ICS 27.120.10 F 61 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 35712019 大型超导磁体绝缘层电测试方法 Electronic test method for insulation of large superconducting magnets 文稿版次选择 2019-12-25发布 2020-01-25实施安徽省市场监督管理局 发布 DB34/T 35712019 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由中国科学院等离子体物理研究所提出。本标准由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院、合肥聚能电物理高技术开发有限公司。本标准主要起草人：吴杰峰、刘志宏、李雪芹、陶玉明、程鸣、罗歆、张怀斌、彭黎明、文伟。DB34/T 35712019 1 大型超导磁体绝缘层电测试方法 1 范围 本标准规定了大型超导磁体绝缘层电测试的术语和定义、测试要求、测试内容、数据处理及失效形式、测试报告等。本标准适用于大型超导磁体（无线圈盒）在常温、大气、真空等条件下的绝缘测试。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 7354-2018 高电压试验技术 局部放电测量 GB/T 31838.3 固体绝缘材料 介电和电阻特性 第3部分：电阻特性(DC方法)表面电阻和表面电阻率 GB/T 50064-2014 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范 DB34/T 1564 超导电缆固体绝缘层帕邢条件直流高电压试验方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 耐压测试 withstand voltage test 检验电气设备、装置、线路和电工安全用具等承受直流或交流的过压性能测试。注：分直流耐压测试（DC）和交流耐压试验测试（AC）。3.2 匝间绝缘性能脉冲测试 turn insulation impulse test 无损条件下测试线圈电气性能的一种测试方法。使用一个高压窄脉冲施加于被测线圈两端，脉冲能量在线圈中产生一个并联自振荡，由于电阻的存在使得振荡为一衰减波，分析标准波形与被测件的振荡波形差异，确定线圈绝缘性能等级。3.3 绝缘电阻测试 insulation resistance test 测试两个导体之间或一个导体对大地之间的泄漏电流,以判断它们之间不导通性的可靠度及对应电阻值满足绝缘等级的要求,称为绝缘电阻测试。绝缘电阻分为线间绝缘电阻，线对线(如相对相,相对零等)和对地绝缘电阻。DB34/T 35712019 2 4 测试要求 4.1 一般要求 4.1.1 高压测试应在封闭的区域内进行，并悬挂高压测试警示牌。4.1.2 操作人员应持证上岗并经过紧急救治培训，未经训练的观测者应在封闭区域外观测。4.1.3 环境温度应为 1535，相对湿度应不大于 70，测试海拔要求参照 GB/T 50064-2014 中的附录A。4.1.4 操作人员应穿戴面罩、绝缘手套、绝缘外套等防护用具。座椅和脚下应垫好橡胶绝缘垫，接线时不带电操作。4.1.5 操作人员及质量控制人员准备所需的设备及物品。4.1.6 在测试前，操作人员与质量控制人员应复查测试设备的有效性数据，包括高压发生器和漏电流测试表的标定数据，确认设备能正常工作。4.1.7 仪器应避免阳光正面直射，不应在高温潮湿多尘的环境中使用或存放。4.1.8 电源开关由操作人员控制，确保在测试结束后关闭电源。