绝缘强度电压击穿试验仪‌是评估固体绝缘材料在工频或直流电场下介电性能的核心检测设备。依据国家标准GB/T1408.1-2006《绝缘材料电气强度试验方法》及系列相关标准[3]，该设备通过计算机控制与高压发生技术，精确测量材料的‌击穿电压‌与‌击穿强度‌，为材料研发、质量控制和安全性评估提供关键数据支撑。本仪器适用于对各类固体绝缘材料（如绝缘漆、树脂、胶类、浸渍纤维制品、层压制品、云母及制品、塑料、薄膜、复合材料、陶瓷及玻璃等）在标准环境条件下的电气性能进行科学评测，是电气绝缘领域不可或缺的验证工具。

一、设备原理、执行标准与核心用途

绝缘强度电压击穿试验仪通过在人机交互的软件平台上设置参数，控制‌升压装置‌对‌高压变压器‌的输入，使高压输出连续可调。在电极间放置被测试样，随着电压逐步升高，当电场强度超过材料耐受极限时，试样会发生‌电气击穿‌（如产生穿孔、开裂、烧焦痕迹或电流骤增），此时设备自动记录并判定击穿点。依据GB/T1408.1，击穿强度E等于击穿电压U与试样平均厚度d之比，计算公式为‌E=U/d（kV/mm）‌，是衡量材料绝缘能力的关键指标。

适用范围‌

该设备主要应用于下列材料的电性能测试：

高分子材料‌：塑料、橡胶（硫化橡胶）、薄膜（如电容器纸、电缆纸）、复合材料等。

浸渍制品‌：绝缘漆漆膜、树脂胶、浸渍纤维制品等。

无机绝缘材料‌：陶瓷、玻璃、云母制品等。

特殊应用‌：在配备特定电极和介质时，亦可对绝缘液体（如变压器油）进行耐压测试。

遵循的核心标准‌

设备的制造、检验和试验方法严格遵循国家及国际标准体系，确保了数据的权威性和可比性。这不仅是设备设计的依据，也是实验室建立质量体系的基石[。

1. 制造与检验标准：‌

GB 1408.1-2006《绝缘材料电气强度试验方法》

GB 1408.2-2006《绝缘材料电气强度试验方法 第2部分：对应用直流电压试验的附加要求》

JJG 795-2004《耐电压测试仪检定规程》

2. 适用的试验方法标准：‌

GB/T 1695-2005《硫化橡胶工频击穿电压强度和耐电压的测定方法》

GB/T 3333《电缆纸工频击穿电压试验方法》

HG/T 3330《绝缘漆漆膜击穿强度测定法》

GB 12656《电容器纸工频击穿电压测定法》

GB/T 507-2002《绝缘油击穿电压测定法》

ASTM D149《固体电绝缘材料工业电源频率下的介电击穿电压和介电强度的试验方法》（美标）

二、核心技术参数与功能特点

一台符合GB/T1408.1标准的现代化绝缘强度电压击穿试验仪，通常集成了高压技术、精密传感、智能控制和安全保护等多项关键技术，其典型技术规格如下：

1. 主要技术参数‌

输入电源‌：AC 220V ±10%，50Hz ±1%频率。

最高输出电压‌：常见型号包括0-5kV、0-50kV、0-100kV等多个量程，以满足不同材料和应用场景的需求。

变压器容量‌：通常为3kVA（对应50kV级别）至10kVA（对应100kV级别），为高压输出提供稳定的功率储备。

升压速率‌：关键参数之一，应能在0.1kV/s至5.0kV/s（如0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0kV/s）范围内多档或连续可调，以实现匀速升压、梯度试验等不同测试模式。

