工作电气仪

树脂电气强度试验仪设备具有安全警告提示，在未关闭试验箱门时试验无法开始，且会弹出警告，在满度（即：高压变压器无输出）时会弹出警告，且试验过程中如果开门，试验会自动结束。树脂电气强度试验仪其工作原理是：把一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上，持续一段规定的时间，加在上面的电压就只会产生很小的漏电流，则绝缘性较好。程控电源模块、信号采集调理模块和计算机控制系统三个模块组成测试系统，带报警和时间控制功能。树脂电气强度试验仪主要适用于固体绝缘材料（如：塑料、橡胶、层压材料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘漆等绝缘材料及绝缘件）在工频电压或直流电压下击穿强度和耐电压的测试。广泛应用于电力电子行业、机械工业部、研究所、军工研究、绝缘材料生产单位的高电压击穿试验而设计制造的。树脂电气强度试验仪适用于连续均匀升压或逐级升压的方式，对试样施加交流或直流电压直至击穿，测量击穿电压值，计算试样的击穿强度，用迅速升压的方法，将电压升到规定值，保持一定的时间试样不击穿，定此时规定值为试样的耐电压值。树脂电气强度试验仪击穿及耐压试验升压速率：10V/S-5KV/S(此项满足最新标准里面极快速升压试验要求)；

提高固体击穿电压的方法：1.改进绝缘设计：◆如采取合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度能与共所承担的场强有适当的配合；◆改善电极形状及表面光洁度，尽可能使电场分布均匀，把边缘效应减到最小；◆改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电位差。2.改进制造工艺： 尽可能地清除固体电介质中残留的杂质、气泡、水分等，使固体介质尽可能做得均匀致密。这可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法来实现。3.改善运行条件： 如注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵蚀，加强散热冷却。4.参数介绍：1、输入电压：AC220V 50Hz 2、输出电压：AC：0～150kV； DC：0～150kV3、输出功率：15kVA4、测量范围：AC15～150kV； DC15～150kV5、测量误差： ≤2％6、升压速率： 0.5kV/s～10kV/s7、耐压时间：0～8H8、漏电流： 1～30 mA可由计算机软件自由进行设定9、电源 ：交流220V±10%的单相交流电压和50Hz±1%的频率10、试验环境温度：15 ～ 30℃，相对湿度：0～85%能够稳定运行。11、外形尺寸长×宽×高：1980mm×1220 mm×1750mm（参考）12、设备自重：1500Kg（参考）13、接地要求仪器需要单独接地，接地附合国家标准要求，金属棒深埋地下至少要1.5米以下14、型号：ZJC-150kV绝缘的老化：电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于受到各种因素的长期作用，会发生一系列不可逆的变化，从而导致其物理、化学、机械和电气等性能的劣化，这种不可逆的变化称为绝缘的老化。促使绝缘老化的因素：（1）物理因素：电、热、光、机械力等；（2）化学因素：氧气、臭氧、盐雾、酸、碱、潮湿等；（3）生物因素：微生物、霉菌等。1、环境老化也称大气老化，包括光氧老化、臭氧老化、盐雾酸碱等污染性化学老化。对有机绝缘物，环境老化尤为显著。太阳光到达地面时，紫外光辐射仍很强烈。若有机绝缘物吸收的紫外线能量大于其化学键的电离能，则键断裂，造成老化。