击穿电压试验仪

发布时间：2023年05月

1、击穿电压试验仪标准及规范

 
2、击穿电压试验仪使用条件
1) 水平度为0.2/1000的地面；
2) 相对湿度为65±5%；
3) 环境温度（0-30）℃；
4) 清洁、无腐蚀性介质；
5) 市电220 V±10%；
6) 无明显的振源、电磁场；

2、技术要求
2.1测试原理
固体电介质击穿有3种形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。
电击穿
电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。固体电介质的化学变化通常使其电导增加，这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。温度和电压作用时间对电击穿的影响小，对热击穿和电化学击穿的影响大；电场局部不均匀性对热击穿的影响小，对其他两种影响大。
热击穿
当固体电介质承受电压作用时，介质损耗是电介质发热、温度升高；而电介质的电阻具有负温度系数，所以电流进一步增大，损耗发热也随之增加。电介质的热击穿是由电介质内部的热不平衡过程造成的。如果发热量大于散热量，电介质温度就会不断上升，形成恶性循环，引起电介质分解、炭化等，电气强度下降，最终导致击穿。
热击穿的特点是：击穿电压随温度的升高而下降，击穿电压与散热条件有关，如电介质厚度大，则散热困难，因此击穿电压并不随电介质厚度成正比增加；当外施电压频率增高时，击穿电压将下降。
电化学击穿
固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用时，其物理和化学性能会发生不可逆的老化，击穿电压逐渐下降，长时间击穿电压常常只有短时击穿电压的几分之一，这种绝缘击穿成为电化学击穿。当加在某一绝缘介质上的电压高于过一定程度（击穿电压）后，这时绝缘介质会发生突崩溃而使其电阻迅速下降，继而使得一部分绝缘介质变为导体。在有效的击穿电压下，电击穿现象可以发生在固体、流体、气体或者真空等不同的介质中。
电树枝（预击穿）
在电气工程中，树化是固体绝缘中的一种电气预击穿现象。这是由于局部放电而造成的破坏性过程，并通过受应力的介电绝缘层，在类似于树枝的路径中进行。固体高压电缆绝缘的树化是地下电力电缆中常见的击穿机制和电气故障来源。当干介电材料在很长一段时间内受到高且发散的电场应力时，首先发生并传播电树。观察到电树化起源于杂质、气孔、机械缺陷或导电突起在电介质的小区域内引起过度电场应力的点。这可以使体电介质内的空隙内的气体电离，从而在空隙的壁之间产生小的放电。杂质或缺陷甚至可能导致固体电介质本身的部分击穿。这些局部放电 (PD) 产生的紫外线和臭氧随后与附近的电介质发生反应，分解并进一步降低其绝缘能力。随着电介质的降解，气体通常会释放出来，从而产生新的空隙和裂缝。这些缺陷进一步削弱了材料的介电强度，增强了电应力，加速了 PD 过程。
2.2 试品
如表1所示，击穿强度实验平台可用于（1）TO封装、（2）刚性压接封装、（3）弹性压接封装（4）焊接封装、（5）用于实验室测量的简易封装、（6）衬板、（7）子单元框架、（8）板状绝缘材料、（9）管壳、（10）硅凝胶的击穿强度测量和验证。
 

表1 击穿强度实验平台测试对象

序号	测试样品类型	图片
（1）	TO封装
（2）	刚性压接封装
（3）	弹性压接封装
（4）	焊接封装
（5）	用于实验室的简易封装
（6）	衬板
（7）	子单元框架
（8）	板状绝缘材料
（9）	管壳
（10）	硅凝胶

2.3 整机结构
主机型号：智德创新仪器ZJC-100E（多工况油浴加热定制版），如图1所示；
配件备件：各种型号电极2套；放电棒一个；隔热手套1副详情见价格。

1 外观示意图
 

2 整机结构示意图

上图中，
（1）结构示意图所示为滤波器与主机分开的状态，直流试验时须连接滤波器，交流时需要分开滤波器；
（2）交流试验时，拔出滤波器与高压变压器的连接线，分开滤波器；
（3）直流试验时，合上滤波器，插上滤波器与高压变压器的连接线；
（4）外部电源正负接口，用来通过外接电源的正负线，穿过之后可以直接插入试样架正负极；
（5）外部采样接口会输出采样信号，采样信号包括高压电流和高压电压，信号为0-5V；
（6）其他相关的部分，如高压采样等请参考电路设计框图，在此不做展示。