试验精度‌：通常要求≤1%，以确保数据的可靠性。

漏电流报警阈值‌：可设置范围一般为0-150mA（如3mA、5mA、10mA等），作为判定试样失效的主要判断依据之一。

电压采集方式‌：通常采用高压侧分压，例如通过变比为1：500或1：1000的测量变压器输出0-100V信号，由高精度传感模块进行数据采集。

控制与通讯‌：支持有线（如RS232/485、TCP/IP网口）和无线（如蓝牙）等多种控制方式，实现人机分离、远程安全操作。核心控制器通常采用高稳定性、抗干扰能力强的工业级PLC（可编程逻辑控制器）单元，以确保控制的精准与可靠。

试验模式‌：

直流试验‌：获得脉动直流高压，需通过取出高压绝缘塔中的短路杆，将高压硅堆接入回路实现。

交流试验‌：标准工频高压输出。

试验方法‌：支持‌击穿电压试验‌（连续升压至击穿）、‌耐压试验‌（在设定电压下保持规定时间）和‌梯度耐压试验‌（按梯度电压分段升压并保压）。

2. 核心功能与产品优势‌

现代设备通常具备以下优势功能，以提升测试效率、数据安全性和操作便利性[：

高精度稳定控制‌：采用高性能中央处理单元（CPU）和PLC控制模块，实现电压、电流信号的精准采集与处理，避免干扰导致的测试误差。

智能化人机交互‌：基于Windows平台的专用软件，提供直观的操作界面，能动态显示实时电压、电流、时间曲线，支持参数设定、数据存储、报表生成和打印。

灵活的数据管理‌：试验结果可无限储存于数据库，支持按条件查询、历史数据追溯。数据可一键导出至Excel表格进行二次分析。

多模式与多标准支持‌：软件内置多种国家标准和国际标准选项，允许操作员根据不同材料的测试标准灵活设置试验方式（交/直流）、方法（击穿/耐压/梯度）和参数（升压速率、终止电压等）。

安全的无线操作‌：提供无线控制选项，使操作员能在安全距离外启停试验，有效保障人身安全。

远程维护与扩展‌：设备支持远程故障诊断与软件更新。开放式数据接口（如OPC、TCP/IP、Webservice等）便于系统集成和数据上传。

宽泛的适用性‌：通过更换电极和介质，同一台设备可完成对固体材料（在空气或绝缘油中）和液体绝缘油（如变压器油、绝缘油）的测试。还可定制高温油浴装置，用于材料在高温环境下的耐压性能研究。

三、系统构成与主要部件详解

一套完整的绝缘强度电压击穿试验仪是机电一体化的系统集成。

1. 高压产生与调节系统：‌

调压器与高压变压器‌：核心升压部件。调压器（早期采用机械式，先进设备采用无触点电子调压）接收控制信号，输出0至额定范围的交流电压，供给高压变压器的输入端。高压变压器将低压变换为所需的高压（如50kV, 100kV）。

交直流转换组件‌：在高压侧（绝缘塔内）设计有高压硅堆和可插拔的‌短路杆‌。当需要直流试验时，‌取出短路杆‌，硅堆接入回路，输出电压为脉动直流；‌插入短路杆‌时，硅堆被短路，输出为纯交流电压。操作面板的交直流选择按钮仅用于切换控制逻辑和报警电路。

2. 智能控制与数据采集系统：‌

控制单元‌：核心的大脑，通常基于高可靠性PLC构建。它接收来自软件或手动面板的指令，控制步进电机驱动调压器，实现升压、降压、保压等动作。

传感与采集模块‌：包括‌电压传感器‌和‌电流传感器‌，它们实时监测高压侧的输出电压和回路电流，将模拟信号转换为高精度数字信号后，传送给计算机。

计算机与软件‌：作为上位机，运行专用测试软件。它负责向控制单元发送指令、接收采集数据、绘制曲线、判断击穿（根据设定峰降电压或漏电流阈值）、保存结果和生成报告。软件通常具有用户登录管理功能，实现多操作员权限隔离。