4.2 设备要求 4.2.1 测试系统应包括直流高压发生、电压采集、电流采集、测试场地标准接地系统以及匝间绝缘冲击耐压试验仪等。4.2.2 高压测试设备应是集成的，含有过流过压保护功能。测试过程中自动监控和记录输出电压和漏电流。4.2.3 交流高压测量系统产生的交流电压应该满足测试要求，测试电压的频率为 50 Hz。若测试时间不超过 60 s，整个测量过程中系统产生的交流电压波动在 1.若测试持续时间超过 60 s 则波动在3，交流高压测量系统满足整个测试的精度要求。4.2.4 交流高压测量系统设备在测量电压时的电压测量精度应小于 0.5,电流测量精度为 0.1 mA。4.2.5 电容放电测试系统可产生 010 kV的高压连续脉冲。在测量电压下，电容放电测试系统的电压测量精度小于 5，脉冲电容器是 0.1f（根据测试仪器参数确认）,最大化输出能量应小于 5 J（根据测试仪器确认）4.3 安全要求 4.3.1 测试时仪器设备的测试端有高压，测试时应注意安全，测试仪应可靠接地。4.3.2 在连接线路时，应保证电源处于关闭状态；切勿将输出地线与交流电源线短路，以免外壳带有高压，造成危险。4.3.3 避免高压输出端与地线短路，以防发生意外，排除故障时，应切断电源。4.3.4 在连接测试样件之前应先将样件导体表面和绝缘表面进行接地。5 测试内容 5.1 测试项目 包括但不限于如下内容：绝缘直流（DC）耐压测试；背景噪声小于 1 pc 时的局部放电测试；对地绝缘交流（AC）测试；DB34/T 35712019 3 绝缘材料电阻率测量；常温和 77 K下的帕邢测试。5.2 测试系统 5.2.1 超导磁体在测试区域内与其他物体的安全距离必须大于 1 m。5.2.2 超导磁体的接头应留出长度大于 50 mm 的金属面用于高电压的连接。5.2.3 对地屏蔽层(接地段)与导体外露金属面之间距离应大于 200 mm。对地屏蔽层应露出最外层绝缘超出 30 mm用于接地连接。5.2.4 基本的超导磁体终端如图 1 所示。高压设备使用高压线应连接到导体的暴露的铠甲之上，导体的对地屏蔽层通过微安表接地。图1 超导磁体终端示意图 5.3 测试电压波形 高压测试的电压波形应满足附录B 的要求。5.4 匝间绝缘直流（DC）耐压测试 测试步骤如下：a)按示意图 3或图 4 示意连接线路，检查导电柱是否连接，温湿度是否符合要求并记录；b)调节测试电压，从零开始升压输出。升高至设计要求电压所需电压后，记录电流表读数 I1，并检查控制箱及输出电缆有无异常现象及声响；c)升电压至过压保护设定值，检查确认设备保护电路是否正常。调节测试电压回零，关闭电源；d)检查确认测试无异常情况后，打开电源。调节测试电压调至设计值，并在该电压下保持设计要求的时间后观察记录电流表读数 I2。计算出漏电流 I0：I0=I2-I1，若漏电流小于设计值则绝缘高压测试通过；e)试验完毕后，调节测试电压回零，关闭电源开关。使用放电工具放出残余电荷，5 min 后断开各连接线；f)重复进行匝间绝缘高压测试，保证各匝之间绝缘测试通过，记录数据到测试表格。5.5 对地绝缘直流（DC）耐压测试 测试步骤如下：a)按图 2 示意连接线路，后续步骤同 5.4 b）、c）、d）、e）；b)记录数据到测试表格。DB34/T 35712019 4 图2 对地绝缘高压测试电路连接 图3 匝间绝缘直流高压测试电路连接 图4 特殊部位绝缘直流高压测试电路连接 DB34/T 35712019 5 图5 局部放电测试电路连接 5.6 局部放电(PD)测试 此处主要指直流电压测试中的局部放电，测试步骤如下：a)线圈对地放电 40 min，对仪器进行空载试验，设置仪器测试电压并保存设置；b)按图 5 连接电路；c)接通电源，加电压至设计值。在测试过程中，应监视和记录测量的电流和施加的电压，在测试报告中附上数据。保持施加电压，当显示的电压阻尼波形稳定时，记录并保存波形。