ZDH-20kV型耐電弧試驗儀

使 用 說 明 書

一 概述

ZDH-20kV型觸摸屏控制耐電弧測試儀是根據GB/T 1411-2002《固體絕緣材料耐高壓低電流電弧放電的試驗》（等同IEC  61621-1997）及ASTM D495等標準的要求設計制造的，并符合IEC 149、UL 746A等試驗方法。本儀器由絕緣標準制定單位全國絕緣材料標準化技術委員會監制。

觸摸屏控制耐電弧測試儀主要用于電機、電器及家電等行業的電工用塑料、樹脂膠、絕緣漆、以及層壓板、覆銅箔板等絕緣材料的耐電弧性能及其分級評定。

二 功能特點

1 本機為上下一體結構，下部為操作系統，上部為試驗箱。

2 本產品采用PLC控制，提高抗干擾性能、電壓、電流測量精度。

3 10寸觸控屏操作界面，方便快捷，可通過選擇程序（IEC或ASTM）自動進行試驗，并數顯各試驗過程和結果。

4 計量方便。可選擇任意時段程序進行計量，快捷高效。

5、試驗過程中有步進控制穩壓功能，不受電網電壓波動影響。

6、控制界面上有合閘、零位、升壓、降壓、程序段等監控功能；

7、電流和電壓的實時曲線描述功能；

8、電壓和電流的實時監控功能；

9、軟件電流保護和電壓保護功能，硬件電流保護和電壓保護功能；

10、在觸控屏界面有電壓和電流的線性校正功能，可以任意修正，方便、快捷、高效。

三 主要技術參數

1 電弧通斷時間誤差：1/8段程序小于±5ms，其余小于1ms

2 調壓器容量：1kVA

3 額定試驗電壓：12.5kV

  最高試驗電壓：15kV

4 試驗電壓精度：±1.0%

5 電流控制精度：±10%  電流測量精度：1.5%

6 電極對試樣壓力：（0.5±0.05）N

7 電極材料：鎢棒

8 電極距離：（6.35±0.1）mm（IEC/ASTM）    9 使用環境溫度：（23±2）℃

10 使用環境濕度：（50±5）%

11 電源：220V±5%  50Hz  10A

12 試驗程序如下：

四 結構與組成

本儀器分上下兩層。上層為試驗箱，內置試驗電極系統、高壓輸出插孔、試驗電流表等；用有機玻璃門封閉，便于觀察并確保安全，上有通風孔。

儀器下層為電氣箱。右后部裝有高壓試驗變壓器、保護電阻及高頻抑制電感等，左后前部為調壓器，中部和前部為主電路控制電路及觸控屏控制界面。

五 工作原理簡介

本測試儀是在相距 (6.35±0.1)mm的兩電極上，按試驗方法規定的規律（見試驗程序表），由間歇到連續地施加12.5kV工作電壓和(10～40)mA的電弧電流，直至試樣失效。記下從試驗開始到試樣失效的總時間（s），即為該試樣的耐電弧。其電氣原理圖見圖1。試驗電壓的產生是由220V交流電壓經調壓器T5，再由高壓試驗變壓器T4而產生。試驗電壓12.5kV由調壓器T5調節獲得。試驗電流的大小和通斷時間，由PLC控制接在調壓器T5和高壓試驗變壓器T4之間的四路固體開關和串聯電阻而獲得。

六 面板控制功能介紹

1 斜面板上裝有下列部件，其功能如下：

（1）觸控屏。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。

（2）急停按鈕。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）高壓指示燈。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。

（4）電源開關。控制提供給控制部分和高壓試驗部分的電源。

2 后面板上裝有下列部件，其功能如下：

（1）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。

（2）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。

3 試驗箱內面板

其布置示意圖見下圖。

        試驗狀態                                    校準狀態

（1）右側為電流試驗/校準插孔。當試驗過程中不需要外接電流表指示時，可將短接片插入孔中，將電流表短路（如左圖所示）；當需要校準電流時，將電流表兩端分別接入左側兩孔，串聯校準試驗的電流值（如右圖所示）。

（2）通斷信號測試插孔。位于面板左側，校準時可以用示波器信號筆插入兩孔中，測試通斷信號（DC0～24V）。

4 觸控屏主界面

（1）試驗電壓。試驗過程中試驗電壓窗口顯示實時電壓值，紅色字體。

（2）試驗電流。顯示的是系統運行的試驗電流值，白色字體。

（3）試驗時間。指在啟動后總的試驗時間。

（4）通斷指示。指示對應程序段的通斷時間，比如試驗運行到IEC標準程序段1時將顯示1/8通，7/8斷。

（5）程序段指示。用于顯示系統運行的程序段。

（6）分段時間指示。用于指示每一段程序運行的時間。

（7）狀態監控燈。

合閘：紅色表示合閘，綠色表示分閘；

零位：紅色表示調壓器在下限位，綠色表示不在下限位；

上限：紅色表示調壓器到上限位，綠色表示不在上限位；

門鎖：紅色表示門是關閉的，綠色表示門是打開的；

升壓：紅色表示步進電機正轉升壓，綠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，綠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，綠色表示電機在運轉狀態；

