GB/T3333 電纜紙工頻電壓擊穿試驗儀

一、簡介

BDJC-100KV無源元件：電容器、電感器、磁芯、電阻器、壓電器件、變壓器、芯片組件和網(wǎng)絡元件等的阻抗參數(shù)評估和性能分析。半導體元件：變容二極管的C-VDC特性；校準功能開路/短路點頻、掃頻清零，主要適用于固體絕緣材料（如：塑料、橡膠、層壓材料、薄膜、樹脂、云母、陶瓷、玻璃、絕緣漆等絕緣材料及絕緣件）在工頻電壓或直流電壓下?lián)舸姸群湍碗妷旱臏y試。本儀器由電腦控制，是我公司自主研發(fā)的全新第二代介電擊穿檢測儀器，本儀器電子控制系統(tǒng)是通過西門子PLC控制，數(shù)據(jù)采集方式通過光電隔離，有效解決試驗過程中的抗干擾問題，軟件操作使用方便，能夠實時顯示動態(tài)曲線，同時升壓速率無級可調，可以根據(jù)自己的需要進行升壓速率調節(jié)。

本文用100kv的電壓擊穿試驗儀舉例說明

工控摘要：電壓擊穿試驗儀由四部分組成，即高壓試驗變壓器，自動升壓裝置，電壓電流采集裝置，計算機及測控軟件四部分組成，下面就這四個部分分別說明原理及使用情況。
　　☆1、高壓試驗變壓器的原理高壓試驗變壓器的內部結構為三個繞組組成，一個輸入繞組，一個儀表端輸出繞組和一個高壓輸出繞組，三個繞組電壓通過互感方式傳遞，輸入繞組的電壓范圍為0-200V，輸出繞組的電壓范圍為0-100KV（交流電壓，直流電壓為輸出的交流電壓*1.414），儀表端的輸出電壓為0-100V。此繞組一般為外接測量電壓使用。擊穿試驗或者耐壓試驗中，通過自動調壓器供給高壓變壓器輸入繞組一個從低到高的電壓時，高壓繞組和儀表端繞組就會根據(jù)匝數(shù)比輸出一個試驗電壓和一個測量電壓，此時通過高壓發(fā)生器輸出的電壓通過高壓導線連接的黃銅電極施加到材料表面，在材料表面的另外一側的黃銅電極通過高壓導線回流到高壓試驗變壓器的零端子，從而形成一個閉合回路，當試樣沒有被擊穿時候，整個回路成高阻開路狀態(tài)，當材料由于耐受電壓不夠造成擊穿時候，會在材料表面形成微小擊穿孔洞，高壓電極和地電極間形成穩(wěn)定擊穿電流，計算機通過判別電流值和擊穿后的試驗電壓拐點來判定材料是否被擊穿。
　　電壓采集是通過高壓變壓器的儀表輸出端的輸出電壓經(jīng)過傳感電路送至計算機軟件，電流測量方式是通過電流傳感器直接測量高壓回路的電流值來得到準確數(shù)據(jù)。
　　☆2：自動升壓裝置：自動升壓裝置是在自耦調壓器的基礎上，加上伺服電機及驅動器，通過計算機發(fā)出升壓速率指令，讓伺服電機帶動自耦變壓器轉動，從而產(chǎn)生一個0-200V的電壓給高壓變壓器的輸入端。
　　☆3：電壓電流采集裝置：
　　本廠生產(chǎn)的電壓電流采集卡可以同時采集從變壓器儀表端采集下來的電壓值和從高壓回路當中采集下來的電流值，并通過232通訊的方式傳送給計算機軟件。
　　☆4：計算機內部有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（軟件），工作時以很高的頻率采集電壓值，電流值，時間值，和升壓速率值，
　　并隨時根據(jù)擊穿電流的變化和電壓的變化來判斷試樣是否被擊穿。
　　☆5：計算機軟件會把這些數(shù)據(jù)采集及動作控制*自動化，外接的打印機會根據(jù)軟件設置參數(shù)和實際測量數(shù)據(jù)打印出一份完整試驗過程的報告單。
　　
　　☆6：交流變直流的原理在高壓變壓器高壓輸出繞組側，有一個全波整流的高壓硅堆，在高壓發(fā)生器的頂端頭部有個黃銅的短路桿，可拔出取下，當短路桿不拔出時，高壓硅堆輸出被短接，此時輸出的是交流電壓，當短路桿被拔出時，交流輸出電壓進入高壓硅堆整流后輸出。
　　☆7：高壓儀表端的作用：高壓儀表端的作用是方便二次儀表的采集，由于二次儀表的耐壓等級都不夠在直接高壓回路上檢測，所以高壓發(fā)生器本身自帶的儀表端就是方便測量而設置的，由于儀表端繞組和高壓繞組都是硬性匝數(shù)比，所以按比例測量的精度和直接在高壓線上采集的精度是一樣的。
　　☆8：能不能做額定電壓下的輸出電流試驗例如想輸出一個300MA的10萬伏的電壓，那么需要高壓發(fā)生器的容量為10KVA，在此容量下，加載一個大功率限流電阻，高壓發(fā)生器可以連續(xù)耐受1.5小時。
　　☆9：直流輸出電流和交流輸出電流是否一樣由于高壓繞組只有一個，直流是通過內置的高壓硅堆整流而得到所以，直流試驗的電流輸出值和交流試驗的輸出值是一樣的。
　　本技術答疑適用于本公司生產(chǎn)的1萬伏，2萬伏，3萬伏，5萬伏，10萬伏，15萬伏，20萬伏等系列電壓擊穿試驗儀

