壹、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀GB/T3333概論

一、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀產(chǎn)品概述

本試驗機適用于固體絕緣材料如：塑料、薄膜、樹脂、云母、陶瓷、硅膠、玻璃、絕緣漆等，在空氣或液體介質(zhì)中，測量工頻（48~62Hz）或?qū)?yīng)直流電壓下?lián)舸姸群湍碗妷簳r間。

二、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀適用范圍：

適用于連續(xù)均勻升壓或逐級升壓的方式，對試樣施加交流/或直流                                                                           電壓直至擊穿，測量擊穿電壓值，計算試樣的擊穿強度；用迅速升壓的方法，將電壓升到規(guī)定值，保持一定的時間試樣不擊穿，定此時規(guī)定值為試樣的耐電壓值。

三、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀術(shù)語和定義：

1. 耐電壓值： 迅速將電壓升高到規(guī)定值，保持一定時間試樣未被擊穿，稱此電壓值為試樣的耐電壓值，以kV表示。
2. 擊穿電壓： 試樣在某一電壓作用下被擊穿，此時的電壓值稱擊穿電壓，以kV表示。
3. 擊穿電壓強度： 試樣的擊穿電壓與其厚度之比，稱電壓強度，以KV/mm表示。

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四、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀主要技術(shù)參數(shù):

1．試驗電壓：AC 0~50 kV連續(xù)可調(diào)     DC 0~50 kV連續(xù)可調(diào)

2．變壓器容量： 10 KVA

3．擊穿電壓： 0~50kV 

1. 升壓速度：分50、100、200、500、1000、2000（KV/S）10個檔位
2. 升壓調(diào)速：為電氣自動調(diào)速
3. 電壓測量精度： ≤ 2％
4. 漏電電流選擇：1~20 mA
5. 試驗方法：直流試驗、交流試驗
6. 升壓方式：自動程控升壓
7. 工頻電源頻率：50Hz的正弦波
8. 電源：AC220V 50/60Hz
9. 外形尺寸：L 1400* W 1040* H 1500 mm
10. 重量：200KG

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貳、絕緣材料固體電壓擊穿試驗儀GB/T3333執(zhí)行標準

符合GB1408.1、IEC60243-1《固體絕緣材料電氣強度試驗方法—工頻下的試驗》、GB1408.2、IEC60243-2 《固體絕緣材料電氣強度試驗方法—對應(yīng)直流電壓試驗》GB/T1695-2005《硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓測定方法》 GB/T3333  GB12656 及ASTM D149 試驗標準。

叁、儀器說明

儀器外觀圖

• 安全放電棒
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• 1、金屬探頭            2、放電接地夾        3、絕緣手柄

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【放電棒說明】

放電棒：當試驗結(jié)束后，機器部件仍可能存在殘留的高電壓，此殘留電壓足以對人產(chǎn)生致命的傷害，本公司配備此棒，完好的解決此安全隱患。

1. 金屬探頭：用于接觸各元器件，以使殘留的電壓*放出
2. 放電接地夾：當試驗完成后，將此夾夾于，“儀器圖示”的接地端子A或B上
3. 絕緣手柄：操作人員手握的位置（zui大絕緣70KV）

【使用方法】

    拿出放電棒，拉直伸縮桿，將接地夾另一頭插入放電幫金屬探頭插孔中，然后將接地夾夾到儀器接地端子A或B上，手握絕緣手柄，盡量遠離儀器外殼，站立，略向前彎腰，打開試驗箱玻璃門，用金屬探頭逐個接觸高壓變壓器輸出均壓球、樣品上電極以及電容高壓端。（如果有必要，放電完成后使用萬用表交流電壓檔（AC20V檔）測試電極與人體間的電壓小于36V，說明殘余電壓已放干凈。）

注意：在每次試驗完成后拿出樣品前都要事先*放電，在放電時，在每個放電點接觸停留時間超過2秒。

肆、試驗要求及測試報告

一 、試驗前準備：

1．樣品準備：

1．1 試樣處理：將所測試樣加工成200*200mm厚度3mm以下的片狀，并將其表面清潔干凈，試驗時將試樣光面向上放置（即光滑面放高壓電極）。絕緣材料的電氣強度隨溫度和水份含量而變化.若被試驗材料已有規(guī)定,則應(yīng)遵循此規(guī)定.否則,除非另有商定條件,試樣應(yīng)在溫度為(23±2)℃,相對濕度為(50±5)%℃條件下處理少于24H

1．2 樣品準備注意點.