当存在氧气或臭氧时，还会引发高分子的氧化降解反应，称为光氧化反应。在高压电气装置的某些部分，常存在不同程度的电晕或局部放电，此处的臭氧含量较高。臭氧与某些有机绝缘物相互作用，可生成氧化物或过氧化物，导致主键断裂，造成老化。含有酸、碱、盐类成分的污秽尘埃与雨、露、雪、霜结合对绝缘物有腐蚀作用。延缓环境老化的方法：改善绝缘材料本身的性能。如在材料中加光稳定剂（反射或吸收紫外线）、抗氧化剂以及使用防护腊等。此外应注意加强高压电气设备的防晕、防局部放电的措施。2、电老化电介质在电场的长期作用下，其物理、化学性能发生劣化，导致其耐电强度降低的现象，称为电老化。介质电老化的主要原因是介质中的局部放电。局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有：局部电场畸变。使局部介质承受过高的电压；带电质点撞击气泡壁，造成绝缘物分解；化学腐蚀。气隙电离产生O3、NO、NO2等气体，遇水会产生硝酸或亚硝酸，对绝缘材料和金属有氧化和腐蚀作用；在局部放电区，产生高能辐射线，引起材料分解；局部温度升高。造成热裂解，气隙膨胀而使固体绝缘开裂、分层、脱壳，且使该部分绝缘的电导和介质损耗增加。交流电压下：每半周至少发生两次局部放电。直流电压下：当气隙中的场强大于放电起始场强时，虽然也发生局部放电，但由此生成的正、负离子在电场作用下运动到气隙壁上形成与外施电场相反的空间电荷电场。空间电荷电场使气隙中的合成场强下降，放电可能熄灭。待气隙中的离子经过气隙表面的电导互相中和后，气隙中的场强又提高到放电起始场强，才发生第二次放电。由于气隙表面漏导很小，离子的中和需要较长时间（常以秒计），因此直流电压作用下局部放电的危害较交流时小。各种绝缘材料耐局部放电的性能有很大差别：云母、玻璃纤维等无机材料有很好的耐局部放电能力。旋转电机采用云母、树脂作为绝缘材料；有机高分子聚合物等绝缘材料的耐局部放电的性能比较差。由于各种上述原因，许多高压电气设备都将其局部放电水平作为检验其绝缘质量的重要指标之一。3、热老化在较高温度的长期作用下，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是电介质的热老化。温度越高，绝缘老化越快，寿命越短。介质的热老化过程：固体介质的热老化过程受热→带电粒子热运动加剧→载流子增多→电导和极化损耗增大→介质温度升高→加速老化液体介质的热老化过程油温升高→氧化加速→油裂解→分解出多种能溶与油的微量气体→绝缘破坏热老化的象征： 大多表现为介质失去弹性、变脆、发生龟裂，机械强度降低，也有些介质表现为变软、发黏、失去定形、液体酸价升高。同时介质的电气性能变坏。热老化的程度主要决定于温度及热作用的时间。为使绝缘材料有一个经济合理的工作寿命，应找出与之相应的最高允许工作温度。所谓最高允许工作温度，指绝缘即使持续地在此温度下工作，仍有一定的、经济合理的工作寿命。最高允许工作温度须经综合经济技术比较后才能大致确定。IEC将各种电工绝缘材料按其耐热程度划分等级，并确定各等级绝缘材料的最高允许工作温度，即：O (Y)级90℃、A级105℃、E级120℃、B级130℃、F级155℃、H级180℃、C级180℃。绝缘材料的使用温度超过规定温度，则劣化加速。热老化8℃规则：对A级绝缘介质，如果使用温度超过规定值8℃时，寿命约缩短一半。相应的对B级绝缘和H级绝缘则分别为10℃和12℃。4、机械老化固体介质在各种机械力的作用下会产生裂缝并逐渐扩大，从而导致介质的绝缘性能下降。若裂缝中发生局部放电，介质损坏速度加快。对于绝缘子来说，温度的突变也会产生内部应力。对于电机绝缘来说，机械力的作用对绝缘老化也有很大的影响。绝缘老化小结电气设备的使用寿命一般取决其绝缘的寿命，后者与老化过程密切相关。绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用，此外还有水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。各种原因同时存在、彼此影响、互相加强，加速老化过程。