GB/T3333 電纜紙工頻電壓擊穿試驗儀

二、技術指標：

01、輸入電壓： 交流 220 V

02、輸出電壓： 交流 0--50 KV ;

               直流 0—50 KV

03、電器容量：2KAV  3KAV  5KAV 10KVA

04、高壓分級： 0-10KV  0--50KV  0--150KV

05、升壓速率：0.01-5.0kv

              （備注：滿足標準要求并可以根據(jù)用戶需求設定不同的升壓速率）

06、試驗方式：

           直流試驗：1、勻速升壓  2、梯度升壓 3、耐壓試驗

           交流試驗：1、勻速升壓 2、梯度升壓 3、耐壓試驗

07、試驗介質：空氣，試驗油

08、安裝靈敏度較高的過電流保護裝置保證試樣擊穿時在0.05S內切斷電源。

09、儀器配備*故障報警系統(tǒng) 避免用戶操作故障儀器發(fā)生危險。（上位機報警和下位機報警）

10、支持短時間內短路試驗要求。

11、電壓試驗精度： ≤ 1％。

12、試驗電壓連續(xù)可調： 0--100 KV。

13、電流可采集到m*并且實現(xiàn) 實時采集。

14、出具*計量單位校準證書或出具客戶計量單位的證書

15、電源：220v±10%的單相交流電壓和50Hz±1%的頻率

16、電流電壓穩(wěn)定度：外界電壓波動10% （可選配我司配到電壓保護器 額定波動電壓30%）

17、升壓裝置：采用*無觸點原件勻速升壓淘汰前款機械調壓

18、耐壓時間：0-6H保持相對電壓（軟件設定）

19、擊穿試樣：試樣擊穿點 大小可調一般為1-5mm左右

三、安全說明：

試驗在較高電壓下進行，所以我們在設計時加以必要的保護措施以防止發(fā)生意外。

1．試驗在試驗箱中進行，試樣可放在空氣中或變壓器油中。50KV電壓頭安全放電距離對四周均小于200mm，試驗時即使觸到箱壁也不會發(fā)生危險。

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

3．電路保護：儀器設有過流保護、過壓保護、失壓保護、短路保護、漏電保護電路等。

四、整機組成：

1、升壓部件：由調壓器和高壓變壓器組成0～50KV的升壓部分。

2、動部件：由步進電機均勻調節(jié)調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。通過信號線把檢測的模擬信號和開關信號傳給計算機。

4、計算機軟件：通過智能電路把由檢測設備采集的測控信號傳給計算機。計算機根據(jù)采集的信息控制設備運行并處理試驗結果。

5、試驗電極：根據(jù)國家標準(1408.1-2006)隨設備提供三個電極，具體規(guī)格為：Ф25mm×25mm兩個；Ф75mm×25mm一個。

五、操作步驟：

1、試驗前的準備：

1）打開試驗機右側的總電源開關,預熱15分鐘。

2）打開計算機進入Windows系統(tǒng)。雙擊本儀器軟件的快捷圖標打開試驗登錄界面輸入登錄密碼即可進入試驗界面。

2、交直流試驗的切換

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，使測試回路為脈動的直流電壓。實現(xiàn)的過程為，硅堆已經(jīng)在高壓變壓器的高壓絕緣塔中，平時用一個短路桿把高壓硅堆短接。需要直流試驗時，取出短路桿，使高壓硅堆接入測試電路中，這時回路的電壓為脈動的直流電壓。

