桌上型控制介電擊穿試驗儀-PLC觸摸屏

ZJC-50kv-可定做不通電壓

一、概述：

   ZJC-50KV介電擊穿試驗儀器是根椐新頒布的國標GB/T 1408.1（等同于IEC60243-1）《固體絕緣材料電氣強度試驗方法 工頻下的試驗》。

   主要用于各種電氣用絕緣紙、薄膜、柔軟復合材料、樹脂膠及橡膠類、塑料類等絕緣材料的擊穿電壓和電氣強度測試。

二、功能特點：

1.主控制部分由西門子PLC和10寸步科觸摸屏控制，有電流和電壓的實時曲線描述功能，合閘、零位、升壓、降壓等監控功能，顯示直觀、操作方便；
2.采用*的數字濾波技術，避免了擊穿瞬間強烈放電干擾對試驗結果的影響，保證了試驗結果的準確性；

3.門連鎖開關采用24V安全電壓，安全可靠；

4.耐壓試驗時有自動穩壓功能（不受電網電壓波動影響）；

5.升壓速度從（0.01～5.00）kV/s無級可調。

三、主要技術參數：

四、結構與組成：

1.本系統由兩部分組成

（1）控制部分。擊穿儀主機內裝電氣控制系統，以控制高壓的升降、測量，試驗的啟動、停止，擊穿、閃絡的識別和跳閘保護，試驗終止的判斷，數據的顯示等。

（2）高壓試驗部分。由試驗變壓器、保護電阻、電極系統（可選配）等組成。

2.尺寸與重量

尺寸：約750 mm（深）×650mm（寬）×1200mm（高）

重量：約70kg

五、工作原理簡介：

本儀器由控制部分和高壓試驗部分組成。由PLC和觸摸屏控制整個儀器運行，其原理圖見附錄3。

在觸摸屏上設置界面設置好升壓方式、試驗電壓值、耐壓時間值，升壓速度確定后回到主界面，啟動運行后，PLC按預先設定的升壓方式和升壓速度控制步進電機，從而帶動調壓器升高試驗電壓，并同步測量試驗電壓，由觸摸屏顯示電壓值，并描繪出實時曲線。變壓器高壓端串聯一個保護電阻接到電極系統的上電極，施加到試樣上。

當試驗電壓達到預設值，保持耐壓時間（升壓方式為恒定耐壓）過后，試樣還未擊穿，系統自動降壓回零跳閘；若在升壓過程中試樣擊穿，過流繼電器將迅速切斷電路自動降壓回零，觸摸屏將保持擊穿試驗電壓值顯示。

六、面板控制功能介紹：

6.1、前面板：

（1）高壓指示燈。位于控制臺右側，此燈亮時表示已啟動，主回路接通，指示試驗變壓器已有電壓。

（2）紅色/黃色急停按鈕。位于控制臺右側，在緊急情況下按下此按鈕將切斷主回路電壓，此按鈕帶有自鎖功能，按下順時針旋轉可以解鎖。

（3）觸摸屏。位于控制臺中央，用于設置試驗參數，顯示測量值、描繪曲線、顯示狀態監控和按鈕操作等功能。

（4）電源開關。位于控制臺下邊，控制提供給控制部分和高壓試驗部分的電源緊急情況下可斷開此開關。

6.2、后面板：

（1）變壓器連接線。變壓器的輸入端和測量繞組線。

（2）220V電源針座（四芯航空針座）。連接電源線，提供控制部分和高壓試驗部分的電源。

（3）接地柱。使控制柜機殼、電源地線、濾波系統與接地系統（大地）相連。

（4）門聯鎖開關。連接門聯鎖裝置與控制部分主接觸器線圈。

6.3、觸摸屏主界面：

（1）升壓方式。按照GB/T1408.1標準要求，升壓方式快速升壓、恒定耐壓、逐級20s、逐級60s升壓方式，其中慢速和極慢速升壓選擇快速升壓方式，配合速度設置完成。