ZJC-100KV电气强度测定仪器参数：1、设备输入电压：220V 50-60HZ (普通试验室电源均可兼容)2、试验电压方式：交流 0--100 KV ；直流 0--100 KV；型号：ZJC-100kV3、电器容量：10KVA 4、试验方法：0-100KV全量程可调 5、击穿及耐压试验升压速率：200V/S-5KV/S6、试验方式： 交/直流试验：1、匀速升压 2、阶梯升压 3、耐压试验7、过电流保护装置应有足够灵敏度以保证试样击穿时在0.1S内切断电源。8、漏电电流选择：1—100 mA可由计算机软件自由进行设定。9、本仪器采用先进的无触点原件匀速调压方式，淘汰同类产品中机械传动升压方式。10、支持短时间内短路试验要求。11、一次试验可以同时做5个试样。12、电压测量误差：≤ 2％13、试验电压连续可调：0-100 KV14、耐压时间设定： 0-6小时(可通过软件连续设定)15、九级安全防护措施： (1) 超压保护(2)试验过流保护 (3)试验短路保护(4)安全门开启保护(5)软件误操作保护(6)零电压复位保护(7)试验结束放电保护(8)独立保护接地(9)试验完成后电磁放电提高击穿电压的措施在高压电气设备中经常遇到气体绝缘间隙，为了减小设备尺寸，一般希望间隙的绝缘距离尽可能缩短。为此需要采取措施，以提高气体间隙的击穿电压。根据前述分析可以知道，提高气体击穿电压可能有两个途径：一是改善电场分布，使其尽量均匀；二是利用其他方法来削弱气体中的游离过程。改善电场分布又有两种途径；一种是改进电极形状；另一种是利用气体放电本身的空间电荷畸变电场的作用，以下介绍一些提高气体间隙击穿电压的方法。一、改进电极形状一般来说，电场分布越均匀，平均击穿场强也越高，因此，改进电极形状、增大电极曲率半径，可改善电场分布，提高间隙的击穿电压。同时，电极表面应尽量避免毛刺、棱角等，以消除电场局部增强的现象。高压静电电压表的电极就是电场比较均匀的电极结构的典型例子。如不可避免出现极不均匀电场时，则应尽可能采用棒一棒类型的对称电场。即使是极不均匀电场，不少情况下，为了避免在工作电压下出现强烈电晕放电，也必须增大电极曲率半径(改变电极形状)。高压套管的端部加设屏蔽罩(如图1-16所示)即是一例。二、采用极不均匀电场中屏障在电场极不均匀的空气间隙中，放入薄片绝缘材料(例如纸或纸板)，在一定条件下，可以显著提高间隙的击穿电压。所采用的薄片绝缘材料称为屏障。当屏障很薄，其本身的击穿电压很低时，同样存在屏障效应。屏障的作用和电压种类有关，以下分别讨论。(一)直流电压下屏障的作用 图1-17给出了直流电压下尖一板空气间隙中击穿电压和屏障位置的关系曲线。由图可知，间隙中加入屏障后，随着屏障位置不同，击穿电压发生了很大变化。由于尖电极的极性不同，屏障的影响也不同。1.尖电极为正极性设置屏障可显著提高间隙的击穿电压，这是由于屏障积聚空间电荷，改善了电场的分布。无屏障时，尖电极附近，正离子形成了集中的正空间电荷，它加强了前方电场，促进游离区向前发展，所以击穿电压较低。在间隙中放入屏障后，正离子将在屏障上积聚起来，并由于同号电有的推斥作用，将沿着屏障表面比较均句地分布开来，且在屏障前方形成了比较均匀的电场，从而改善了整个间隙中电场的分布，所以正尖一负板间隙中设置屏障可以提高间隙的击穿电压，而且屏障效应显然还和屏障位置有关。