1、設備功能：

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、絕緣結構， 在0到100kV交（50Hz）、直流（純直流）電壓和0到50kV方波電壓等復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，并且通過機械機構切換交直流；

5）在試樣架正負極預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≤2%；

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

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、整機結構

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、技術參數：

3.1、設備電源

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)交流電源最小調節精度：0.02kV

3)交流電源質量：試驗電壓峰值與均方根值之比應在（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)電源最小調節精度：0.02kV

3)電源質量：輸出應為純直流，且波紋應不超過試驗電壓的2％

3.4、調壓方式其他接口

1)調壓方式：可程序控制按照選定升壓速度連續升壓直至擊穿，可程序控制按照選定升壓速度連續升壓設定的耐壓，并具有手動調壓功能可在實驗過程中手動調節電壓直至擊穿

2)交直流電源升壓速率：自動升壓功能應可調節升壓速率，速率為應每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，且應包含手動調壓功能

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

4)測量外部接口：需要預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

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：應具有可調節的電極間距，具體形狀和參數參見標準GBT 1408.1-2016

3.6、尺寸

1)腔體內部空間：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，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%，包括由電壓表相應時間所引起的誤差，在所用的任何升壓速率下，改響應時間引起的誤差應不大于擊穿電壓的1%，并能記錄擊穿電壓

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

3)擊穿判定：應可設置漏電流大小，并在擊穿發生后的幾個周期內動作，最小一個周期可能由于閃絡誤操作

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（數據導出）：所有數據應可以導出至excel文件

3.8、油浴加熱

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

2)加熱功率：3kW

3)絕緣油：應具有足夠的電氣強度以免發生擊穿，廠家應提供滿足高溫（300℃）和絕緣（100kV）需求的絕緣油采購途徑，

3.9、軟件交互界面

1)電腦軟件交互界面：交互界面應干凈整潔，字體大小合適，應顯示以上測量信息

2)設備操作界面：交互界面應干凈整潔，字體大小合適

3.10、開關機保護

1)總開關：設備應具備總電源開關，用于切斷市電與設備的連接

2)緊急按鈕：設備應具備試驗急停按鈕，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：設備在每次試驗完成后，應自動放電，放電時間不小于10秒

5)手動放電桿：設備應具備手動放電桿，在斷電狀態下手動放電桿掛于高壓接線點

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

3.11、工作環境

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

固體電介質擊穿有3種形式：電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。

4.1電擊穿

電擊穿是因電場使電介質中積聚起足夠數量和能量的帶電質點而導致電介質失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場作用下，電介質內部熱量積累、溫度過高而導致失去絕緣能力。電化學擊穿是在電場、溫度等因素作用下，電介質發生緩慢的化學變化，性能逐漸劣化，最終喪失絕緣能力。固體電介質的化學變化通常使其電導增加，這會使介質的溫度上升，因而電化學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

當固體電介質承受電壓作用時，介質損耗是電介質發熱、溫度升高；而電介質的電阻具有負溫度系數，所以電流進一步增大，損耗發熱也隨之增加。電介質的熱擊穿是由電介質內部的熱不平衡過程造成的。如果發熱量大于散熱量，電介質溫度就會不斷上升，形成惡性循環，引起電介質分解、炭化等，電氣強度下降，最終導致擊穿。

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，如電介質厚度大，則散熱困難，因此擊穿電壓并不隨電介質厚度成正比增加；當外施電壓頻率增高時，擊穿電壓將下降。

4.3電化學擊穿

固體電介質受到電、熱、化學和機械力的長期作用時，其物理和化學性能會發生不可逆的老化，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擊穿。當加在某絕緣介質上的電壓高于過一定程度（擊穿電壓）后，這時絕緣介質會發生突崩潰而使其電阻迅速下降，繼而使得一部分絕緣介質變為導體。在有效的擊穿電壓下，電擊穿現象可以發生在固體、流體、氣體或者真空等不同的介質中。

4.4電樹枝（預擊穿）

在電氣工程中，樹化是固體絕緣中的一種電氣預擊穿現象。這是由于局部放電而造成的破壞性過程，并通過受應力的介電絕緣層，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受到高且發散的電場應力時，首先發生并傳播電樹。觀察到電樹化起源于雜質、氣孔、機械缺陷或導電突起在電介質的小區域內引起過度電場應力的點。這可以使體電介質內的空隙內的氣體電離，從而在空隙的壁之間產生小的放電。雜質或缺陷甚至可能導致固體電介質本身的部分擊穿。這些局部放電 (PD) 產生的紫外線和臭氧隨后與附近的電介質發生反應，分解并進一步降低其絕緣能力。隨著電介質的降解，氣體通常會釋放出來，從而產生新的空隙和裂縫。這些缺陷進一步削弱了材料的介電強度，增強了電應力，加速了 PD 過程。

五、電擊穿強度測試儀標準及規范

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 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 第2部分：測量系統；

JB/T9641：試驗變壓器；

GB1094.1～GB1094.5：電力變壓器；

GB/T.311.1：高壓輸變電設備的絕緣與配合；

GB/T509：電力變壓器試驗導則；

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：高電壓測試設備通用技術條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統；

GB/T11920：電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件；

GB/T5582：高壓電力設備外絕緣污穢等級；

IEC60-1：高電壓試驗技術；

JB/T8638：調壓器試驗導則 第一部分；

JB8749：調壓器的通用技術要求；

JB/T7067：柱式調壓器；

JB/T501：電力變壓器試驗導則；

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：