（2）試驗電壓。在快速升壓方式下，啟動后在升壓過程中擊穿電壓顯示值和實時電壓值同步顯示，當試品發生擊穿時，顯示擊穿電壓值；在恒定耐壓方式下，啟動后在升壓過程中擊穿電壓顯示值和實時電壓值同步顯示，當達到耐壓電壓值時，顯示的是大電壓值。

（3）升壓速度。顯示系統的升壓速度，逐級升壓時顯示無效。

（4）試驗電流。顯示的是系統運行的總電流值。

（5）試驗時間。在恒定耐壓、逐級60s和逐級20s升壓方式下起作用，當耐壓電壓值達到設定之后開始計時。

（6）狀態監控燈。

合閘：紅色表示合閘，灰白色表示分閘；

零位：紅色表示調壓器在下限位，灰白色表示不在下限位；

上限：紅色表示調壓器到上限位，灰白色表示不在上限位；

門鎖：紅色表示門是關閉的，灰白色表示門是打開的；

升壓：紅色表示步進電機正轉升壓，灰白色表示電機不在升壓狀態；

降壓：紅色表示步進電機反轉降壓回零，灰白色表示電機不在降壓狀態；

暫停：紅色表示步進電機處在暫停狀態，一般電機在電壓達到設定值或回到零位后會暫停，灰白色表示電機在運轉狀態；

（6）狀態指示燈。PWR表示觸摸屏的電源指示燈，亮表示電源正常；CPU表示觸摸屏運轉的狀態，CPU的閃爍頻率表示觸摸屏運行程序的多少；COM表示通訊，常亮表示正在和PLC高速通訊。

（7）啟動按鈕。在設置好試驗參數后，按此按鈕系統先自動清零各顯示數據和曲線，然后自動升壓。

（8）停止按鈕。按此按鈕后PLC將發指令切斷主回路。

（9）曲線圖。用以顯示實時電壓和電流的曲線圖，顯示的是當前時刻往*秒的電壓和電流曲線圖。

6.4、觸摸屏設置界面：

點擊右上角設置按鈕后進入設置界面（藍色背景界面）。

（1）升壓方式。點擊將顯示下拉菜單，可選擇快升、耐壓、逐級20、逐級60升壓方式。

（2）試驗電壓。快升方式時用于設置試驗的上限電壓值，電壓值的設置范圍為0.１-50.0kV；當在耐壓方式時設置的是耐壓電壓值；當在逐級20和逐級60方式時，設置的電壓值是級的電壓值。

（3）試驗電流。電流的設置值是過流保護閥值，用于設置當PLC測量到電流值超過此電流時，發出停止指令，電流值的設置范圍為5.0-50.0mA。

（4）升壓速度。用手觸摸顯示窗口跳出輸入鍵盤，輸入試驗所需的速度，速度設置值范圍為（0.01～5.00）kV/s，按enter確定輸入。

（5）設置時間。在耐壓方式下可以設置耐壓的時間，設定范圍1s～30min，逐級20和逐級60不需要設定耐壓值。

設置完成后點擊確定按鈕退出。

6.5、觸摸屏系統參數界面：

點擊左下角系統參數設置按鈕后進入系統監控界面。

（1）系統時間。輸入可修正當前時間。

（2）50kV線性。用于調整修正交流試驗下的試驗電壓值，具體修正舉例如下：標準分壓器顯示50.5kV，觸摸屏顯示50.0kV，顯示值偏小，相對誤差的計算應是50.0-50.5=-0.5，-0.5/50.5=-0.0099，偏小約1%，系數應修改為現有的倍率系數（例如是1.000）×（1+0.0099）≈1.010，將倍率系數1.000修改為1.010即可；再比如標準分壓器顯示49.5kV，觸摸屏顯示50.0kV，顯示值偏大，按照上述的計算方法將現有的倍率系數K（例如是1.000）×（1-0.0101）≈0.99，將倍率系數K1.000修改為0.990即可。

