电压击穿测试仪

电压击穿测试仪

1、击穿电压基本概念

1.击穿电压

用连续均匀升压的方式对试样施加电压，使试样发生击穿时的电压值。或已逐渐升压的方法进行试验，试样承受住最高电压，即在该电压水平下，整个时间内试样不发生击穿。

2.介电强度

在规定的试验条件下，击穿电压与施加电压的两电极之间距离的商，单位是KV/mm或者是MV/m.

            E=V/d

 式中：E——介电强度，KV/mm

       V击穿——击穿电压，KV

       d——试样厚度，mm

2、基本原理

介电强度测试采用连续升压或逐级升压方式升高电压。记取试样被击穿时电压值。如测试耐电压值，则当升压达到规定电压时停止升压，使电压值恒定在规定值，测试达到规定时间不被击穿的电压值。

3、测试设备：

1.介电强度测试仪：

实验主机  控制装置  电极及试验测控分析处理测试软件等组成，工作原理请看书194页：其外形为：

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1）高压变压器   次级额定电流不小于0.03~0.1A，保证在介质被击穿瞬间不被烧坏。

2）调压变压器  本身损耗小，不发生波形畸变，能均匀的调节电压，其容量与试验变压器容量相同。

3）保护电路

4）电压测量仪器

2.测试电极

a .电极要求表面保持光滑，清洁，无伤痕，污垢等，常见的电极有黄铜及不锈钢，退火铝箔 弹性金属片 导电粉末。

b.电极的规格尺寸应与测试试样配对。

板状试样电极D=25mm  H=25 mm  r=3mm

管状试样电极L=25mm  L=75mm

4、试验方法：

1.试样制备与处理

 a.根据测试产品规格及测试要求，采用模塑成型或机械加工方法制备试样。与电极接触的试样两表面要平行，并且应尽可能平整光滑，试样厚度一般不小于3mm.

b.对于垂直材料表面的实验，要求试样有足够大的面积以防止试样过程中发生闪络

c.试样预处理应遵循测试材料的产品规定进行。

2.实验条件

1）常态实验环境条件：温度为20±5，相对湿度为65±5%

2）热态实验或潮湿环境实验条件由产品标准予以规定。

3）实验媒介：介电强度试验应尽量在接近测试材料的实际使用环境的媒质中进行，同时应避免测试中发生闪络。

如果要求在高温下进行试验时，可在任何设计合理的烘箱或热的油浴中进行。

3.实验步骤：

1）根据要求选择试样，对试样进行预处理。

2）调节环境的温湿温度并选好试验媒介。

3）测量试样厚度。

4）试样经测厚和预处理后，再用绸布蘸上对材料无任何作用的溶剂擦净表面，装入仪器内两极之间，保持良好接触，开始实验。

5）测试介电强度。

60%，降低程度随缺陷的严重程度而异。

电压击穿测试仪参数指标：

● 型    号：ZJC-50E

● 试验电压：交流 0--50 KV， 直流 0--50 KV ;

● 电器容量：3 KVA；

● 高压分级：50kV（全量程不分档）；

● 击穿电压：0-50kV；

● 升压速率：0.1kV/s、0.2 kV/s、0.5  kV/s、1.0  kV/s、2.0  kV/s；

● 电压测量精度（10%-100%FS）：≤2％；

● 升压方式：匀速升压、耐压试验；

● 过电流保护装置：试样击穿时在0.1S内切断电源；

● 试验电极：￠25两个，￠75一个，r3圆角；

● 软件控制：简洁的人机操作界面，简单易学；可方便设置试验电压、选择升压速率。

● 外形尺寸：1100×800×1500mm；

● 电源：AC220V 50/60Hz  16A。

● 测试材料：绝缘材料类；

● 符合标准：GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；

● 可选配：高温空气中测试；高温油中测试；

有关电缆电压试验中的“假击穿"现象探讨

在电缆电压试验中，经常会由于“假击穿"现象而造成误判，进而影响工 作的正常进行。为了深入了解，本文主要针对有关电缆电压试验中的“假击穿"现 象进行了简单分析和探讨。

高压耐压试验是保证电缆电压产品质量的一个关键环节，其检测结果，决定着 电压电缆的合格性。但是，在试验时，极易发生假击穿现象。因此，对有关电缆电 压试验中的“假击穿"现象探讨有其重要的现实意义。

一、“假击穿"现象发生机理

击穿机理从微观角度来分析：在低电压时，如 1000V 时，电流过大甚至在击穿 碳化以后就会变成导体，尤其是在绝缘工具的高压耐压实验，持续增加电压到它耐 受电压的 1.5 到 2 倍，在这个过程中如果听到啪的一声放电的声音，就是被高压击 穿，断电以后你会看到被测物上有一个或几个针眼大的圆眼儿，这就是击穿的真接 表现。另外，高电压致使绝缘体的原子重新排列，绝缘材料的原子是由原子核和电 子组成且保持一定的稳定性，外加电压达到一定值时，会夺取原子外部电子，改变 其电子排布，破坏其稳定性，形成击穿。

在电缆电压试验中，经常会由于“假击穿"现象而造成误判，为此，我们在这 里简单说明一下“假击穿"现象发生机理：

由于电线电缆是有一定的电容的。

根据以上图示可以知道，该电容有两个电极，一般而言，造成“假击穿"的现 象的原因主要有以下两种情况：一方面，是由于在通过电流较大时，随外加反向电 压增加，使内部电场过强，破坏共价键而把电子强行拉出，产生大量的电子空穴 对，使少数载流子急剧上升而击穿，从而发生假击穿现象，另一方面，是由于高压 试验时，设备的动作电流较小，强电场使电子高速运动与原子碰撞，产生新的电子 空穴对，连锁反应引起载流子数目剧增而假击穿，因此，在试验时，为了避免对假 击穿的误判，需要调整电流的数值。

