耐电压击穿（电气介电强度）试验设备的五个重要系统组成部分？

更新时间：2025-12-04 点击次数：33

一、高压电源系统

1. 高压变压器：通常为油浸式或干式试验变压器。其功能是将输入的低压工频电压（如220V/380V AC）按固定变比升压至zui高输出电压（如50kV, 100kV, 150kV甚至更高）。

2. 调压装置：位于变压器的低压输入端，用于平滑、连续地调节输入电压，从而控制高压输出的幅值。主要类型包括：

自耦调压器：传统机械式，成本低，但调节线性度和自动化程度有限。

电动发电机组（M-G Set）：提供纯净、稳定的正弦波，但体积大、效率低。

电子式调压系统（如SCR可控硅调压或IGBT逆变调压）：现代主流方案。通过数字信号控制功率器件，实现高精度、无级、快速的电压调节，易于集成自动控制，且波形畸变小。

3. 高压整流与滤波单元（仅用于直流击穿试验）：

高压硅堆整流器：将交流高压转换为脉动直流高压。

滤波电容与电阻：组成RC滤波电路，对脉动直流进行平滑，以获得纹波系数符合标准要求的稳定直流高压。

二、试验腔体与电极系统

1. 试验腔体（试验箱）：

功能：为测试提供安全、封闭的物理空间。通常由接地的金属屏蔽层构成，以抑制电磁干扰和电弧对外辐射。

附属系统：

温度与气氛控制单元（可选）：内置加热器、测温传感器及气体进出口，用于在非环境温度或特定绝缘气体（如SF₆、氮气）条件下进行试验。

安全联锁装置：与门开关联动，开门时自动切断高压并接地，确保操作者安全。

观察窗与照明：便于观察试验过程。

排气与排烟通道：用于排出试样击穿时可能产生的烟气。

2. 电极系统：

上电极（高压电极）：与高压输出端连接，施加试验电压。通常设计有调节机构，可在装样后轻缓、垂直地压在试样表面，保证接触压力恒定、可重复。

下电极（接地电极）：安装在接地的试样台上。

电极规格与材质：严格遵循标准规定（如IEC 60243-1），常见的包括：

等径圆柱电极（用于薄膜/薄片）：Φ25mm或Φ6mm的黄铜或不锈钢电极，边缘倒圆。

球电极与板电极（用于漆膜、固体）：如Φ20mm球对Φ75mm板。

锥形电极（用于漆包线）。

电极的材质、尺寸、表面光洁度及与试样的接触方式，必须确保电场分布符合标准模型，避免边缘放电。

三、 检测与测量系统

1. 高压测量单元：

高压分压器（电阻分压器或电容分压器）：串联于高压回路与地之间，将kV级的高电压按已知比例（如10000:1）转换为低压测量信号（通常为0-10V）。其精度、线性度和温度稳定性是保证电压测量准确度的关键。

峰值电压表或真有效值仪表：用于读取分压器输出信号，直接显示高压侧的电压值。

2. 击穿判定与电流检测单元：

限流电阻：串联在高压回路中，用于限制试样击穿瞬间的短路电流，保护变压器和设备。

击穿检测电路：核心功能部件。通过监测回路电流的突变（例如，当电流超过预设阈值，如10mA）或试样两端电压的骤降，来灵敏、快速地判定击穿事件的发生。一旦判定击穿，立即触发保护动作。

3. 安全接地与放电装置：

自动接地继电器：在击穿发生、试验结束或紧急停机时，自动将高压输出端迅速切换到接地状态，释放存储的电荷。

放电棒（手动安全设备）：用于在打开试验腔体前，人工对可能残存电荷的部位进行强制放电。

四、控制系统与数据采集系统

1. 主控制器（PLC或工业计算机）：

功能：执行预设的试验程序（如升压速率、阶梯模式）、接收测量信号、进行击穿判断、控制保护动作（切断高压、接地）、管理安全联锁逻辑。

2. 人机界面（HMI/触摸屏）：

功能：提供参数设置（电压上限、升压速率、电流阈值等）、试验模式选择、实时曲线显示（电压-时间曲线）、状态监控、报警信息提示等交互功能。

3. 数据采集与处理单元：

功能：高速采集击穿瞬间的电压值（击穿电压），自动记录并存储。可计算和导出统计结果（如平均值、标准差、威布尔分布参数等），并生成标准格式的测试报告。

五、安全防护系统

1. 电气连锁：如前所述的门开关连锁、高压接地连锁。

2. 过流与过压保护：电子电路实时监测初级电流和输出电压，超过安全设定值时立即切断电源。

3. 零位启动保护：确保每次试验开始时调压器处于零电压位置，防止突然施加高压。

4. 声光报警：在设备运行、击穿发生、故障时提供明确的视听警示。

5. 物理屏蔽与安全距离：整个高压回路和试验区域被充分屏蔽，并保持足够的绝缘距离和爬电距离。