3. 执行与安全系统：‌

电极系统‌：直接与样品接触的关键部件。根据GB/T1408.1，标准配置通常包括两个直径为25mm的圆柱形电极和一个直径为75mm的板状电极或其组合。此外，根据测试需求，可选配或定制球形电极、球-板电极、线材电极、管材电极、微型电极（如直径6mm）等多种形式。

试验箱（防护罩）‌：为高压试验提供封闭空间，防止电弧、飞溅物伤人或外部干扰。内设照明灯，门上设有透明观察窗和安全联锁开关（门开即断电）。

放电系统‌：试验结束后（无论是否击穿），设备需具备‌自动放电‌或手动放电（通过放电杆接触高压均压球）功能，以释放试品和回路中残留的电荷，避免电击危险。

全方位安全保护电路‌：这是设备设计制造的重中之重，通常包含过流保护、过压保护、漏电保护、短路保护、零电压复位、失压保护、独立接地保护、放电保护、安全门保护、软件误操作保护和设备故障声光报警等十余项保护机制，层层设防。

4. 标准附件‌

标准配置通常包括：试验主机、高压发生器（含变压器及绝缘塔）、计算机与显示器、电极套件（含支架，部分高级型号电极带黄铜轴承滑道以实现自动垂直定位）、试验油箱（透明防滴油设计）、绝缘手套、专用软件、装箱单等。

四、操作步骤与软件设置详述

规范的操作流程是获取准确、可重复试验结果的根本保证。

（一）试验准备‌

环境确认‌：设备应安放在稳固、平整、通风良好的水泥地面或试验台上，远离振动源和强电磁场。实验室环境建议控制在温度23±2℃，相对湿度50±5%RH。

安全连接‌：确保设备外壳的‌保护地线‌牢固可靠地接入符合标准（如接地电阻≤4Ω）的接地系统。

电源与设备检查‌：连接AC 220V电源，打开设备总电源开关预热。检查电极是否洁净，电极间距（通常为设定值）是否正确，油杯（如使用）内绝缘油是否洁净充足。

样品制备与处理‌：

取样‌：根据相应材料标准制备尺寸和厚度均匀的试样，表面应平整、清洁、无缺陷。

预处理‌：为消除历史环境影响，样品需在标准温湿度环境（23±2℃，50±5%RH）下处理不少于24小时。对于特殊要求的试验（如热态、浸液后），需按相关标准进行条件处理。

开机与软件登录‌：启动计算机，运行电压击穿控制软件，输入授权用户名和密码（如系统默认的管理员用户名zzc，密码666）登录至主界面。

（二）试验模式选择与参数设置‌

在主界面上点击“参数设置”或类似按钮，进入核心参数配置页面。参数的准确设置是试验成败的关键。

试验信息‌：录入试验单位、送试单位、试验人员等基本信息。

试验方式‌：根据测试目的，在下拉菜单中明确选择“‌交流试验‌”或“‌直流试验‌”。请注意，此选择必须与设备硬件（短路杆插拔状态）相匹配，否则电压测量结果不准确。

试验方法‌：从三种方法中选择其一。

击穿试验（破坏性试验）‌：

终止电压‌：设置一个安全上限值，即使试样未击穿，电压升至此值也会自动停止。

峰降电压（灵敏度）‌：判定击穿的阈值，例如设为0.1kV。在升压过程中，若电压值突然下降超过此阈值，软件即判断为试样击穿。

升压速度‌：根据标准或材料特性选择，如1.0kV/s。

耐压试验‌：

除上述参数外，还需设定 ‌“初始电压”‌（即保压目标电压）和 ‌“耐压时间”‌（如60秒）。设备升至初始电压后开始计时保压，直到时间结束或被击穿。

梯度试验（阶梯式耐压）‌：

需设定“‌梯度电压‌”（每一阶段的电压增量）和“‌梯度时间‌”（每一阶段的保压时间）。设备会从起始电压开始，每保压一个梯度时间后，按梯度电压值升压一次，再继续保压，如此循环，直到达到终止电压或被击穿。