（3）100kV零點。用于修正電壓的零值，如標準器具的電壓值在30.0kV時對應的觸摸屏顯示值是30.2kV，標準器具的電壓值在80. 0kV時對應的觸摸屏顯示值是80.2kV，高量程和低量程時觸摸屏顯示值都高于標準值0.2kV，可將零點設置為-0.2，即可將數值修正后同標準器具值一樣。

（4）其余的參數設置請參考（2）和（3）。

（5）內存清除。當系統出現“Hmi Flash Full”時表示系統內存占有已接近滿，點擊此按鈕清除內存。

6.6、觸摸屏數據監控界面：

在系統參數界面點擊右下角狀態監控按鈕后進入數據監控界面。

數據監控界面一共有44個數值，數值1代表當前數據，數據2代表當前往前推60ms的數值，數據3代表當前往前120ms數值，數據4依次類推……，44個數據代表了近2.5秒采樣的電壓值。在樣品擊穿后，可以觀察樣品擊穿瞬間和之前的2.5秒內的數值，對比確定主控界面中的擊穿值是否正確。

6.7、PLC功能介紹：

（1）圖示中上排端子表示PLC的輸出端Q0.0～0.7和Q1.0～1.1，其中：

Q0.0——步進電機脈沖發生輸出端；

Q0.1——電機正反轉方向，高電平反轉；

Q1.0——是啟動指令發出端。

Q1.1——是停止指令發出端。

（2）圖中下排端子表示PLC輸出端I0.0～0.7，和I1.0～I1.5，其中：

I0.3——是電壓值的輸入端，為脈沖信號；

I0.4——是電流值的輸入端，為脈沖信號；

I0.5——表示門聯鎖開關狀態輸入端；

I1.1——表示下限位狀態輸入端；

I1.0——表示上限位狀態輸入端；

I1.3——表示主接觸器的合閘狀態輸入端；

（3）M和L+表示PLC的CPU工作電源輸入端；

1M和2M表示PLC的I/O口電源接地端；

1L+和2L+表示PLC的I/O口電源正端。

注意：如果I/O口處于運行狀態，相應的指示燈會亮。

七、線路聯接：

7.1、地線聯接：

1.警告！所有測試儀器必須可靠地連接地線以后方可通電運行。否則將危及安全。

2用4.0平方毫米以上的多股銅線（裸銅線）將控制柜后面板上的接線柱、變壓器接地端、油槽接地端、下電極、放電棒可靠地連接到實驗室的地排上（與大地相連）。

7.2、電源電纜聯接：

1.將隨機帶的電源電纜的航空插孔座插在控制柜后的電源針座上，擰緊。

2.使主電源開關處于斷開位置。 電源電纜的插頭應插到電網的插座上（暫不要插）。插頭及插座均為10A三爪扁孔，該插座的地線應可靠地連接到實驗室的地線上。電源的容量不小于220V，10A。應有相應的短路和過載保護措施。

7.3、高壓試驗變壓器的聯接：

1 將隨機帶的高壓試驗變壓器連接電纜一端的航空插頭座，插在控制柜后的大航空插孔座上，擰緊。

2 該連接電纜的另一端導線的連接：

線1（棕色）——接至高壓試驗變壓器的原邊繞組的輸入端，即a (小寫)端.

線2（黑色）——接至高壓試驗變壓器的原邊繞組的另一輸入端，即x (小寫)端.

線3（藍色）——接至高壓試驗變壓器的測量繞組的測量端（儀表端），即E (大寫)端。

線4（黃綠雙色）——接至高壓試驗變壓器的測量繞組的另一測量端（儀表端），即F (大寫)端。

3 將高壓試驗變壓器的高壓繞組端的低電壓端X（即高壓尾）、測量繞組的F (大寫)端及該變壓器的外殼接地端鈕均可靠地接地。

7.4、門開關的聯接：

1 將隨機所帶的三芯門聯鎖連接線，一端接門開關和聯鎖指示燈。                        

2 將該插孔插座插到控制柜后下面的電源連接面板中間的三芯小航空插頭座上。

7.5、試驗電極的聯接：

1 將保護電阻擰在試驗變壓器高壓端均壓罩的螺桿上。

2 保護電阻的另一端連接試樣上電極。

3 若試驗在油槽中進行，保護電阻上端接至油槽內部上電極的重錘上，油槽外殼和下電極接地。

警告！控制柜和高壓試驗變壓器之間一定要裝高2m以上的隔離鐵絲網，安裝門開關，并備有接地放電棒。鐵絲網、安全門和放電棒一定要接地良好。（隔離鐵絲網的要求見附錄2）。