电流响应的异常或偏差则表明绝缘可能有问题，需要重复测试去判别绝缘是否符合要求；d)局部放电过程利用摄像机拍摄线圈在放电过程中表面出现的光学现象（参照 GB/T 7354-2018中的附录 F），检测局部放电位置；e)降压，关闭电源设备，将试样接入放电电路，指示电压降至 0，线圈接地，放电棒放电；f)重复电容放电试验 3 次；g)同 5.4 e）。5.7 匝间绝缘性能测试(AC)脉冲测试 测试步骤如下：a)按图 2 示意连接线路，接线要求同 5.4 a）；b)选择所需测试电压，接通高压输出，调节所需施加冲击波幅值，选择合适的“V/div”和“t/div”档级，使观察的冲击波衰减振荡波形最易判别差异，然后将波形存储。如果测试设备是手动调节输出电压，每一级电压的升压时间应被记录；c)按照附录 B升压，漏电流和电压稳定时记录数据；d)调节显示基线，如衰减震荡波形是平滑下降则判断绝缘为好，如出现陡降则说明绝缘存在问题；e)同 5.4 e）。5.8 绝缘材料电阻率测量 通过大型超导线圈 VPI 过程中同批次固化的试样件的绝缘材料电阻率测量确定超导线圈绝缘材料性能,样件尺寸及测试流程按 GB/T 31838.3 规定的要求执行。5.9 帕邢测试 DB34/T 35712019 6 大型超导线圈常温和 77 K下帕邢测试,样件尺寸及测试流程按 DB34/T 1564 规定的要求执行。6 数据处理及失效形式 6.1 记录数据，画拟合曲线。以电压值为 Y 轴，漏电流值为 X轴，记录测试过程中每升高 10 kV的漏电流，对数据线性拟合曲线，见图 6。图6 电压漏电流拟合曲线 6.2 漏电流与电压不能直接线性拟合，同时最大测试电压下的漏电流没有超过设计值时，绝缘电阻为最大测试电压除以此时的漏电流的平均值计算。6.3 漏电流在测试过程中超过了设计值时，导体的绝缘将被视为失效，不需要进行数据如理。6.4 测试设备过流保护功能生效，测试设备过流保护的设定值通常为 1015倍设计值，一般采用相应的熔丝。避免测试过程过流保护发生，测试回路发生击穿或者闪络。6.5 漏电流大于设计值。升压过程，保护电极周围空气发生电晕或者闪络，会导致测试的漏电流急速上升影响测试。停止测试，排查高压馈入和接地，排除保护电极等干扰因素，漏电流急速上升则是绝缘层内部出现裂痕或者缺陷。7 测试报告 包括但不限于以下内容：a)超导线圈型号、名称、规格、制造工艺及日期；b)超导线圈形状、结构尺寸及数量；c)超导线圈状态（真空压力浸渍前后）；d)测试环境、测试场地、测试参数；e)测试设备名称、厂家及规格；f)测试时间及人员；g)测试数据及分析结果。DB34/T 35712019 7 A A 附 录 A（资料性附录）交流/直流耐压测试记录表格 A.1 交流/直流耐压测试记录表格 交流/直流测试记录表格见表A.2。表A.1 交流/直流耐压测试记录表格 测试项目 测试日期 测试设备 测试人员 场地温度 场地湿度 打开状态 关闭状态 编号 电压/电流曲线 测试参数 测试周期 测试电压（kV）持续时间（s）初始电流（mA）测量电流（mA）注：可根据需要自行编制。DB34/T 35712019 8 B B 附 录 B（规范性附录）波形 B.1 直流（DC）/交流（AC）测试电压波形。直流耐压测试：能有效地发现绝缘受潮，脏污等整体缺陷，并能通过电流与泄漏电流的关系曲线发现绝缘的局部缺陷。DC 测试电压波形见图B.1。交流耐压测试：在被试设备电压的 2.5 倍及以上进行，从介质损失的热击穿点出发,可以有效地发现局部游离性缺陷及绝缘老化的弱点。AC 测试电压波形见图B.2。图B.1 直流测试电压波形图 图B.2 交流测试电压波形图 DB34/T 35712019 9 B.2 局部放电（PD）测试电压波形 局部放电测试电压波形见图B.3。图B.3 局部放电测试电压波形图 _