塑料薄膜耐压击穿测量仪

输出电压：

AC:0.05-5.00 DC:0.05-6.00

升压速率：

1V-5KV可调

规格重量：

450*350*122mm；15KG

1、 概述

塑料薄膜耐压击穿测量仪（ZJC-5H）是一款采用高速MCU和大规模数字电路设计的高性能安全测试仪。输出电压升高和降低。输出电压的频率安全由单片机控制，可实时显示击穿电流和电压值，并具有软件校准功能。配备PLC接口、RS232C、RS485、USB设备、USB主机接口，可方便地与计算机或PLC结合，组成综合测试系统。可快速准确地对家用电器、仪器仪表、照明电器、电热电器、电脑、信息机等进行全面的安全测量。

2、 参数设置

耐压、击穿测试

输出电压（KV）：AC:0.05-5.00  DC:0.05-6.00

升压速率：1V-5KV可调

试验方式：快速或慢速升压、耐压试验

测试精度：±（2.0%设定+2V）

输出精度：±（2.0%设定+5V）空载

测试电流（mA）：AC:0.001mA-20mA  DC:0.1uA-10mA

测试精度（设定误差）：±（2.0%读数+5个字）

绝缘测试

输出电压（KV）：DC:0.05kV-5.0kV ±（1%+5个字）

测试精度：±（2.0%设定+2V）

电阻测试范围：0.1MΩ-100GΩ

测试精度：≥500v  0.10MΩ-1.0GΩ  ±5% 1.0G-50.0 GΩ ±10%

50.0 GΩ-100.0 GΩ±15%

<500V 0.20MΩ-1.0GΩ ±10% 1.0GΩ-10.0GΩ

无精度要求

放电功能：测试结束后自动放电

电弧侦测：电流测量范围（1mA-20mA）

测试时间：0.1S-999.9S

输出频率：50Hz/60Hz

输入特性：115V/230V±10%   50Hz/60Hz

测试报警：蜂鸣器、液晶显示、FAIL指示灯

键盘锁定：独立键盘锁定键

屏幕尺寸：5寸TFT液晶

通讯接口：HANDLER、RS232、RS485、USBDRV（电脑接口）、USBHOST(U盘接口）

电压上升时间：0.1S-999.9S

测试时间设定（AC/DC）：0.2S-999.9S

电压下降时间：0.1S-999.9S

等待时间：0.2S-999.9S

储存器：16M flash、每个文件可储存20个测试步骤

外形尺寸(DxWxH)：450*350*122mm

重量：15KG

标配配件：测试夹、接地夹、十字无控高压棒、电源线、RS232串口连接线

选配配件（整套）：16G U盘(含上位机软件)、RS232转USB连接线、USB转方口连接线、GB/T1408测试电极、GB31838测试电极等

3、 测试材料及范围

*元器件：二极管、三极管、高压硅堆、各种电子变压器、连接器、高压电器。

*家用电器：电视、冰箱、空调、洗衣机、除湿机、电热毯、充电器等。

*绝缘材料：热缩套管、电容薄膜、高压套管、绝缘纸、绝缘鞋、绝缘橡胶手套、PCB线路板等。

*仪器仪表：示波器、信号发生器、直流电源、开关电源等整机。

*照明电器：镇流器、路灯、舞台灯、手提灯等。

*电热器具：电钻、手枪钻、气刀、磨床、磨床、电焊机等。

*电线电缆：高压线路、封闭电缆、电缆、硅橡胶电缆等。

4、性能特点

1）、交/直流耐压功能采用DDS数字信号合成技术，产生准确、稳定、纯净、低失真的波形。

2）、可调高压上升和下降时间，满足不同测试对象的要求，具有电弧检测功能，测试结果可同时保存。

3）、具有双频综合测试，频率范围50Hz、60Hz人性化操作界面，支持数字键输入、拨盘输入，操作更简单。

4）、完整的操作帮助提示，可有效提高用户效率，支持字符文件名输入，文件名大长度为12个字符。

5）、测试步骤与系统状态信息同步显示，便于了解测试步骤详情及测试过程中的系统状态。

6）、中英文双语操作界面，适应不同用户需求，支持大容量存储。适应不同的测试应用要求。

5、研究变压器油击穿电压试验问题

在交流电场下，变压器油纸绝缘电压一般按照电容分布；直流电压下，一般按照电阻分布。在极性反转电压下，既有长时间的直流电压维持，又有极性反转的过程，因此，电压分布关系要相对复杂。有必要对变压器绝缘在该电压下的击穿特性和击穿机理进行深入研究。

1实验方法

1.1实验模型

实验模型如图1所示，包括高压电极、低压电极、屏蔽电极和绝缘支撑。高低压电极的直径为90mm，导角的半径为15mm，高度为50mm。屏蔽与低压电极间隙为2mm，高度为20mm避免了绝缘支架漏电流对电流测量的影响。电流测量在低压电极与屏蔽之间通过屏蔽电缆引出来获得。实验模型放置在一个绝缘筒油箱中，其中充满被实验的变压器油，高低压电极之间的油隙为试样。

1.2

实验装置

实验装置如图2所示，包括正极性直流高压发生器、负极性直流高压发生器、保护电阻、烘箱、实验模型和微安表。极性反转靠正负极性直流高压发生器之间的转换开关控制。

1.3实验过程

变压器油试品首先经过脱水、脱气处理，使含水量小于l0ppm，交流击穿电压大于60kV，90℃时介质损耗小于0.4%，可以看成工程纯净变压器油。处理后的变压器油放置在烘箱中恒温。