2）前面板直流交流選擇按鈕。該按鈕的狀態(tài)不能改變設備輸出的電壓性質。按下該按鈕，設備僅僅是把直流報警電路接入。指示用戶，當打開箱門時，您需要對高壓均壓球放電。轉動放電桿，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間大于五秒。

3）試驗的交直流電壓切換，主要取決于高壓絕緣塔中的短路桿是否取出。當取出短路桿時，高壓均壓球上的電壓為直流電壓，插入短路桿時，高壓均壓球上的電壓為交流電壓。短路桿的取出、插入?yún)⒖醋髠鹊氖疽鈭D。

4）在直流試驗時，計算機也要選擇直流狀態(tài)，否則測的結果是不正確的。簡單的說，交流電壓與直流電壓有倍的關系。

簡單的說電壓擊穿試驗儀的工作原理

通過計算機發(fā)送試驗信號給升壓裝置

升壓裝置會通過調節(jié)輸出電壓給高壓發(fā)生器

高壓試驗變壓器放大調壓器輸入信號將輸出高電壓施加在被測式樣知道擊穿為止（整個試驗過程會有紅色曲線顯示 電壓和電流 雙向顯示）

當式樣被擊穿電壓和電流都會瞬間降低這時的中央控制系統(tǒng)瞬間切斷電壓記錄大擊穿值并且反映給電腦 在電腦 繪制整體數(shù)據(jù)記錄打印 并儲存報告！

六、產(chǎn)品優(yōu)勢：

西門子cpu中央單元處理器是目前采集精度高穩(wěn)定的采集系統(tǒng)

（徹底淘汰了初的51單片機控制采集精度差干擾信號多 和 PLC電纜較長，尤其是DA 模塊采用電壓信號輸出時，線路有較大的電壓降幅，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性

CPU 廣泛用于中國通訊設備服務器  如： 中國聯(lián)通、中國移動 采用的專業(yè)信號處理用途上）

無線藍牙控制拜托距離困擾人機分離使用更加方便。

（擺脫了長長的數(shù)據(jù)線導致的信號傳播慢 命令延時的困擾 也正因為無線藍牙使我們的儀器擁有支持更多的電腦同時操作等特點）

儀器故障自動報警系統(tǒng)是操作人員安全更加有保障。

（當線路有故障時儀器會自動報警更大保護人員安全 此報警系統(tǒng)屬于故障報警和試驗放電報警、軟件報警無關）

配備網(wǎng)絡端口共享功能 讓更多人員操作試驗試驗結果存儲辦公電腦使報告更加清晰簡單

（其原理就像共享一臺打印機一樣方便）

操作界面：細心的用戶能從實驗軟件圖上看到 電流實時采集于其他廠家不同是我司電擊穿儀器精度可以采集實時電流并且繪制曲線其他廠家因為采集精度差無法實現(xiàn)電流繪制曲線采集

七、北廣電性能及橡膠塑料常用儀器
WDW 系列 萬能材料試驗機(金屬材料，非金屬材料，液壓伺服萬能試驗機）

BDJC 系列   電壓擊穿試驗儀（固體絕緣材料電氣介電強度試驗機）

BEST 系列   體積表面電阻率測定儀（可測試固體液體膏體粉末材料）
BEST 系列   碳素材料電阻率測試儀
BES T系列   電線電纜導體半導體材料電阻率測試儀
M - 系列    橡膠塑料滑動摩擦試驗機（國標，非國標，可定制）
GDAT系列    介電常數(shù)介質損耗測試儀（可測試固體液體）

GDAT系列    學校介電常數(shù)介質損耗測試儀
GDAT系列    高頻介電常數(shù)介質損耗測試儀
BQS 系列     工頻介電常數(shù)介質損耗測試儀
BDH 系列     絕緣材料耐電弧性能試驗儀
BWK 系列     熱變形維卡軟化點溫度測定儀
BYQ 系列     塑料球壓痕硬度計
BRS 系列    熔體流動速率測定儀/熔融指數(shù)儀
BMD 系列    計算機控制馬丁耐熱試驗儀