急停：紅色表示急停按鈕處在按下去的狀態，此時系統無法啟動，綠色表示在解鎖狀態；

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

（9）啟動按鈕。在設置好試驗參數后，按清零按鈕后再按此按鈕可以啟動升壓。

（10）停止按鈕。按此按鈕后PLC將發指令切斷主回路。

（11）清零按鈕。按此按鈕可將試驗電壓值、試驗電流值、試驗時間清除。

（12）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10秒的電壓和電流曲線圖。

（13）運行狀態顯示。用于顯示系統是在試驗過程中還是在校準過程中。

5 觸控屏系統參數界面

在設置界面中點擊系統參數設置按鈕后進入系統參數界面。

（1）系統時間。輸入可修正當前時間。

（2）星期。輸入可修正當前表示星期幾。

（3）電壓K。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1.25kV，觸控屏顯示1.00kV，顯示值偏小，1.25÷1.00=1.25，現有的倍率系數（例如是1.000）×1.25=1.25，將倍率系數1.000修改為1.25即可；再比如標準分壓器顯示1.96kV，觸控屏顯示2.000kV，顯示值偏大，1.96÷2.000=0.98，現有的倍率系數K（例如是1.000）×0.980=0.980，將倍率系數K1.000修改為0.980即可。

（4）電流K。設置方式同AC電壓K，可同時同步修正10mA、20mA、30mA、40mA的值。

（5）10mAK。設置方式同AC電壓K，可修正10mA的顯示值。

（6）20mAK。設置方式同AC電壓K，可修正20mA的顯示值。

（7）30mAK。設置方式同AC電壓K，可修正30mA的顯示值。

（8）40mAK。設置方式同AC電壓K，可修正40mA的顯示值。

6  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——拉弧時輸出通斷信號； 

Q1.0——電機正反轉方向，高電平反轉； 

Q1.1——是啟動和停止指令發出端。

（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AC電壓值的輸入端，為脈沖信號；

I0.4——是試驗電流值的輸入端，為脈沖信號；

I1.0——表示門聯鎖開關狀態輸入端；

I1.1——表示下限位狀態輸入端；

I1.2——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；

I1.4——表示急停按鈕狀態輸入端。

（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2.5平方毫米以上的多股銅線（最好是裸銅線）將控制柜后面板上的接線柱放電棒、隔離鐵絲網及其安全門等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 使前面板的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。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 試驗電極的聯接

1 配置的電極系統按照試驗箱內部圖將電極的兩插頭插入試驗箱內部板最下面的兩孔中。

八 使用步驟

警告！所有試驗的電壓值均不允許超過本儀器的最高試驗電壓值15kV。

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，注意電極的角度和間隔要符合標準要求，撤去放電棒，關好玻璃安全門。

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 實驗前最好開機預熱10分鐘左右。

8.1 IEC標準試驗

1 在操作界面下點擊設置進入設置界面，設置保護電流值為50mA。

2 在主操作界面將電壓設置成12.5kV。 

3 在試驗“標準"菜單中選擇“IEC標準"。

4 在“方式"菜單中選擇“試驗中"。

5 檢查確認無誤后，按啟動按鈕，控制柜內繼電器合上，高壓指示燈微亮。調壓器自動旋轉，試驗電壓按一定速度上升，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，高壓指示燈隨電壓的升壓逐漸增亮。

6 到達設置電壓12.5kV后，試驗按照IEC標準的程序段1、2、3、4、5、6、7依次1/8s通 7/8s斷持續60s，1/4s通 3/4s斷持續60s，1/4s通 1/4s斷持續60s，10mA連續導通持續60s……，直到試樣形成導電通道*破壞，此時應迅速手動按下觸控屏停止按鈕或者急停按鈕，按下停止按鈕后繼電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，停止計時，記錄此時的試驗時間。

7 若試驗持續進行，按照IEC既定的程序走完420s后，系統自動切斷高壓回到零位。

8 試驗破壞后，打開前有機玻璃門，用放電棒進行放電操作，換取試樣后，關好玻璃門，重復以上步驟。

8.2 ASTM標準試驗

試驗方法同8.1，不同的是第3條中選擇“ASTM標準"，試驗過程中第一段程序是1/4s通 7/4s斷持續60s，其余程序段都相同。 

8.3 電壓電流校準方法

試驗電壓校正

1 在操作界面下點擊設置進入設置界面，將保護電流值設為50mA。。

2 在主界面將電壓設置成12.5kV。

3 在試驗“標準"菜單中選擇“IEC標準"。

4 在試驗“方式"菜單中選擇“校準中"。

5在試驗“方法"菜單中選擇“電壓"

6 將有機玻璃門打開，將試驗電極朝外反轉，電極間距加大不閃弧，用高壓引線并接到試驗箱左邊電極，高壓線的另一端接分壓器高壓端，分壓器可靠接地。考慮到部分分壓器測試不方便，兩電極間保持足夠的安全距離，可以打開設備后蓋板，將分壓器的高壓端接試驗試驗變壓器的一個高壓端進行單邊校準，然后校準另一邊。