 
图 3 高温油槽结构图
 
图 4 二次侧测试电路示意图
 

 
图 5 击穿强度实验平台原理框图

关于击穿强度实验平台的一般说明：
（1）使用计算机控制，并采集所有信号；
（2）通过无级调压控制箱生成需要的波形并且输出0-200V电压，通过外部触发按键切换50Hz正弦波和100Hz方波；
（3）通过高压变压器生成需要的0-100kV电压，并且通过机械机构切换交直流；
（4）在试样架正负极预留外部电源输入接口；
（5）直流电压通过0.5uF高压采样电容滤波，使纹波系数≤2%；
（6）高压采样部分采集电压和电流，通过AD转换传递给计算机，同时预留出外部取样接口；
（7）在直流试验时，通过电感限制电容放电，防止放电电流过大造成干扰；
（8）整机接线如下图所示，包含计算机和放电、照明等系统的接线方式。

 
图 6 击穿强度实验平台整机接线图

2.4设备参数
主要设备参数及保证如表 2 所示。

表 2 主要设备参数要求及保证值

序号	项目	设备参数		保证值
1	设备电源	输入电压	AC 220V±10%	AC 220V±10%
		电源频率	50Hz ± 1%	50Hz ± 1%
		高压变压器功率	10kVA	10kVA
		电路最大电流	输出电流40mA以上	45mA
2	交流电源	交流电源输出范围	0-100kV	0-100kV
		交流电源最小调节精度	0.02kV	0.02kV
		交流电源质量	试验电压峰值与均方根值之比应在（100%±5%）即（1.34-1.48）之间	试验电压峰值与均方根值之比在（100%±5%）
3	直流电源	电源输出范围	0-100kV	0-100kV
		电源最小调节精度	0.02kV	0.02kV
		电源质量	输出应为纯直流，且波纹应不超过试验电压的2％	纹波系数≤ 2％
4	调压方式 其他接口	调压方式	可程序控制按照选定升压速度连续升压直至击穿，可程序控制按照选定升压速度连续升压设定的耐压，并具有手动调压功能可在实验过程中手动调节电压直至击穿	1连续升压；2逐级升压；3瞬时升压
		交直流电源升压速率	自动升压功能应可调节升压速率，速率为应每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，且应包含手动调压功能	自动升压可设定升压速率，每10秒平均速度：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，10000V/s。手动调节与自动相同
		50kV方波接口	设备应具备50kV，5kHz（重复频率）以上方波电源接口，并设有足够绝缘性能的穿墙套管；	电源接口可以接入50kV，5kHz（重复频率）
		测量外部接口	需要预留电压探头和示波器接口和漏电流测量接口	在信号滤波之前，将信号引出到外部接口
5	电极种类和参数	等直径电极	等直径电极一套 GBT 1408.1-2016	Φ25-φ25等直径电极一套
		填充硅凝胶的电极装置	应具有可调节的电极间距，具体形状和参数参见标准GBT 1408.1-2016	耐高温防漏油耐高压，电极间距可调费用单独计算
6	尺寸	腔体内部空间	不小于800mm*600mm*600mm	900mm*700mm*600mm
		油浴测试空间	不小于700mm*450mm*350mm	700mm*450mm*350mm
		电极架外部尺寸	不大于470mm*450mm*650mm	电极架尺寸420mm*400mm*620mm