本文用100kv的電壓擊穿試驗儀舉例說明

八、工控摘要：

電壓擊穿試驗儀由四部分組成，即高壓試驗變壓器，自動升壓裝置，電壓電流采集裝置，計算機及測控軟件四部分組成，下面就這四個部分分別說明原理及使用情況。
　　☆1、高壓試驗變壓器的原理高壓試驗變壓器的內部結構為三個繞組組成，一個輸入繞組，一個儀表端輸出繞組和一個高壓輸出繞組，三個繞組電壓通過互感方式傳遞，輸入繞組的電壓范圍為0-200V，輸出繞組的電壓范圍為0-100KV（交流電壓，直流電壓為輸出的交流電壓*1.414），儀表端的輸出電壓為0-100V。此繞組一般為外接測量電壓使用。擊穿試驗或者耐壓試驗中，通過自動調壓器供給高壓變壓器輸入繞組一個從低到高的電壓時，高壓繞組和儀表端繞組就會根據(jù)匝數(shù)比輸出一個試驗電壓和一個測量電壓，此時通過高壓發(fā)生器輸出的電壓通過高壓導線連接的黃銅電極施加到材料表面，在材料表面的另外一側的黃銅電極通過高壓導線回流到高壓試驗變壓器的零端子，從而形成一個閉合回路，當試樣沒有被擊穿時候，整個回路成高阻開路狀態(tài)，當材料由于耐受電壓不夠造成擊穿時候，會在材料表面形成微小擊穿孔洞，高壓電極和地電極間形成穩(wěn)定擊穿電流，計算機通過判別電流值和擊穿后的試驗電壓拐點來判定材料是否被擊穿。
　　電壓采集是通過高壓變壓器的儀表輸出端的輸出電壓經(jīng)過傳感電路送至計算機軟件，電流測量方式是通過電流傳感器直接測量高壓回路的電流值來得到準確數(shù)據(jù)。
　　☆2：自動升壓裝置：自動升壓裝置是在自耦調壓器的基礎上，加上伺服電機及驅動器，通過計算機發(fā)出升壓速率指令，讓伺服電機帶動自耦變壓器轉動，從而產(chǎn)生一個0-200V的電壓給高壓變壓器的輸入端。
　　☆3：電壓電流采集裝置：
　　本廠生產(chǎn)的電壓電流采集卡可以同時采集從變壓器儀表端采集下來的電壓值和從高壓回路當中采集下來的電流值，并通過232通訊的方式傳送給計算機軟件。
　　☆4：計算機內部有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（軟件），工作時以很高的頻率采集電壓值，電流值，時間值，和升壓速率值，
　　并隨時根據(jù)擊穿電流的變化和電壓的變化來判斷試樣是否被擊穿。
　　☆5：計算機軟件會把這些數(shù)據(jù)采集及動作控制*自動化，外接的打印機會根據(jù)軟件設置參數(shù)和實際測量數(shù)據(jù)打印出一份完整試驗過程的報告單。
　　☆6：交流變直流的原理在高壓變壓器高壓輸出繞組側，有一個全波整流的高壓硅堆，在高壓發(fā)生器的頂端頭部有個黃銅的短路桿，可拔出取下，當短路桿不拔出時，高壓硅堆輸出被短接，此時輸出的是交流電壓，當短路桿被拔出時，交流輸出電壓進入高壓硅堆整流后輸出。
　　☆7：高壓儀表端的作用：高壓儀表端的作用是方便二次儀表的采集，由于二次儀表的耐壓等級都不夠在直接高壓回路上檢測，所以高壓發(fā)生器本身自帶的儀表端就是方便測量而設置的，由于儀表端繞組和高壓繞組都是硬性匝數(shù)比，所以按比例測量的精度和直接在高壓線上采集的精度是一樣的。
　　☆8：能不能做額定電壓下的輸出電流試驗例如想輸出一個300MA的10萬伏的電壓，那么需要高壓發(fā)生器的容量為10KVA，在此容量下，加載一個大功率限流電阻，高壓發(fā)生器可以連續(xù)耐受1.5小時。
　　☆9：直流輸出電流和交流輸出電流是否一樣由于高壓繞組只有一個，直流是通過內置的高壓硅堆整流而得到所以，直流試驗的電流輸出值和交流試驗的輸出值是一樣的。
　　本技術答疑適用于本公司生產(chǎn)的1萬伏，2萬伏，3萬伏，5萬伏，10萬伏，15萬伏，20萬伏等系列電壓擊穿試驗儀

簡單的說電壓擊穿試驗儀的工作原理

通過計算機發(fā)送試驗信號給升壓裝置

升壓裝置會通過調節(jié)輸出電壓給高壓發(fā)生器

高壓試驗變壓器放大調壓器輸入信號將輸出高電壓施加在被測式樣知道擊穿為止（整個試驗過程會有紅色曲線顯示 電壓和電流 雙向顯示）

當式樣被擊穿電壓和電流都會瞬間降低這時的中央控制系統(tǒng)瞬間切斷電壓記錄大擊穿值并且反映給電腦 在電腦 繪制整體數(shù)據(jù)記錄打印 并儲存報告！