       1．2．1 制備固體材料試樣時,應(yīng)注意與電極接觸的試樣兩表面要平行,而且應(yīng)盡可能平整光滑.

       1．2．2 對于垂直于材料表面的試驗,要求試樣有足夠大的面積以防止試驗過程中發(fā)生閃絡(luò).

      1．2．3 對于垂直于材料表面的試驗,不同厚度的試樣其結(jié)果不能直接相比

2、兩電極間距離測量用來計算電氣強度的兩電極間距離值應(yīng)為下列之一(按被試樣材料的規(guī)定).

2．1 標稱厚度或兩電極間距離(除非另有規(guī)定,一般均采用此值);

2．2 對于平等于表面的試驗,兩電極間的距離;

2．3 在每個試樣上擊穿點附近直接測得的厚度或兩電極間的距離.

3、電極清潔：在試驗前，檢查電極是否干凈，如果有污垢，使用無塵布蘸取酒精擦干凈上下電極，保證電極無污垢。

二、周圍煤質(zhì)選擇

材料應(yīng)在為防止閃絡(luò)而選取的周圍煤質(zhì)中試驗,在大多數(shù)情況下,符合IEC60296:2003的變壓器油是zui適用的煤質(zhì).對在礦物油中會引起膨脹的材料,此時其他的流體(例如硅油),可能是更合適的.

對擊穿電壓值相對較低的試樣,可在空氣中試驗,此時若要在高溫下進行試驗時,應(yīng)注意即使在中等的試驗電壓下,在電極邊緣的放電也會對測試值造成很大的影響.

如果試圖在另一種媒質(zhì)中對某種材料的性能進行試驗評定,則可以應(yīng)用這種媒質(zhì).

所選取的媒質(zhì)應(yīng)對被試樣材料的危害影響是zui小的.

周圍媒質(zhì)對試驗結(jié)果可能有很大影響,特別是對易吸收的材料,如紙和紙板,因此必需在試樣制備程序中確定全部的必要步驟(例如干媒和浸漬),以及試驗過程中周圍煤質(zhì)的狀態(tài).必須有足夠的時間讓試樣和電極達到所要求的溫度,但有些材料會因長期處于高溫而受到的影響.

1、 在高溫空氣中的試驗在高溫空氣中的試驗,可在任何設(shè)計合理的烘箱中進行,烘箱要有足夠大的體積來容納試樣和電極,使它們在試驗時不發(fā)生閃絡(luò).烘箱應(yīng)裝有空氣循環(huán)裝置使試樣周圍溫度在規(guī)定溫度的±2℃內(nèi)且應(yīng)大體上保持均勻,把溫度計、熱電偶或其他測量溫度的裝置盡可能放在實驗點附近測量溫度.

2、在液體中的試驗

當試驗要在絕緣液體中進行時,除非其他液體更合適外,一般應(yīng)在使用符合IEC60296:2003的變壓器油,必須保證液體有足夠的電氣強度以避免閃絡(luò).在具有此變壓器油更高的相對電容率的液體中試驗的試樣,會出現(xiàn)在此在變壓器油中試驗時更高的電氣強度.降低變壓器油或其他液體電氣強度的雜質(zhì),也可能會增加試驗上測得的電氣強度.

高溫下的試驗可能在烘箱內(nèi)的盛液容器中進行,也可在絕緣油作為熱傳遞介質(zhì)的恒溫控制的油浴中進行.在這種情況下,應(yīng)采用合適的液體循環(huán)措施,以使試樣周圍的溫度大致均勻,并保持在規(guī)定溫度的±2℃內(nèi).