		外形尺寸	不大于3000mm*1100mm*1700mm	2200mm*1100mm*1700mm
		排风口	外径98mm	外径98mm
7	测量项目	试品上的电压测量	测量精度在施加电压的2%以内，可测量施加在样品两端电压的有效值；电压测量回路总误差不得超过测得值的5%，包括由电压表相应时间所引起的误差，在所用的任何升压速率下，改响应时间引起的误差应不大于击穿电压的1%，并能记录击穿电压	测量精度在施加电压的2%以内，可测量施加在样品两端电压的有效值；电压测量回路总误差不得超过测得值的5%，包括由电压表相应时间所引起的误差，在所用的任何升压速率下，改响应时间引起的误差应不大于击穿电压的1%，并能记录击穿电压
		漏电流测量	测量精度0.1mA以内，量程40mA以上，并能记录击穿漏电流	测量精度0.1mA以内，量程50mA，并能记录击穿漏电流
		击穿判定	应可设置漏电流大小，并在击穿发生后的几个周期内动作，最小一个周期可能由于闪络误操作	可设置漏电流大小，并在击穿发生后的几个周期内动作，最小一个周期可能由于闪络误操作
		温度	需要测量油浴盒中至少两处的温度，分辨率0.1℃	两块控温表，一块控温+显示，一块只显示，分辨率0.1℃
		测量输出	高压曲线，漏电流曲线，击穿电压，击穿电流	高压曲线，漏电流曲线，击穿电压，击穿电流
		保存（数据导出）	所有数据应可以导出至excel文件	实验时间，高压电压，漏电流，可以导出至excel文件
8	油浴加热	油浴加热温度	0-250℃，并应采用合适的液体循环措施，以使试样周围温度大致均匀，并保持在规定温度的±2℃以内	0-300℃，并应采用合适的液体循环措施，以使试样周围温度大致均匀，并保持在规定温度的±2℃以内
		加热功率	3kW	3kW
		绝缘油	应具有足够的电气强度以免发生击穿，厂家应提供满足高温（300℃）和绝缘（100kV）需求的绝缘油采购途径，	具有足够的电气强度以免发生击穿，厂家应提供满足高温（300℃）和绝缘（100kV）需求的绝缘油采购途径，
9	软件交互界面	电脑软件交互界面	交互界面应干净整洁，字体大小合适，应显示以上测量信息	交互界面应干净整洁，字体大小合适，应显示以上测量信息
		设备操作界面	交互界面应干净整洁，字体大小合适	交互界面应干净整洁，字体大小合适
10	开关机保护	总开关	设备应具备总电源开关，用于切断市电与设备的连接	设备具备总电源开关，用于切断市电与设备的连接
		紧急按钮	设备应具备试验急停按钮，用于切断高压电源	设备具备试验急停按钮，用于切断高压电源
		开门断电保护	在开启实验舱门或试验过程中舱门打开，切断高压电源	在开启实验舱门或试验过程中舱门打开，切断高压电源
		自动放电	设备在每次试验完成后，应自动放电，放电时间不小于10秒	放电时间大于等于10秒
		手动放电杆	设备应具备手动放电杆，在断电状态下手动放电杆挂于高压接线点	设备具备手动放电杆，在断电状态下手动放电杆挂于高压接线点
		警示灯	警示灯应设于显眼地方（设备顶部），设备运行时应亮红色警示灯，设备通电但不加压时应亮绿灯	警示灯设于设备顶部，设备开门时是绿色，关门时是黄色，电压高于500V是红色
11	工作环境	工作温度	0℃-+45℃	0℃-+45℃
		存放温度	-20℃-+60℃	-20℃-+60℃
		相对湿度	5%-80%,无冷凝	5%-80%,无冷凝
12	必须适用的标准	GBT 1408.1-2016 & GBT 1408.2-2016		适用

