超過測得值的5%，包括由電壓表相應(yīng)時間所引起的誤差，在所用的任何升壓速率下，改響應(yīng)時間引起的誤差應(yīng)不大于擊穿電壓的1%，并能記錄擊穿電壓

2)漏電流測量：測量精度0.1mA以內(nèi)，量程40mA以上，并能記錄擊穿漏電流

3)擊穿判定：應(yīng)可設(shè)置漏電流大小，并在擊穿發(fā)生后的幾個周期內(nèi)動作，最小一個周期可能由于閃絡(luò)誤操作

4)溫度：需要測量油浴盒中至少兩處的溫度，分辨率0.1℃

5)測量輸出：高壓曲線，漏電流曲線，擊穿電壓，擊穿電流

6)保存（數(shù)據(jù)導(dǎo)出）：所有數(shù)據(jù)應(yīng)可以導(dǎo)出至excel文件

3.8、油浴加熱

1)油浴加熱溫度：0-250℃，并應(yīng)采用合適的液體循環(huán)措施，以使試樣周圍溫度大致均勻，并保持在規(guī)定溫度的±2℃以內(nèi)

2)加熱功率：3kW

3)絕緣油：應(yīng)具有足夠的電氣強度以免發(fā)生擊穿，廠家應(yīng)提供滿足高溫（300℃）和絕緣（100kV）需求的絕緣油采購?fù)緩剑?/span>

3.9、軟件交互界面

1)電腦軟件交互界面：交互界面應(yīng)干凈整潔，字體大小合適，應(yīng)顯示以上測量信息

2)設(shè)備操作界面：交互界面應(yīng)干凈整潔，字體大小合適

3.10、開關(guān)機保護

1)總開關(guān)：設(shè)備應(yīng)具備總電源開關(guān)，用于切斷市電與設(shè)備的連接

2)緊急按鈕：設(shè)備應(yīng)具備試驗急停按鈕，用于切斷高壓電源

3)開門斷電保護：在開啟實驗艙門或試驗過程中艙門打開，切斷高壓電源

4)自動放電：設(shè)備在每次試驗完成后，應(yīng)自動放電，放電時間不小于10秒

5)手動放電桿：設(shè)備應(yīng)具備手動放電桿，在斷電狀態(tài)下手動放電桿掛于高壓接線點

6)警示燈：警示燈應(yīng)設(shè)于顯眼地方（設(shè)備頂部），設(shè)備運行時應(yīng)亮紅色警示燈，設(shè)備通電但不加壓時應(yīng)亮綠燈

3.11、工作環(huán)境

1)工作溫度：0℃-+45℃

2)存放溫度：-20℃-+60℃

3)相對濕度： 5%-80%,無冷凝

3.12、適用的標準：GBT 1408.1-2016 & GBT 1408.2-2016

4、測試原理

固體電介質(zhì)擊穿有3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。

4.1電擊穿

電擊穿是因電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場、溫度等因素作用下，電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，性能逐漸劣化，最終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加，這會使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時間對電擊穿的影響小，對熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場局部不均勻性對熱擊穿的影響小，對其他兩種影響大。

4.2熱擊穿

當固體電介質(zhì)承受電壓作用時，介質(zhì)損耗是電介質(zhì)發(fā)熱、溫度升高；而電介質(zhì)的電阻具有負溫度系數(shù)，所以電流進一步增大，損耗發(fā)熱也隨之增加。電介質(zhì)的熱擊穿是由電介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過程造成的。如果發(fā)熱量大于散熱量，電介質(zhì)溫度就會不斷上升，形成惡性循環(huán)，引起電介質(zhì)分解、炭化等，電氣強度下降，最終導(dǎo)致?lián)舸?/span>

熱擊穿的特點是：擊穿電壓隨溫度的升高而下降，擊穿電壓與散熱條件有關(guān)，如電介質(zhì)厚度大，則散熱困難，因此擊穿電壓并不隨電介質(zhì)厚度成正比增加；當外施電壓頻率增高時，擊穿電壓將下降。