试样参数设置‌：

在“试样设置”页面，必须准确输入‌试样厚度（单位：mm）‌。软件将依据此厚度和测得的击穿电压，自动计算出最重要的结果——‌击穿强度（kV/mm）‌。

（三）试验执行‌

样品安装‌：正确装夹试样于两电极之间。若需放入油中测试，应使用试验油箱。

启动与监控‌：

确认试验箱门已关闭锁紧，安全联锁有效。

点击软件界面上的 ‌“开始试验”‌ 按钮。此时，调压器将由零位开始按设定速率自动升压。

通过观察窗监控试验过程，注意样品变化和软件的实时数据显示（电压、电流、时间、升压速率）。在曲线上可以直观看到电压爬升过程。

试验终止与结果记录‌：

自动终止‌：若发生击穿（电压突降超过“峰降电压”或电流超过“漏电流”设定值），设备将瞬间切断高压电源，控制调压器回零，并发出声光报警。软件界面上会弹出窗口，自动计算出击穿电压和介电强度。

手动终止‌：试验过程中如需中断，点击 ‌“结束试验”‌ 按钮。若出现紧急情况（如剧烈放电、冒烟），立即按下操作面板或设备上的 ‌“急停”‌ 按钮。

数据保存‌：试验结束后，在弹出的对话框中，为本次试验结果设置唯一、清晰的‌试样编号‌，点击保存。数据将被记录到内置数据库中。

试验后安全处理‌：

务必等待设备自动放电完成或在软件确认无高压后，再开启试验箱门。若为直流试验或长时间存储电荷的材料，应在开门前使用接地放电棒对电极进行手动放电（接触时间建议大于5秒）。

启动“排风”系统，清除箱内可能产生的气体。

小心取出试样，观察并记录击穿点形态。

在软件中可浏览、筛选历史数据，生成包括试验条件、过程曲线和最终结果的完整报告，并可导出或打印。

五、关键注意事项、安全与维护规范

高压试验本质是危险作业，严格遵守安全规范和设备维护规程至关重要。

1. 核心安全防护措施‌

高压警示‌：测试区域必须设置清晰的“高压危险”标识，禁止未经培训人员操作或靠近。

独立操作‌：试验时应有监护人在场，禁止单人操作。

强制性接地‌：设备保护地线连接必须可靠有效，这是防止电击和设备损坏的第一道防线。

个人防护‌：操作时建议穿戴‌绝缘手套、护目镜‌等个人防护装备。

门禁与放电‌：‌严禁在设备通电或未充分放电时打开试验箱门‌。每次开启箱门前，必须确认高压已切断且残余电荷已泄放。

异常处理‌：试验中发生任何意外，首要动作是立即切断总电源。

2. 试验参数与环境控制‌

环境湿度‌：若空气相对湿度大于70%，电极间空气放电距离会显著缩短，操作人员应与设备保持足够距离（如1.2米），并尽可能在标准环境下测试。

样品接触‌：确保电极与试样表面紧密、均匀接触，避免存在气隙或毛刺引起的局部放电。

电压缓升‌：严格按照设定的“升压速率”进行，避免电压瞬间突变。

同组试验‌：对同一样品，建议在不同部位至少进行3次有效试验，剔除离散值后取平均值作为最终结果。

3. 设备的日常使用与维护‌

定期空载检查‌：长时间未使用的设备，再次使用前应先进行空载加压测试（即不装试样，升起电压观察是否正常），以检查设备状态。

防潮防腐‌：设备应置于干燥、清洁、无腐蚀性气体的室内环境。

线缆管理‌：注意保护电源线和信号线，避免被重物挤压或尖锐边缘划伤。

定期校准‌：为确保测试数据的长期准确有效，设备应按国家计量检定规程（如JJG 795-2004）的要求，定期对高压输出电压、电流测量系统等进行第三方校准或自校准。同时，可使用已知击穿电压值的标准样品对设备进行整体验证。