三、 升壓方式

1、短時(快速)試驗

1.1將試驗電壓由零開始以均勻均勻的速度升高直至擊穿發(fā)生.

1.2對被試材料選擇升壓速度時,應(yīng)使大多數(shù)擊穿發(fā)生在(10～20)s之間,則認為試驗是成功的.

1.3 升壓速度應(yīng)從下述中選取:

100V/s, 200V/s, 500V/s, 1000V/s, 100V/s, 5000V/s等等.

注:對于大多數(shù)材料,通常使用500 V/s的升壓速度,對模塑材料,推薦使用2000 V/s升壓速度.以便獲得與IEC60296:2003相適應(yīng)的可比數(shù)據(jù).

2、 20s逐級升升壓試驗

2.1 將40%的預計短時擊穿電壓施加于試樣上假如不知道短時擊穿電壓預計值，則應(yīng)按上述1.1~1.3方法得來。

2.2 假如試樣耐受這個電壓20 s還未擊穿,則應(yīng)該按表1規(guī)定的增量逐級增加電壓.每一次增加的電壓應(yīng)立即且連續(xù)施加20 s直至發(fā)生擊穿.

2.3 升壓要盡可能地快并無任何瞬態(tài)過電壓,級間升壓所用的時間應(yīng)包括在較高一級電壓的20s期間內(nèi)

2.4 如果擊穿發(fā)生在從起始試驗算起少于6級的電壓內(nèi),則用更低的起始電壓再做5個試樣的試驗

2.5 根據(jù)試樣能耐受20 s而不擊穿的zui高試驗電壓來確定電氣強度.

3、 慢速升壓試驗(120～240) s從40%的預計適時擊穿電壓開始勻速升壓,便擊穿發(fā)生在(120～240) s之間,對于擊穿電壓有顯著差異的材料來說,有些試樣可能在此時間范圍以外發(fā)生破壞.如果大多數(shù)擊穿發(fā)生在(120～240) s之間,則認為是滿意的,選擇升壓速度時應(yīng)從下列數(shù)據(jù)中開始選擇 :2 V/s,5 V/s,10 V/s,20 V/s,50 V/s,100 V/s,200 V/s,500 V/s,1000 V/s等等.

4、  60s逐級升壓試驗除非另有規(guī)定,應(yīng)按“20s逐級升升壓試驗”進行試驗,但每一級中的耐壓時間為60s.

5、  極慢速升壓試驗(300～600) s

除非另有規(guī)定,應(yīng)按“慢速升壓試驗(120～240) s”進行試驗,但擊穿應(yīng)發(fā)生在(300～600) s之間,從下列數(shù)據(jù)中選擇升壓速度;1 V/s,2 V/s,5 V/s;10 V/s;20 V/s;50 V/s,100 V/s,200 V/s等等

注:在10.3中所述的(120-240) s的慢速升壓試驗和在10.5在所述的(300～600) s的極慢速升壓試驗所得結(jié)果與20 s逐級升壓(10.2)或60 s逐級升壓(10.4)所得結(jié)果大致相似,當使用現(xiàn)代自動設(shè)備時,前兩者較逐級升壓試驗更為方便且采用這兩種慢速升壓試驗也使自動設(shè)備的使用成為可能.

6、 檢查試驗

當做檢查或耐壓試驗時,要求施加一個預先確定的電壓值,即將該電壓盡可能快而準確地升到所要求的值,升壓過程中不出現(xiàn)任何瞬態(tài)的過電壓,然后將所要求的電壓值維持到規(guī)定的時間.

四、擊穿的判斷

在電擊穿的同時,回路中電流增加和試樣兩端電壓下降,電流的增加可使斷路器跳開或熔絲燒斷,但有時也可由于閃絡(luò)、試驗充電電流、漏電或局部放電電流、設(shè)備磁化電流或誤動作而引起斷路器跳開.因此,斷路器應(yīng)與試驗設(shè)備及被試材料的特性相匹配,否則,斷路器可能會在試樣未擊穿時動作或當試樣擊穿時斷路器不動作,這樣便不能正確的判斷出是否擊穿.即使在條件下,也存在周圍煤質(zhì)先擊穿的情況也會發(fā)生,因此試驗過程中要注意觀察和檢測這些現(xiàn)象,若發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)擊穿,應(yīng)在報告中注明.