八、使用步驟：

警告！所有試驗的電壓值均不允許超過本儀器試驗電壓值50kV。

1.檢查地線是否牢固可靠。

2.按條款7（線路聯接）將所有線路連接好，檢查無誤后，裝好試樣，撤去放電棒，關好安全門。

3.合上控制柜電源開關，若此時調壓器不在零位，它將自動回零，系統進入主控制界面。

4.實驗前開機預熱20分鐘左右。

5.試驗前必須進行過流跳閘功能調試，各功能正常后按照8.2～8.7程序進行試驗。

8.1、過流跳閘功能調試：

說明：試驗電流保護值分為硬件過流和軟件過流雙重保護。

（1）試驗電流軟件保護調節：在主控界面上點擊“設置”按鈕進入設置界面，在“試驗電流”框中輸入試驗電流的過流閥值。

（2）試驗電流硬件保護調節：以將試驗電流硬件保護值設置為10mA為例說明。

A 按照試驗要求將線路連接好；

B 將試樣兩端上下電極短接，模擬試樣破壞短路；

C 進入設置界面，將“試驗電流”框中輸入50mA，“設置速度”框中輸入0.1kV/s，“設置電壓”框中輸入50kV，“升壓方式”設置為“快升”，返回主控界面。

D 依次點擊“清零”、“啟動”，合閘升壓，觀察“試驗電流”值超過10mA是否跳閘，如果沒有跳閘，按“停止”按鈕。

E打開左側板，將下部的電流調節旋鈕調小，重復步驟D，若觀察“試驗電流”值低于10mA就跳閘，按“停止”按鈕，將后背板上的控制旋鈕指示值調大，重復步驟D，直到試驗電流值在10mA的時候跳閘；

F進入設置界面，將“試驗電流”框中恢復輸入原有的軟件過流保護值。

注意:硬件電流設置為10mA已經能滿足絕大多數絕緣材料的使用要求，無特殊情況不需要調整。

功能正常后就可選擇程序8.2～8.5的程序進行試驗。

8.2、快速升壓試驗：

1.檢查一下門是否關好，放電棒是否取下，急停按鈕是否按下。

2.在設置界面下升壓方式設為快升。

3.將電壓設置該量程的大試驗電壓50kV，根據經驗設置保護電流值。

4.根據預計擊穿電壓值，在升壓主界面上設定好升壓速度。

5.檢查確認無誤后，按啟動按鈕，控制柜內接觸器合上，高壓指示燈亮。調壓器自動旋轉，試驗電壓按設定升壓速度上升，試驗電壓顯示框顯示實時試驗電壓值，曲線圖描繪升壓全過程。

6.若在升壓過程中，未達到預設的大試驗電壓值試樣擊穿，過流繼電器動作，主接觸器跳開切斷主回路高壓部分，高壓指示燈滅，同時調壓器迅速回零位，試驗電壓窗口記錄顯示擊穿電壓值，并保持不變，曲線圖顯示此時高壓端的殘余電壓值的變化。

7.若電壓升至預設的電壓值還未擊穿，按下停止按鈕，主接觸器跳開切斷主回路高壓部分，高壓指示燈滅，同時調壓器迅速回零位，試驗電壓顯示電壓值，并保持不變，此時可以適當的提高預設電壓值，清零后，重復步驟4、5、6，直至擊穿。