断电操作‌：在连接、更换或清洁设备部件（如电极、油杯）前，务必确保总电源已断开。

六、 试验前的样品准备与环境处理‌

为确保试验结果的重复性和可比性，消除试件本身及其所处环境的偶然性影响，样品的预处理与环境控制是试验中不可或缺的关键环节。

1. 试样的清洁与处理‌

实验前，需使用洁净的绸布蘸取对试样本身无腐蚀作用的溶剂，仔细擦拭试样表面以去除污渍和杂质。

预处理与条件处理：‌

试样处理的条件和方法，可根据被试材料的性能要求，从国家标准（如GB/T 1408.1）附录的预处理和条件处理表中选取。若有特殊要求，应以被测材料或产品的专门技术标准为准。

由于电气强度会受温度和湿度显著影响，除非相关标准另有规定，否则试样均应在温度为‌23±2℃‌、相对湿度为 ‌（50±5）%‌ 的标准环境下进行状态调节，且处理时间‌不应少于24小时‌[。对于那些需要进行浸渍或其他液体处理的试样，在完成处理后取出试验时，应使用干净的滤纸吸去表面残留的液滴，并且试样从取出、装夹到试验完毕的时间不宜过长，建议控制在5分钟以内。

2. 试验媒质的选择‌

气体媒质‌：常规试验通常在空气中进行。若试验过程中发生表面闪络，可在电极外围安装特制的‌柔软硅橡胶防飞弧圈‌，该防飞弧圈与电极之间应留有约1毫米宽的环状间隙，环的宽度通常为30mm。

液体媒质‌：对于常态下的试验，以及试验温度在‌90℃以下的热态试验‌，推荐使用‌清洁的变压器油‌作为绝缘液体媒质。若试验温度在‌90℃至300℃之间‌，则应使用‌清洁的过热气缸油‌进行测试。

3. 试验环境的设定‌

常态试验环境‌：标准环境一般设定为温度 ‌20±5℃‌，相对湿度 ‌65±5%‌。

热态试验或潮湿环境试验‌：具体的环境温湿度、处理时间和试验条件，由被测产品的技术标准参考国家标准附录中的相关表格予以明确规定。

七、 结果判定与故障分析‌

1. 电击穿的判定依据‌

当试验结束后，如何准确判断试样是否发生了真正的击穿至关重要。判定的物理标准包括：

试样在施加电压的方向和位置，出现‌贯穿性的小孔‌。

试样表面或内部出现可见的‌开裂‌。

试样被高压电弧或电流烧焦，形成明显的‌烧焦痕迹‌。

如果上述放电痕迹在肉眼观察下不够清晰，难以明确判断，可使用重复施加试验电压（在较低的、安全的电压等级下）的方法来进行辅助判断。

2. 常见异常情况与对策‌

在试验过程中，可能遇到多种非正常情况，操作人员需能识别并正确处理。

不发生击穿，但电压无法继续上升或电流异常‌：可能原因是试样本身绝缘性能极佳，设定的“终止电压”保护值过低，仪器自动停止了升压。也可能是因为电极接触不良、试样中存在气隙导致的局部持续放电但未形成贯穿。

试样在很低电压下即发生类似击穿的跳闸‌：这通常是电极与试样表面接触不紧密，存在微小间隙引发的空气放电（闪络），并非材料被击穿。此时应检查电极是否拧紧、试样表面是否平整，并可在试验媒质或试样接触点加入少量绝缘油改善接触。

试验过程中出现强烈的放电声响、弧光和烟雾‌：这是典型的击穿或严重闪络现象。应立即通过按下“紧急停止”按钮切断高压电源，并待废气排尽、放电完成后，检查击穿点位置和电极是否有损伤。