注:對漏電檢測電路敏感性特別重要那些材料,在這種材料的標準中也應(yīng)作同樣的說明.

在垂直于材料表面方向試驗時通常容易判斷,無論通道是否充有碳粒,當擊穿發(fā)生后用肉眼容易看到真正擊穿的通道.當平行于材料表面方向試驗時,要求判斷是由試樣破壞引起的擊穿現(xiàn)象還是由閃絡(luò)引起的失效.可以通過檢查試樣或使用再施加一次電壓的辦法來進行鑒別,再次施加的電壓值應(yīng)小于*次施加的擊穿電壓值.試驗證明,再次施加的電壓值為*次擊穿電壓值的50%比較合適,然后用與*次試驗相同的方法升壓直到在破壞.

五、試驗次數(shù)

1、除非另有規(guī)定,通常應(yīng)做5次試驗,取試驗結(jié)果的中值作為電氣強度或擊穿電壓的值.如果任何一個試驗結(jié)果偏離中值的15%以上,則另做5次試驗.然后由10次試驗的中值作為其電氣強度或擊穿電壓的值.

2、當試驗并非用于例行的質(zhì)量控制時,必須做較多的試樣,具體的數(shù)量與材料的分散性和所用的統(tǒng)計分析方法有關(guān).

3、 對并非用于例行的質(zhì)量控制試驗,參見附錄A對決定需要試驗次數(shù)和數(shù)據(jù)分析參考是有用的.

六、試驗方法：

將測試產(chǎn)品放至電流電極上（見圖3），用電壓電極壓于試樣上面。關(guān)好玻璃門，開啟電源開關(guān)，再參照相關(guān)標準設(shè)定所需參數(shù)，如無標準要求，按以下步驟進行：

1. 擊穿電壓強度試驗

1. 連續(xù)升壓：試驗電壓從零開始，按表1規(guī)定的升壓速度連續(xù)均勻升壓，直至試樣被擊穿，讀取擊穿電壓值。

               表1  連續(xù)升壓法升壓速度

1. 逐級升壓：按連續(xù)升壓法所測得的試樣擊穿電壓值的50%作為起始電壓，停留一分鐘后如試樣未被擊穿，則按表2規(guī)定的電壓值逐級升壓，并在每一級電壓上停留1分，直至試樣被擊穿為止。若在升壓過程中發(fā)生擊穿，應(yīng)讀取前一級的電壓值；若擊穿發(fā)生在保持不變的電壓級上，則以該電壓作為擊穿電壓。

表2  逐級升壓法升壓電壓值

1. 耐電壓試驗：

1. 迅速將電壓升高到由產(chǎn)品標準規(guī)定的電壓值停留1分，觀察試樣是否擊穿。若不擊穿，則定此電壓為耐電壓值。

試驗結(jié)果：

   擊穿電壓強度E(kV/mm)，按下式計算：

E=U/d

式中：

U----擊穿電壓，單位為千伏（kV）;

d-----試樣厚度，單位為毫米（mm）。

取3個試樣的中位數(shù)為試驗結(jié)果，保留小數(shù)點后一位。

七、試驗報告

除非另有規(guī)定,報告應(yīng)包括如下內(nèi)容:

1、被試樣材料全稱,試樣及其制備方法的說明

2、電氣強度的中值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的中值(以KV表示)

3、每個試樣的厚度(見5.4)

4、試驗時所用的周圍煤質(zhì)及其性能

5、電極系統(tǒng)

6、施加電壓的方式及頻率

7、電氣強度的各個值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的各個值(以KV表示)

8、在空氣中或在其他氣體中試驗時的溫度、壓力和濕度,若在液體中試驗時周圍煤質(zhì)的溫度

9、試驗前條件處理

10、擊穿類型和位置的說明

如果只需要zui簡單結(jié)果報告,則應(yīng)該報告前6項內(nèi)容及zui低值和zui高值.