產(chǎn)品名稱：工頻擊穿電壓|電氣強度測試儀（計算機控制）

產(chǎn)品型號：ZJC-50E

符合標準：GB/T 1408.1-2016絕緣材料電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗；
GB/T 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；
ASTM D149固體絕緣材料介電擊穿電壓和介電強度的試驗方法；
GB/T 1695-2005硫化橡膠工頻擊穿電壓強度和耐電壓的測定方法；
GB/T 3333-1999電纜紙工頻擊穿電壓試驗方法；
GB/T 8815-2008 電線電纜用軟聚氯乙烯塑料標準；
GBT 12656-1990電容器紙工頻擊穿電壓測定法；
HG/T 3330-2012絕緣漆漆膜擊穿強度測定法；

九級安全保護：(1) 超壓保護；(2)試驗過流保護；(3)試驗短路保護；(4)安全門開啟保護；(5)軟件誤操作保護；(6)零電壓復位保護；(7)試驗結束放電保護；(8)獨立保護接地；(9)試驗完成后電磁放電

工頻擊穿電壓|電氣強度測試儀產(chǎn)品參數(shù)：

測試材料：絕緣材料類；

符合標準：GB/T1408.1-2016；IEC60243-1：2013；GB/T1408.2-2016；IEC60243-2：2013；ASTM D149；GB/T1695-2005；

可選配：高溫空氣中測試；高溫油中測試；

輸入電壓：220V   50HZ

電壓測量范圍：交/直流0-100KV     

電器容量（功率）：10KVA 

過流保護：1-30mA可調(diào)

升壓速率：0.1KV/S-3KV/S(無檔連續(xù)可調(diào))      

可試驗方式：交/直流試驗：1、慢速升壓  2、連續(xù)升壓  3、階梯升壓  4、瞬時升壓

電壓測量誤差：1%≤，（10%～100%）

耐壓時間： 0～12H可調(diào)（空載）

儀器尺寸（長寬高）：1720*1300*1800mm      

主機重約：600KG

與計算機通訊：無線藍牙連接；0-20米；

接地要求：儀器必須接地，接地電阻小于4Ω，接地棒深度1.5-2米。

電氣強度的定義: 擊穿電壓比上擊穿樣品的厚度等于樣品的電氣強度 .

電氣強度測試又稱耐壓測試。簡單點說，任何電氣設備都有一個絕緣等級，不同額定電壓的絕緣等級不一樣。當超過一定電壓等級后，設備的絕緣就會被擊穿。電氣強度測試就是看在給被測設備加一定的高電壓（可以參考IEC標準或者國標），看是否會導致?lián)舸Ｈ绻粨舸瑒t通過，擊穿則說明不合格。一般在設備出廠前做這個試驗，在現(xiàn)場可能僅僅是搖絕緣就可以了。另外，該試驗是破壞性試驗，一旦擊穿，不可修復。電氣強度測試又稱耐壓測試，是圍繞絕緣材料被擊穿后呈現(xiàn)出導體特性的特點，考察相關電參數(shù)的變化特征，以此判定絕緣材料是否被擊穿。

介電強度的測試：

大多數(shù)高分子材料在一定電壓范圍內(nèi)是絕緣體，但是隨著施加電壓的升高，性能會逐漸下降。電壓升到一定值時變成局部導電，此時稱為材料的擊穿。

定義:介電強度：試樣擊穿時,單位厚度承受的擊穿電壓值，單位為kv/mm或Mv/m。有時也稱為電氣強度或擊穿強度。通常介電強度越高,材料的絕緣質(zhì)量越好：Eb＝Ub/h.

Eb表征了材料所能承受的最大電場強度，是高聚物絕緣材料的一項重要指標。聚合物絕緣材料的 Eb 一般為107V/cm左右。

繞組線擊穿電壓試驗儀檢定裝置

繞組線擊穿電壓試驗儀主要用于檢測漆包繞組 線的各項性能指標，從而判斷漆包繞組線的質(zhì)量是 否符合相關標準和質(zhì)量技術性能要求。國內(nèi)計量技 術機構通常對其試驗電壓、擊穿動作電流、升壓速 度等參數(shù)進行檢定，其中升壓速度參數(shù)對于繞組線 擊穿電壓試驗儀尤為重要，因為檢定時繞組線是否 被擊穿，不僅與承受的電壓值有關，還和升壓速度 密切相關 [1]。目前，計量技術機構檢定升壓速度參數(shù) 時，基本采用高壓表測量電壓，秒表測量時間，然 后將兩者相除，最后得出升壓速度[2-4]。這種檢定方式， 因需要通過檢定人員啟停秒表來測量時間，得到的 升壓速度數(shù)據(jù)的不確定度相對較大，從而使檢定出 的升壓速度數(shù)據(jù)可信程度降低。此外，檢定多個參數(shù)， 需要攜帶操作多種設備，給現(xiàn)場實際檢定帶來不便， 檢定效率較低。因此，研制出一種專門用于檢定繞 組線擊穿電壓試驗儀（簡稱試驗儀）的裝置，對試 驗儀量值溯源、繞組線產(chǎn)品質(zhì)量提升很有意義。

1? 檢定裝置的設計原理

檢定裝置的主要功能包括試驗電壓、升壓速度、 擊穿動作電流、電壓持續(xù)時間。總體設計原理如 圖 1 所示。高壓分壓通過電壓處理單元后送至微 控制單元（MCU），這些信號經(jīng)過 MCU 處理，通過 相關算法，計算出電壓有效值，至顯示屏顯示。電 流通過電流處理單元后送至 MCU，這些信號經(jīng)過 MCU 處理，通過相關算法，計算出電流有效值并至 顯示屏顯示，同時在內(nèi)置存儲器中保存并至顯示屏 顯示這個過程中最大值（擊穿電流值），從而達到擊穿電流的保存功能。通過電壓測量過程中采集到的 電壓信號控制 MCU 計時器進行工作，從而計算出升 壓時間、電壓持續(xù)時間。