7 檢查確認無誤后，關好玻璃門，按啟動按鈕，控制柜內繼電器合上，高壓指示燈微亮。調壓器自動旋轉，試驗電壓按一定速度上升，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，高壓指示燈隨電壓的升壓逐漸增亮。

8 到達設置電壓12.5kV后，穩定5s鐘讀取分壓器的電壓值做好記錄，手動按下觸控屏停止按鈕，待調壓器回零位后，打開有機玻璃門，用放電棒進行放電操作，用高壓引線并接到試驗箱右邊電極，試驗方法同上。

9 記錄兩次的試驗電壓值相加得出的值即為實際的試驗電壓值，若試驗值不正確，請按照以下方法校準，具體修正舉例如下：標準分壓器顯示1.25kV，觸控屏顯示1.00kV，顯示值偏小，1.25÷1.00=1.25，現有的倍率系數（例如是1.000）×1.25=1.25，將倍率系數1.000修改為1.25即可；再比如標準分壓器顯示1.96kV，觸控屏顯示2.000kV，顯示值偏大，1.96÷2.000=0.98，現有的倍率系數K（例如是1.000）×0.980=0.980，將倍率系數K1.000修改為0.980即可（k值的修正窗口位于系統設置界面）。

試驗電流校正

1 在操作界面下點擊設置進入設置界面，將保護電流值設為50mA。。

2 在主界面將電壓設置成12.5kV。

3 在試驗“標準"菜單中選擇“IEC標準"。

4 在試驗“方式"菜單中選擇“校準中"。

5在試驗“方法"菜單中選擇“10mA"

6 將有機玻璃門打開，短接試驗電極，在試驗箱內部右邊兩孔中間串接一個電流表。

7 檢查確認無誤后，關好玻璃門，按啟動按鈕，控制柜內繼電器合上，高壓指示燈微亮。調壓器自動旋轉，試驗電壓按一定速度上升，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，高壓指示燈隨電壓的升壓逐漸增亮，到達設置電壓12.5kV后，穩定2s鐘讀取電流表的示值做好記錄。

8 若試驗電流值不在10mA的誤差范圍內，打開設備左側板，調節標有“10"的可調電阻，按照上述方法重新計量，直到電流值在10mA誤差范圍內，按照修正電壓值的方法修正觸控屏的顯示電流值10mA。

20mA、30mA、40mA電流值的校正方法同10mA的校正方法。

通斷時間校正

1 在操作界面下點擊設置進入設置界面，將保護電流值設為50mA。。

2 在主界面將電壓設置成0kV。

3 在試驗“標準"菜單中選擇“IEC標準"。

4 在試驗“方式"菜單中選擇“校準中"。

5在試驗“方法"菜單中選擇“IEC間歇程序段1"

6 將有機玻璃門打開，按照測試狀態接好線，無需啟動升壓。

7將示波器探頭接地夾子接右側兩孔的靠右孔（或直接接PLC1M端），探頭接靠左孔（或直接接PLCQ0.1端），示波器幅值調至500mV，衰減比10:1，時基500ms。

8 檢查確認無誤后，關好玻璃門，穩定5s鐘觀察示波器上是否有完整的波形，按下示波器停止按鈕，選擇一個完整的周波，放大時基，用光標讀取脈沖寬度值。

ASTM間歇程序1、間歇程序段2、間歇程序段3的校正同上。

九 操作注意事項

1本儀器必須在可靠地接好地線后，方可通電運行，以確保安全。

2有機玻璃門開關不能以其他方式短路，以保證只有在關好玻璃門后方可接通高壓。

3每次更換試驗點或試樣時，均應確定調壓器退到零位，觀察試驗電壓值指示確為零，再用放電棒接觸電極，釋放殘余電荷。

4試驗結束后，調壓器退到零位，切斷電源開關。

5當試驗進行到420秒時，無論試樣有無破壞，均應按停止按鈕，使試驗停止。如超過420秒而未按停止，計算機可能死機。此時只需將電源關機重開即可。

6 進行電壓校準時一定要保證兩電極有足夠的安全距離不閃絡，不拉弧，不放電。

7 試品破壞形成導電通道時應快速切斷高壓停止試驗，提升測試時間的準確性，另一方減少電極的損傷。

十 標準配置

（1）電弧測試儀主機       1臺    

（2）電極系統         1套

（3）電源電纜         1根    

（4）接地放電棒        1根     

（5）試樣架         1套

（6）電極距離標準塊（6.35mm）    1塊

（7）角度標準塊        1塊

（8）使用說明書        1本

（9）校驗合格證書       1本

（10）出廠測試報告       1份

（11）送貨單         1份

附錄一：故障排查

附錄二：維護保養要求

為加強儀器設備的維護保養工作，使儀器設備處于最佳工作狀態，并延長儀器設備的使用壽命，確保儀器設備的正常進行，同時確保檢測數據的可靠性和準確性，特制定本維護保養要求。

——維護人員。經過本培訓且考核合格的設備操作人員。

——基本要求。按期保養，并填寫相應的記錄。

維護保養內容