二、假击穿故障分析

首先，在高压试验时，可能在电源和电压的作用下，某些部件无法启动，而且 发生了假击穿现象。如 220v 下，在接通电源后，用万用表测得 5v 待机电源电压正 常，开关线和电源线以及电压正常，无法启动，再接上调压变压器，调到 110v， 电源启动，12V，5v，3.3v 电压正常，接上电阻测试，带负载能力也没问题。说明 电源大部分是好的，接着慢慢提高电压，在达到到了 170v 左右，电源自己关闭， 重复多次，发现电源只能运行于 100v-170v，这极有可能是由于电源的问题所造成 的。

其次，在主控的供电正常的情况下，也可以是由于监控故障，保护器发生了故 障，为此，需要测量一下主控装置是否正常，然后换掉光耦，检查芯片及其周边的 电容，同时，测一下主开关管，进而来确定是否为假击穿。

第三，除了要检查串联开关电源以外，还要去掉假负载接高压包开机,可控硅 又击穿,开机瞬间主电压升高到 160 伏,判断是否正常，如果不正常，需要进行检 修。在具体实施时，从以下方面入手：一、接假负载开机监测 15 分钟,主电压保持 在 120 伏不变,但接入高压以后,主电压马上升高,可知这不是开关电源的问题，可 以推断是由行输出部分的故障，同样，也包括行输出变压器；二、查行变各脚是否 脱焊，行管各极电压是否正常，逆程电容有无击穿或变值，视放电路聚焦和控制电 压。

此外，对电源管击穿现象进行检查，换后接假负载，然后调整电压输出的电位 器，检查主电源电压是否有变化，若是有变化，查驱动总分，若是没有变化，查稳 压部分，同时，检修电源时，最好接一个调压器，换开关管后，用调压器把电压调 到 100V 左右，将电压渐渐渐地调高，看电源是否能够正常工作，换掉电源，进行 确定假击穿现象。

三、电线电缆试验

1.电容估算与确定

在电线电缆试验时，整个模块的电容估算与确定是一个非常重要的问题。一般 通过万用表测试，并且要根据电路图进行精确的计算，但是一定要在保证知道内部 电路的前提下，去估算，以保证估算的正确性。在电缆线路中，电容电流估算主要 通过以下公式来完成：

IC=0.1UeL 其中，Ue 是相电压（KV） L 是长度（公里）

电机的启动电容容量大小,有经验公式可供估算。在这里所指的经验数据我们 通过举例说明：电机不超过 200W,启动电容不会超过 100uF,如果运转电容,可以选 择若干个数值通电试验，以确定哪个电容的容量下整机电流最小,则该电容的容量 就是最佳数值。当然还要结合电容容量的经验计算公式来进行验证，从而保证其结 果的可靠性。

电容器的容量可以通过 C=35000I/2PUfcos&算出，如：

I=250W/220V=1.2AC=35000x1.2/2x1x50x220X0.8=24uf，所以，可以选择 350V30uf 的电容，而工作电容 C1=1950×IN/U1/COSφ，在起动电容时，一般为工作电容的 1-4 倍，可根据起动时负载大小来选。一般 1kW 以下不加起动电容，直接加工作电 容就可以。

另外，在实际应用中，由于电缆的型号不同，再加上电缆之间并不是一条线相 连，而是有分支的树状连接起来，为此，在计算电容电流时，需要对整个线路的结 构图进行分可析，从而确定计算结果。但是好使这样，电容的计算结果准确性也不 够，只是属于估算，要想确切掌握电容的大小，实测是好方法；在计算时一定 要将系统内所有电缆的长度加起来，两根或多根并列运行的电缆，要按两根或多根 统计，通过正确估算电容，正确判断假击穿现象。

2.动作电流选择与控制

动作电流的选择与控制是电线电缆试验的一个关键环节。试验设备限定动作电流是 可调的，有 100mA、300mA、500mA，对应的不动作电流，其对应不同的电阻值。假 如设备的额定工作电流为 75A，试验设备限定动作的动作电流应该如何选择，具体 可以从以下方面入手：

首先，由于电线电缆允许的载流量是电线电缆在特定环境温度（25 摄氏 度）、没有穿管、温度没有升高的条件下的允许载流量。例如 16 平方毫米的铝 线，它允许的载流量最大可以达到 80A，但是在实践中，一旦当环境温度超过 25 度，那么就要降容使用，乘以系数 0.9，这时候允许的最大载流量只有 80×0.9＝ 72A，若是发生击穿，那么就要乘以系数 0.8，那么这时就是 80×0.8＝64A，如果 温度又提高，又发生击穿，那么就要乘以 0.9×0.8，那么载流量就是 80×0.9× 0.8＝57.6A。因此，要考虑实际使用过程中，环境温度及线路铺设的情况，要保证 有足够的余量，避免电线电缆出现过度使用，提前老化，避免假击穿现象。

其次，正好我们所知，变频器输出给点击的电流是设备所带负载的大小确定 的，若输送带负载是恒转矩负载，不论点击的转速多大，其电流基本不变，转速 高，输出功力高，转速低，输出功率低。随着电流加速，相应提高频率和电压，起 动电流被限制在 150%额定电流以下。与此同时，对于启动电流的限定，随电压增 加应该有所下降，若是负载不变，电流设定在 150%额定电流即可，通过这种方法 来控制假击穿现象的发生。