十、產(chǎn)品優(yōu)勢：

西門子cpu中央單元處理器是目前采集精度高穩(wěn)定的采集系統(tǒng)

（徹底淘汰了初的51單片機控制采集精度差干擾信號多 和 PLC電纜較長，尤其是DA 模塊采用電壓信號輸出時，線路有較大的電壓降幅，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性

CPU 廣泛用于中國通訊設備服務器  如： 中國聯(lián)通、中國移動 采用的專業(yè)信號處理用途上）

無線藍牙控制拜托距離困擾人機分離使用更加方便。

（擺脫了長長的數(shù)據(jù)線導致的信號傳播慢 命令延時的困擾 也正因為無線藍牙使我們的儀器擁有支持更多的電腦同時操作等特點）

儀器故障自動報警系統(tǒng)是操作人員安全更加有保障。

（當線路有故障時儀器會自動報警更大保護人員安全 此報警系統(tǒng)屬于故障報警和試驗放電報警、軟件報警無關）

配備網(wǎng)絡端口共享功能 讓更多人員操作試驗試驗結果存儲辦公電腦使報告更加清晰簡單

（其原理就像共享一臺打印機一樣方便）

操作界面：細心的用戶能從實驗軟件圖上看到 電流實時采集于其他廠家不同是我司電擊穿儀器精度可以采集實時電流并且繪制曲線其他廠家因為采集精度差無法實現(xiàn)電流繪制曲線采集

控制功能

1.該設備試驗過程中可動態(tài)繪制出試驗曲線，試驗的曲線可以多種顏色疊加對比。

2.可對試驗數(shù)據(jù)進行編輯修改，靈活適用;

3.試驗條件及測試結果等數(shù)據(jù)可自動存儲;

4.試驗報告格式靈活可變，適用于不同用戶的不同要求。

5.可對一組試驗中曲線數(shù)據(jù)的有效與否進行人為選定。

6.試驗結果數(shù)據(jù)可導入EXECL。

7. 軟件設備人員管理功能，在試驗人員可設置自己的試驗項目和試驗參數(shù)，設置自己的試驗內容后別人無法進入等功能。

十一、折疊 編輯本段單片機控制

該設備試驗過程又可由單片機實現(xiàn)控制,試驗結果顯示在液晶屏上,同時也可通過通訊口把數(shù)據(jù)傳給計算機由計算機控制試驗過程及處理試驗數(shù)據(jù).由單片機控制有一個顯著的好處,因不用計算機,使設備安裝使用簡潔,接上一根電源線即可試驗.

折疊 編輯本段適用范圍

電壓擊穿試驗儀滿足GB1408-2006 絕緣材料電氣強度試驗方法，GB/T1695-2005硫化橡膠工頻電壓擊穿強度和耐電壓強度試驗 GB/T3333 電覽紙工頻電壓擊穿試驗方法 HG/T 3330絕緣漆漆膜擊穿強度測定法 GB12656 電容器紙工頻電壓擊穿試驗方法及ASTM D149 標準要求.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?lián)舸姸群湍碗妷簳r間的測試。.

折疊 編輯本段安全保護

試驗在試驗箱中進行，試驗箱門打開時電源加不到高壓變壓器輸入端，即高壓側無電壓。100KV測試設備高壓電極距離試驗箱壁的近距離大于370mm，50KV測試設備高壓電極距離試驗箱壁的近距離大于250mm，試驗時即使人接觸箱壁也不會有危險。

設備要安裝單獨的保護地線。接保護地線，主要是減少試樣擊穿時對周圍產(chǎn)生的較強的電磁干擾。也可避免控制計算機失控。

該試驗設備的電路設有多項保護措施，主要有:過流保護、失壓保護、漏電保護、短路保護、直流試驗放電報警等。

直流試驗放電報警功能:在設備做完直流試驗時,當開啟試驗門時設備會自動報警,直至使用設備上的放電裝置放電后報警會自動取消.(注:因為直流試驗后不放電會危險到人身安全,不能直接拿取電極,起到提醒使用人員放電以免造成人身傷害)。

試驗放電裝置，隨主機為一體化，改進了以往單獨配備一根放電桿的功能。

六級高壓安全斷電控制:①總電源開關②高壓斷電開關(鑰匙開關)③調壓器復位開關④試驗箱門安全開關⑤高壓變壓器輸入側限流空開⑥漏電保護開關