参照实验标准，根据击穿实验的要求，本文设计了实验方案，施加电压过程如图3所示。对每个样品实验，电压施加到-V1，后开始记录实验时间。从每个电压持续时间开始时刻算起，取小20s间隔记录实验电压与电流数值，一直到样品击穿。更换新变压器油样品，重复进行实验。

2实验结果

2.1不同油隙实验

油隙取6mm和8mm，每个油隙样品个数为10}在室温20℃下进行了极性反转电压实验。对每个间隙，都得到了10个击穿电压值，把它们(实点)标注在不击穿时施加电压过程曲线(细线)上可以得到击穿电压位置的分布情况，如图4所示。取10个样品中击穿电压相对较高的5个样品的电流作算术平均，平均电流变化曲线如图5所示。经计算，6mm油隙的击穿场强jue对值的平均值为8.33kV/mm

8mm油隙为8.9kV/mm。

图4可以说明，在20℃温度下，2种油隙的击穿没有发生在极性反转位置;随油隙距离增大，击穿电压升高。计算的击穿场强数值也出现了升高。图5可以说明，2种油隙平均电流变化规律一致，同一电压下，电流出现了明显从暂态到稳态的变化过程。

2.2不同温度实验

取油隙为8mm，在20℃、40℃、60℃、80℃和100℃5个温度点下，进行了极性反转电压实验，对每个温度点下样品个数为10。击穿场强jue对值与温度关系如图6所示。对每个温度点下的10个击穿电压值的分布情况如图7所示。

图6说明变压器油击穿场强与温度相关，在40℃以下时，随温度升高，击穿场强升高。在40℃以上时，随温度升高击穿场强下降，在40℃时出现了大值。由图7可见，击穿电压出现时刻的概率分布不同。低温时击穿电压不出现在极性反转位置，高温时击穿经常在极性反转位置;不论低温还是高温下，击穿出现在同极性电压升高位置概率高。

在各种温度下，油隙平均电流随施加电压升高而增大。在同一电压下，平均电流随温度升高而增大，而且都出现了从暂态到稳态的变化过程，这个过程的规律相差很大。低温时电流由小到大缓慢变化，高温时电流出现了过冲，电流由大到小变化。

3离子运动与击穿规律的讨论

3.1液体电导的一般规律

作为弱极性介质，变压器油的电导一般为杂质电导。在弱电场下，杂质分子仅有极少一部分由于热振动离解而形成的正负极性的带电离子，离解的正负离子相碰撞也能复合成中性分子。液体中的离子在松弛时间内与邻近的分子束缚在一起，在某一位置作振动，而另一段时间因碰撞得到较大的动能超出邻近分子的束缚势垒时，与相邻的分子分开，迁移一个与分子尺寸可相比较的一段路径后，再次被束缚。在无电场时，离子沿各方向迁移几率相等，总体无离子电流。

3.2离子运动模型建立

从离子电导一般规律可以看出，正负离子的产生是分子热振动的结果，同时离子会复合成分子。在电场作用下，仅有一小部分过剩离子运动产生电导。由于离子的平均跃迁距离远小于极板之间的距离，所以过剩离子中的一小部分正负离子能够达到电极中和产生电极电流。

平衡(稳定)状态下，单位时间内离子数应该满足以下等式：

热离解离子数=复合离子数+中和离子数。

在单位时间内离子运动的平均距离为s，设电场间隙d为s的m倍，则暂态过程彻底完成需要m个单位时间。假设离子在所处的区域内均匀分布，则在di一个单位时间，热电离产生的浓度为n01，的离子，沿电场方向产生的过剩离子为△n1，这些过剩离子有s距离空间的离子能够达到极板，间隙内剩余(d-s>距离空间的过剩离子。在第二个单位时间内，会有相同浓度n01(di一个单位时间内的过剩离子与总离子数相比较可以忽略)的离子产生，沿电场方向也产生的过剩离子△n1，和相同距离s的位移，但与di一个单位时间不同的是，di一个单位时间内乘l余的过剩离子由于复合作用浓度下降到△n2同时也完成了s距离的移动。如次累计，当单位时间数增加到一定程度后，由于离子复合的作用，di一个单位时间离解的过剩离子己经不存在了，离子运动进入稳态过程。

正负过剩离子运动规律的差异会导致电场分空间非对称性;电场强度变化会导致过剩离子运动发生改变，通过弱场区域离子运动速度减慢，通过强场区的运动速度加快，也会导致电场改变，所以实际电场分布会有所差异。按照以上离子运动模型，极板电流及电场的分布与过剩离子的复合速度、离子运动速度(单位时间内离子运动的平均距离和极板间距有关。其他条件不变时，随温度增加，过剩离子复合速度和运动速度都增加，电场畸变减弱;其他条件不变时，电场强度增大，过剩离子运动速度与复合速度增加，电场畸变减弱。

3.3极性反转电压下的击穿规律

一般，击穿电压与电场畸变程度有关。电场畸变造成局部场强过高，引起局部放电或击穿，后导致整体绝缘击穿。相同温度和场强下，油间隙在一定范围内变化不会影响电极附近离子浓度分布，场强畸变变化不大，所以在极性反转电压下，击穿场强没有出现随油间隙增加而下降的“体积效应”现象。同极性电压升高瞬间使电场畸变，无论在低温还是在高温状态下，油隙击穿概率都提高。

在极性反转过程中，高温时离子运动速度快，受离子集聚影响，电极附近电场强度增大。所以，高温时击穿会常常发生在极性反转过程中。稳态时，随温度增加，离子运动和复合速度加快，电场畸变减弱。所以低温时更容易在稳态击穿。变压器油在极性反转电压下击穿的温度特性是以上3种情况共同作用出现的结果。