2? 檢定裝置技術指標

根據(jù)繞組線擊穿電壓試驗儀計量性能要求，標 準器需要滿足技術指標包括 [5] 交流電壓測量范圍： 0 ～15 kV，準確度等級：0.5 級；交流電流測量范圍： 0 ～ 20 mA，準確度等級：0.5 級；電壓持續(xù)時間測 量范圍：1.00 ～ 999.99 s，最大允許誤差：±（0.5% ±2 個字）；升壓速度測量范圍：20 ～ 500 V/s，最 大允許誤差：±2%。

3? 主要功能模塊

3.1 試驗電壓

試驗電壓為高壓值，其原理如圖 2 所示。繞 組線擊穿電壓試驗儀輸出高壓經(jīng)分壓器，變?yōu)檩^易 測量的電壓信號，經(jīng)信號處理及采樣保持后送至模 數(shù)轉換器進行模數(shù)轉換，MCU 讀取數(shù)字量進行計 算和處理，最后通過顯示電路顯示測量結果。具體 過程為高壓分壓模塊采用高穩(wěn)定低電壓系數(shù)定制電 阻（STG45）作為高壓分壓模塊的上段，高壓分壓模塊的下段由精密電阻、高精度放大器（OP07）及 電子開關組成。通過 MCU（STM32F103C8）控制電 子開關的通斷來控制分壓比。分壓后的低電壓經(jīng)過 由放大器、精密電阻和電子開關組成的可控放大電 路使其電壓工作范圍為 0.6 ～ 2.1 V。通過 MCU 的 邏輯信號切換不同的量程。模數(shù)轉換采集模塊由 芯片（AD7402）及周邊電路組成。通過 MCU 控制 AD7402 的數(shù)據(jù)采集，并控制串口顯示屏，顯示測量 數(shù)據(jù)。

3.2 升壓速度

3.2.1 升壓速度硬件

升壓速度硬件的原理在進入 MCU 前與試驗電壓 硬件是一樣的，不同的是通過模數(shù)轉換采集模塊送 入 MCU 的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后和設定的值進行比較，如 這個數(shù)據(jù)值達到設定值，MCU 啟動內(nèi)部計時器進行 計時，并且同時將這個數(shù)據(jù)保存到內(nèi)置存儲器。當 MCU 判斷來自模數(shù)轉換采集模塊 3 個采樣周期內(nèi)的 數(shù)據(jù)都在設定的閾值區(qū)間內(nèi)，MCU 計時器停止計時 并保存此時的電壓數(shù)據(jù)至內(nèi)置存儲器。MCU 通過提 取內(nèi)置存儲器及計時器數(shù)據(jù)來計算升壓時間。

3.2.2 升壓速度軟件

升壓速度程序控制流程如圖 3 所示。定時器以 穩(wěn)定電壓時間閾值的三分之一時間間隔判斷電壓是 否大于設置的升壓啟動電壓值。定時器以穩(wěn)定電壓 時間閾值的三分之一時間間隔判斷連續(xù)的 3 個電壓 值差是否小于升壓穩(wěn)定電壓值。當被檢試驗儀發(fā)生 故障，電壓無法穩(wěn)定時，超過穩(wěn)定電壓時間閾值時 結束此次控制流程。檢定裝置的設置界面，需要設 置 3 個重要參數(shù)，1）升壓啟動電壓值：被檢試驗儀 升壓時觸發(fā)計時器的電壓閾值；2）升壓穩(wěn)定電壓范 圍：被檢試驗儀電壓升到一定值時的允許波動范圍； 3）穩(wěn)定電壓時間閾值：采用穩(wěn)定電壓的周期時間。 針對通過間隔時間多次采樣難以判定升壓速度穩(wěn)定 點時，添加了一個預設穩(wěn)定電壓值來輔助判斷。通 過這 3 個功能設置，可以實現(xiàn)升壓速度的準確計量。

3.3 擊穿動作電流

電流輸入必須經(jīng)過一個采樣電阻網(wǎng)絡，如圖 4所示。電流通過輸入端子進入電流采樣單元后，經(jīng) 過采樣電阻 R1、R2 產(chǎn)生一個電壓。當輸入的電流 為 0.02 ～ 4 mA 時，電子開關 K1、K2 為默認狀態(tài)， R1 兩端的電壓通過電子開關送入放大電路后，由模 數(shù)轉換采集模塊送入 MCU 處理；當輸入的電流為 4 ～ 400 mA 時，電子開關 K1、K2 動作，R2 兩端的 電壓通過電子開關送入放大電路后，由模數(shù)轉換采 集 模 塊 送 入 MCU 進 行 處 理。 圖 4 中 D1、D2、D3、 D4 由多個二級管串聯(lián)而成，通過二級管的節(jié)電壓來 確保輸入電流不能過大。當輸入電流過大，會在采 樣電阻 R1、R2 上形成一個大于二極管節(jié)電壓的電壓， 并且這個電壓會導致二極管組正向?qū)ǎ_到保護 采樣電阻 R1、R2 及后級放大電路的目的。采樣電阻 由多個精密電阻組成，主要考慮電阻的功率及穩(wěn)定 性。通過模數(shù)轉換采集模塊的電壓反饋至 MCU，從而控制相應的電子開關，切換放大器的放大倍數(shù)， 達到切換量程的目的。經(jīng)過上述兩個階段后的電壓 分別送入模數(shù)轉換采集模塊，最后經(jīng)信號處理器處 理后顯示對應的電流。