计算机软件失联或数据记录异常‌：这通常与设备接地不良有关。试样的瞬时击穿会产生强烈的电磁脉冲干扰，良好的设备接“保护地线”是泄放干扰、保护控制计算机稳定工作的关键措施。

八、 设备维护保养与定期校准‌

为确保仪器长期稳定运行和测试数据的精准可靠，日常的维护和定期的计量校准必不可少。

1. 日常使用注意事项（续）‌

安全距离‌：若试验时空气湿度较大（如相对湿度大于70%），两电极间的空气绝缘强度会下降，爬电距离需要更长。因此，在试验过程中，操作人员应与试验主机保持足够的安全距离（例如 ‌1.2米以上‌）。

设备清洁与存放‌：试验完毕后，应及时清洁油杯、电极和试验箱内部的油渍或碳化物。长期不使用时，需清空油箱或储油装置，并将设备存放在‌干燥、无尘、无腐蚀性气体‌的室内环境中。

电缆与接线‌：定期检查电源线和控制信号线，确保无破损、无挤压，防止因绝缘破损或接触不良引发安全问题或设备故障。

2. 关键部件的定期检查‌

电极系统‌：定期检查电极的尺寸是否符合标准（如Φ25mm），表面是否因放电或氧化而产生凹坑、毛刺。出现明显损耗时应及时更换或修复，以确保接触面平整光滑。

绝缘油‌：长期使用的绝缘油会因吸潮、碳化而降低介电性能。应定期测试其‌耐压强度‌（油杯击穿电压），低于标准要求（如GB/T 507《绝缘油击穿电压测定法》）时需过滤或更换新油。

接地系统‌：定期使用专用仪表检查设备保护地线（PE线）的接地电阻，确保其满足安全规范（通常要求≤4Ω）。

3. 系统的周期性校准‌

所有测量仪器都必须进行周期性量值溯源，才能保证出具数据的公正与权威。

自行功能验证‌：在每次更换关键部件（如高压变压器）或大修后，应使用标准厚度和已知性能（如介电强度）的标准样品（参考标样），在新的条件下进行多次测试，验证设备测量结果的重复性和准确性是否在可接受范围内。

外部强制检定/校准‌：必须依据国家计量检定规程 ‌《JJG 795-2004 耐电压测试仪检定规程》‌ ，定期（通常为一年）将仪器送至有资质的计量技术机构，对以下核心参数进行校准：

输出电压的准确度与线性度‌：在测试量程内，如0kV、10kV、20kV、...、50kV，检测其实际输出电压值与仪器显示值之间的误差。

电流测量系统的准确度‌：对设定的“漏电流报警”阈值进行校准。

升压速率‌：验证各档位（如1.0kV/s、3.0kV/s）的升压过程是否符合设定要求。

计时的准确性‌：针对耐压试验的“梯度时间”和“耐压时间”。

九、 结语与展望‌

BDJC系列电压击穿试验仪，作为执行GB/T 1408.1-2006等系列国家及国际标准的核心装备，其价值远不止于提供一个“击穿电压”或“介电强度”的数字。它通过模拟极端电场条件，精准地揭示了绝缘材料的内在极限和失效模式，是连接材料科学基础研究与电气工程应用实践的重要桥梁。

从家用电器插头、新能源汽车电池包的高压线束，到超高压输电线路的复合绝缘子，再到航空航天器中的特种电缆，其绝缘系统的安全设计都深深依赖于此类测试所提供的原始数据。严格遵循操作规程，重视安全防护，定期进行校准与维护，不仅是对设备和操作者的保护，更是确保每一次试验数据都经得起科学推敲和技术验证的基石。随着材料科学的进步和高压电气设备向着‌小型化、高可靠性、极端环境应用‌的不断发展，绝缘强度电压击穿试验技术及设备也将持续演进，为保障现代电力社会的安全稳定运行贡献更坚实的技术力量。