8.試驗結束后，需要換取試樣，一定要確認高壓指示燈滅，調壓器已回零位，且試驗電壓顯示窗口和曲線圖上的紅色曲線顯示電壓降至安全電壓0V 左右，方可打開安全門，門打開瞬間，自動放電棒將高壓短路自動放電，為安全起見，請保持安全門處于開的狀態，可以用手握住放電棒底部，用放電棒的金屬部分接觸上電極、試驗電壓輸出端進行放電，并將放電棒掛在上電極上，然后進行換取試樣。

9.試樣換取完畢后，重復以上步驟。

8.3、恒定耐壓試驗：

1.檢查一下門是否關好，放電棒是否取下，急停按鈕是否按下。

2.在設置界面下將升壓方式設為耐壓。

3.將設置電壓設定好耐壓值，根據經驗設置保護電流值。

4.在設置時間設定好耐壓時間值。

5.在升壓主界面上設定好升壓速度。

6.檢查確認無誤后，按啟動按鈕，控制柜內接觸器合上，高壓指示燈亮。調壓器自動旋轉，試驗電壓按設定升壓速度上升至預設好的耐電壓值，試驗電壓框顯示實時試驗電壓值，耐壓時間開始計時，曲線圖描繪升壓耐壓全過程。

7.試驗時間到后，若試樣還未擊穿，調壓器將迅速自動返零，主接觸器將自動斷開，高壓燈滅。擊穿電壓顯示耐電壓值、試驗時間窗口顯示實際的耐壓時間，并保持不變。

8.升壓過程中或耐壓時間未到而試樣擊穿時，過流繼電器動作，主接觸器跳開切斷主回路高壓部分，高壓指示燈滅，同時調壓器迅速回零位，試驗電壓窗口顯示耐電壓值、試驗時間窗口顯示實際的耐壓時間，并保持不變。

9.試驗結束后，換取試樣的安全操作注意事項同8.2節的第8條。

8.4、60秒逐級1升壓試驗：

1.檢查一下門是否關好，放電棒是否取下，急停按鈕是否按下。

2.在設置界面下將升壓方式設為逐級1。

3.將電壓設置為一級試驗電壓值，根據經驗設置保護電流值。

4.檢查確認無誤后，按啟動按鈕，控制柜內接觸器合上，高壓指示燈亮。試驗電壓以升壓速度升至級試驗電壓值，保持耐壓60秒，按一定的電壓增量迅速升至第二級試驗電壓值，直至試樣擊穿，過流繼電器動作，主接觸器跳開切斷主回路高壓部分，高壓指示燈滅，調壓器自動返零。

5.級間電壓增量請參閱GB/T 1408.1（等同于IEC60243-1）。

6.如果試樣不擊穿，調壓器將電壓升至試驗電壓后自動返零，也可按急停按鈕回零。

7.如試驗電壓還未升到設定的級試驗電壓值，試樣就擊穿，試驗電壓窗口顯示該擊穿電壓值。

8.試驗結束后，換取試樣的的安全操作注意事項同8.2節的第8條。

8.5、20秒逐級2升壓試驗：

1.檢查一下門是否關好，放電棒是否取下，急停按鈕是否按下。

2.將升壓方式設定逐級2。

3.其余步驟與60秒逐級升壓試驗相同，只是每一級電壓保持耐壓20秒。

九、操作注意事項：

1.啟動后，有時實后時電壓顯示一個隨機數字，這是沖擊電壓所致，這是正常現象，他將自動降至零。

2.如果試驗電流值的示數已超過設定值，或明顯過流而主接觸器仍未跳開，高壓燈仍亮，則應立即按急停按鈕，再按停止按鈕，然后停機檢查。

3.由于高電壓試驗存在強烈的干擾因素，偶而出現死機現象（絕少發生）屬于正常現象，此時可將電源關斷一次，讓設備重啟復位。

4.對不同的材料打擊穿，電流值可能不一樣，對于差異大的電流值要是適當調整保護電流值的設定，保證設備在短的時間內判斷過流跳閘。

5.若保護電阻為水電阻，應隨時檢查水電阻的水量是否足夠，電阻值是否達標，以免水電阻本身放電和降低保護效果。

十、標準配置：