当屏障移近尖电极时，屏障和极电极间比较为均匀的电场区扩大，故间隙的击穿电压也随之上升。但屏幕离尖电极距离过近(d1过小）时，屏障上正电荷的分布将变得很不均匀，屏障前方又将出现极不均匀电场，造成了游离发展的有利条件，因而这时屏障效应又将随之减弱了。2.尖电极为负极性当尖电极具有负极性时，电子形成负离子，积聚于屏障上，同样在屏障前方形成了比较均匀的电场。所以在负极性下，设置屏障后，除了屏障过分靠近电极之外，由于情况类似，间隙击穿电压和屏障位置的关系曲线应该和正极性下的相近，如图1-17中实线所示。不同处在于，负极性下设置屏障后，在一定条件下反而可能造成更有利于击穿的条件。因为无屏等时，负离子扩散于空间，有一部分消失于电极，故影响电场分布的主要是正离子，它削弱了前方的电场，而有屏障后，其上集中了大量负离子，此时负离了将对电场分布起重要影响，它将加强前方电场，所以在屏障离开尖极一定距离后，屏障反而使间隙击穿电压降低。当屏障过分靠近尖极时，由于尖极附近电场很强，电子速度很高，可穿透屏障，故障上已不可能积聚大量负电荷。相反，屏障另一面的游离过程所造成的正离了将为屏障所阻挡，使障带正电，从而削弱了屏幕前方的电场。所以此时仍有相当的屏障效应.由图1-17可见，当屏障位于间隙中间一段范围内时，在不同极性下间隙的击穿电压彼此接近。可认为，这时整个间隙的击穿电压主要决定于电场相当均匀的屏障和板极间一段距离的击穿电压。均匀电场中空气的电气强度约30kV/cm.整个间隙的击穿电压可按UB≈30(d-d1)估计。由图1-17还可看出，当屏障离尖电极d1约为间隙距离d的15%~20%时，屏障对间隙击穿电压的提高效果最大。(二)工频电压下屏障的作用图1-18给出了工顿电压下尖一板空气间隙中设置屏障后的击穿电压曲线。工频电压下极不均匀电场中同样能形成大量空间电荷，故屏障同样具有积聚空间电荷，改善电场分布的作用。此外，如前所述，没有屏障时，尖一板间隙中工频电压下击穿是在尖电极具有正极性的半周内发生的。所以工频电压下，设置屏降可以显著提高间数的击穿电压。此外，雷电冲击电压下，设置屏障后，也有提高间隙击穿电压的作用，尖电极具有正极性时，屏障也可显著提高间隙的击穿电压。负极性时设置屏障后，间蒙的击穿电压和没有屏障时相差不多，由于雷电冲击电压的作用时间极短，故和持续电压下不同，屏障上来不及积聚起显著的空间电荷。所以，冲击电压下的屏障效应应该另有原因：有人认为，屏障妨碍了光子的传播，从而影响了流注的发展，提高了间隙的击穿电压：实验表明，当屏降有小孔时，在冲击电压作用下就不能提高间隙的击穿电压了。而在持续电压作用下，只要屏障不是过分掌近尖电极，屏障具有小孔，对其积聚空间电荷的作用影响很小，从而对屏障效应的影响也是不大的。综上所述，极不均匀电场中，在一定条件下可以利用屏障提高间隙击穿电压。但应指出，在均匀电场及稍不均匀电场中，因为这时击穿前没有电晕放电阶段，且击穿前间隙中各处场强都已达很高数值，所以屏障不能有积聚空间电荷而起改善电场的作用，也不能妨碍流注的发展，因而屏障起不到提高击穿电压的作用。三、采用高气压由巴申定律可知：当提高气体压力时，可以提高间隙的击穿电压值，这是因提高气压可以减小电子的平均自由行程，削弱游离过程，从而提高气体的电气强度。例如，大气压力下空气的电气强度仅约为变压器油的1/5～1/8，而提高压力至10-15atm(1atm=101.3kPa)后，空气的电气强度就和一般的液、固态绝缘材料如变压器油、电瓷、云母等的电气强度相接近了。压缩空气绝缘及其他压缩气体绝缘近来在一些电气设备(如高压空气断路器、高压标准电容器等)中已得到采用。采用压缩气体的缺点是对设备容器的机械强度及密封等方面的要求提高了，从面塔加了制造成本。在均匀电场中空气间隙击穿电压和压力及距离的乘积pd的关系见图1-19。