2.5设备功能
击穿强度实验平台可用于模块、标准绝缘材料样品、硅凝胶、绝缘结构， 在0到100kV交（50Hz）、直流（纯直流）电压和0到50kV方波电压等复杂工况下的击穿强度测量和验证。

 3、击穿电压试验仪试验验证 
货物在出厂时通过下列所有试验验证，并向采购方提供货物的试验报告。
3.1 试验1
 交流电源试验项目及要求。

表 3 交流电源试验项目及要求

序号	项目	设备要求值	设备保证值
1	交流电源输出范围	0-100kV	0-100kV
2	交流电源最小调节精度	0.02kV	0.02kV
3	交流电源质量	试验电压峰值与均方根值之比应在（100%±5%）即（1.34-1.48）之间	试验电压峰值与均方根值之比在（100%±5%）

3.2试验2
直流电源试验项目及要求。

表 4 直流电源试验项目及要求

3.3试验3
调压方式项目及要求。

表 5 油浴加热盒

3.4试验4
 测量项目及要求。

表6 测量项目试验要求

3.5试验5
温度项目及要求。

表 7 油浴加热温度试验

3.6 试验6
 保护系统试验要求。

表 8 保护系统试验要求

4、击穿电压试验仪技术文件部分
1. 双方签订合同后，我司免费随货物一并提交足够的资料来证明其提供货物达到规定的性能质量要求，供货商提供的资料应包括所供货物的详细技术性能、功能和指标、工作原理等信息，并对其可靠性和一致性负责，文件及资料种类包括且不限于：
1) 货物的装箱资料清单；
2) 货物的技术说明书、使用说明书、接线图纸和组装图纸；
3) 货物的安装、调试和运行手册；
4) 出厂检测合格报告；
5) 货物质量检验合格证书；
6) 合同规定的出厂验收试验报告等。
2. 双方签订合同后，我司提交技术文件时，所提供的技术文件及资料不少于2份，正本1份，副本1份。所有提供的技术文件均应为中文版，采用SI公制国际单位制，并同时提供相应的电子版。图纸采用AutoCAD2004版制作，资料采用W ord、Excel编写，文件后缀为.doc、.xls。图纸的比例尺寸为最终货物实际比例尺寸。

5、包装、标志、运输
5.1包装及标志
1. 货物在运输前都应进行包装，防止潮气、锈蚀、淋雨和振动。包装不能造成对货物的破坏，破坏的形式包括：划痕、裂痕、脏污等，另外需要增加防潮和防静电处理。包装应牢固可靠，对贵重设备和仪器应考虑与一般设备分开，采用特殊包装。
2. 应在包装箱上标出“怕湿”，“小心轻放”，“向上”等必要的图形指示。包装箱表面按GB 191-2008规定标明标志，每个包装箱上应附有标签标明：
1) 制造厂名称、厂标和厂址；
2) 货物名称、型号；
3) 产品批号和出厂日期；
4) 包装的数量、重量；
3. 货物在包装时应有装箱单，装箱单应至少包括以下的内容：货物的名称、数量、加工批号、出厂的日期等。每件包装件内应附有技术检验部门及检验员印章的产品合格证及必要的技术文件。
4. 收货标志应给出装运标志、收货地址、收货人、箱号、毛/净重、外形尺寸、发货地址、发货人等。
5.2运输
1. 我司负责将货物运至采购方指定地点，由此产生的费用由供货商承担。若供货商采用邮寄的方式向采购方交货，则货物在装运后供货商应立即将装货通知单特快专递邮寄给采购方。
2. 货物在运输过程中，要避免货物因为潮湿、振动、碰撞、摩擦等因素造成的任何形式的破坏，包括破裂、划伤、相互位置变化等现象。供货商向采购方运输货物过程中出现的任何质量问题，将由供货商承担责任。

6、质量保证及售后
6.1质量保证
1. 我司保证其所提供的所有货物都是全新的，未经使用过的，采用的是优质材料和先进工艺，并在各方面符合合同规定的质量、规格和性能要求。
2. 我司对合同货物的设计、材料和零部件选购、加工、制造、试验等过程建立严格的质量保证体系，并在合同的整个制造过程中严格按其执行。供货商提供的所有货物均应附质量保证书或试验报告等文件。
3. 我司采用有运行经验证明正确的、成熟的技术来进行合同货物的生产和系统的集成。如采用供货商过去从未采用过的新技术，应征得采购方的同意。
4. 我司从其他厂商采购货物，一切质量问题由我司负责。
6.2售后服务
1. 质保期自供、采双方对货物验收之日算起，另有约定除外。
2. 在质保期内，由于供货商货物质量问题造成的系统中断或其余故障，在接到采购方通知后的24小时内负责处理缺陷并更换有损坏的部件，且不收取任何额外费用，由此造成的采购方损失由供货商承担。质保服务内容包括但不限于：
1) 故障部件或货物的免费更换或维修，并提供质量分析报告；
2) 货物的现场维护；
3) 电话技术支持等。
3. 质保期内货物发生故障并由供货商处理完毕后，质保期将延长，延长时间为自货物重新投运之日起后的 12 个月。
4. 在质保期内，供货商应提供7×24小时响应的技术服务，在需要现场服务时，供货商应在24小时内赶赴现场，偏远地区36小时内赶赴现场；在质量保证期后，由于供货商货物质量问题而造成的系统停运或中断，供货商应在接到采购方通知后的48小时内负责协助处理缺陷并更换有损坏的部件。对易损部件优先、优惠供应，并提供终身服务。

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注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途