4.3電化學(xué)擊穿

固體電介質(zhì)受到電、熱、化學(xué)和機械力的長期作用時，其物理和化學(xué)性能會發(fā)生不可逆的老化，擊穿電壓逐漸下降，長時間擊穿電壓常常只有短時擊穿電壓的幾分之一，這種絕緣擊穿成為電化學(xué)擊穿。當加在某絕緣介質(zhì)上的電壓高于過一定程度（擊穿電壓）后，這時絕緣介質(zhì)會發(fā)生突崩潰而使其電阻迅速下降，繼而使得一部分絕緣介質(zhì)變?yōu)閷?dǎo)體。在有效的擊穿電壓下，電擊穿現(xiàn)象可以發(fā)生在固體、流體、氣體或者真空等不同的介質(zhì)中。

4.4電樹枝（預(yù)擊穿）

在電氣工程中，樹化是固體絕緣中的一種電氣預(yù)擊穿現(xiàn)象。這是由于局部放電而造成的破壞性過程，并通過受應(yīng)力的介電絕緣層，在類似于樹枝的路徑中進行。固體高壓電纜絕緣的樹化是地下電力電纜中常見的擊穿機制和電氣故障來源。當干介電材料在很長一段時間內(nèi)受到高且發(fā)散的電場應(yīng)力時，首先發(fā)生并傳播電樹。觀察到電樹化起源于雜質(zhì)、氣孔、機械缺陷或?qū)щ娡黄鹪陔娊橘|(zhì)的小區(qū)域內(nèi)引起過度電場應(yīng)力的點。這可以使體電介質(zhì)內(nèi)的空隙內(nèi)的氣體電離，從而在空隙的壁之間產(chǎn)生小的放電。雜質(zhì)或缺陷甚至可能導(dǎo)致固體電介質(zhì)本身的部分擊穿。這些局部放電 (PD) 產(chǎn)生的紫外線和臭氧隨后與附近的電介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，分解并進一步降低其絕緣能力。隨著電介質(zhì)的降解，氣體通常會釋放出來，從而產(chǎn)生新的空隙和裂縫。這些缺陷進一步削弱了材料的介電強度，增強了電應(yīng)力，加速了 PD 過程。

五、電擊穿強度測試儀標準及規(guī)范

GBT 1408.1-2016 ：絕緣材料 電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗；

GBT 1408.2-2016 ：絕緣材料電氣強度試驗方法 第2部分：對應(yīng)用直流電壓試驗的附加要求；

IEC 60060-1-2010 &；

GB/T16927.1-2011：高電壓試驗技術(shù) 第1部分：一般定義及試驗要求；

IEC 60060-2-2010 &；

GB/T 16927.2-2013：高電壓試驗技術(shù) 第2部分：測量系統(tǒng)；

JB/T9641：試驗變壓器；

GB1094.1～GB1094.5：電力變壓器；

GB/T.311.1：高壓輸變電設(shè)備的絕緣與配合；

GB/T509：電力變壓器試驗導(dǎo)則；

GB4208：外殼防護等級；

GB/T191：包裝儲運圖示標志；

DL/T848.2：高壓試驗裝置通用技術(shù)條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置；

GB5273：變壓器、高壓電器和套管的接線端子；

DL/T846.1：高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統(tǒng)；

GB/T11920：電站電氣部分集中控制裝置通用技術(shù)條件；

GB/T5582：高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級；

IEC60-1：高電壓試驗技術(shù)；

JB/T8638：調(diào)壓器試驗導(dǎo)則 第一部分；

JB8749：調(diào)壓器的通用技術(shù)要求；

JB/T7067：柱式調(diào)壓器；

JB/T501：電力變壓器試驗導(dǎo)則；

GB/T1695-2005：《硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓的測定方法》；

ASTM D149：《固體電絕緣材料工業(yè)電源頻率下的介電擊穿電壓和介電強度的試驗方法》；

電擊穿強度測試儀典型用戶：