由图可见，当间隙距离不变时，击穿中压随压力提高而很快增加，但当压力增加到一定值后，击穿电压增加的陡度逐渐减小，说明再继续增加压力效果不大了。均匀电场中提高气压后，击穿场强的提高遵循前述巴申定律，并且击穿场强大致和气压成正比，但是，巴申定律只是在一定的压力范围内才比较符合实际 大约从10atm压开始，实验结果和巴申定律的分歧就逐渐明显了。压力越高分歧越大。在大气压力下，击穿电压和电极的表面状态及材料关系不大。而在高气压下，实验表明，击穿电压和电极(主要是阴极)的表面状态有很大关系，电极表面不光洁，击穿电压将下降，分散性也大。在高气压下，电极材料对击穿电压也有影响，如不锈钢电极的击穿电压较铝制电极的要高。在不均匀电场中，提高气压后，间隙的击穿电压也将高于标准大气压力下的数值，但在高气压下，电场均匀程度对击穿电压的影响比在标准大气压下要显著得多，击穿电压将随电场均匀程度下降而剧烈降低，极不均匀电场中，当尖电极为正时，击穿电压随压力变化会出现极大值，即在压力较低时击穿电压随压力上升而增加，但压力超过某值后，击穿电压反而会下降，此后再随压力之增加而上升。在高气压下，湿度对击穿电压也有很大影响。在压缩空气中湿度增加时，击穿电压明显下降，电场不均匀，下降更显著。所以在高气压下，应尽可能改进电极形状，改善电场分布。气体要过滤，滤去尖埃及水分，如不可避免出现极不均匀电场时，应根据试验结果正确选择压力，以便取得提高气压的较大效益。四、采用高电气强度气体提高气压可提高击穿电压，但在气压太高时，密封比较困难，容器本身造价也较高，并且在10atm后，再继续增加气压效果不大。此外，由于压缩空气中含有氧，故在高气压下很易因击穿时的火花，引起绝缘物燃烧，可用氢、氮、二氧化碳等来代替它。近几十年来，发现许多含卤族元素的气体化合物，如六氟化硫(SF6)，氟里昂(CCI2F2)等，其电气强度比空气的要高得多，这些气体称为高电气强度气休。采用这些气体以后可以大大提高气休间隙的击穿电压或大大降低工作时气体的压力，表1-2给出了几种气体的相对电气强度。表1-2 几种气体的相对电气强度气体名称化学成分气体的击穿电压和空气的击穿电压之比二氧化碳CO20.9氮N21.0六氟化硫SF62.3~2.5氟利昂CCI2F22.4~2.6四氯化碳蒸汽CCI46.4卤放元素具有高电气强度的原因是：它们具有很强的负电性，气体分了容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞游离能力，同时又加强了复合过程。因为这些气体的分子量都比较大，分子直较大，故使得电子在其中的自由行程缩短，减小了碰撞游离的能力。对于高电气强度气体，还应满足以下要求：①液化温度要低；②具有良好的化学稳定性；③不易腐蚀设备中的其他材料；④无毒；⑤不会爆炸，不易燃；⑥在放电过程中也不易分解；⑦价格低廉。如四氯化碳蒸汽虽然电气强度很高，但液化温度过高，放电过程中能形成剧毒物质，故不能用作绝缘材料。目前工程上得到采用的是六氟化硫（SF6）。SF6除了其电气强度很高以外，还具有优良的灭弧性能，故很适合用于高压电器中，而且还发展成了各种组合的电气设备。即将整套送变电设备组成一体，密封后充以SF6气体，如全封闭组合电器、气体绝缘变电所、充气输电管道等，其优点是节省占地面积，简化运行维护等。图1-20给出SF6气体和空气、变压器油在工频电压下击穿电压的比较。由图可知，在3个大气压下SF6的电气强度约和变压器油相当。五、采用高真空从巴中实验知：提高真空也可提高击穿电压，因在空气极为稀薄时，电子的自由行程增大，引起游离的机会减少，在电力工程中，目前很少采用此方法，原因是难以保持真空。故只在特殊场合使用。真空也具有良好的灭弧能力(较SF6还好)，所以真空开关具有特别好的性能，但因制造困难。未能广泛使用。