電壓擊穿強(qiáng)度試驗儀 交直流兩用

多實驗室精度——在不同實驗室中（或者同一實驗室不同設(shè)備上）進(jìn)行測試的精度是變化的,。通過使用同一類型的設(shè)備，嚴(yán)格控制測試樣的準(zhǔn)備,，電極以及測試流程,，單個操作員的精度是近似的。但如果對來自不同實驗室的結(jié)果進(jìn)行比較,，就必須評估不同實驗室的精度,。

9支撐數(shù)據(jù)已經(jīng)歸檔在ASTM國際總部中，通過申請研究報告RR:D09-1026可獲得這些數(shù)據(jù),。

15.4如果測試材料,，試樣厚度，電極結(jié)構(gòu),，或環(huán)境介質(zhì)不同于表1所列,，或是測試設(shè)備中電流感應(yīng)元件的擊穿標(biāo)準(zhǔn)得不到嚴(yán)格控制，那么將無法達(dá)到15.2和15.3中所規(guī)定的精度,，對于需要測試的材料來說,，涉及本測試方法的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能確定該材料的精度適用范圍。參見5.4~5.8以及6.1.6,。

15.5使用特殊的技術(shù)和設(shè)備,、使材料厚度的精度達(dá)到0.01in甚至更小,。電極不能損壞試樣的接觸面。準(zhǔn)確的測定擊穿電壓,。

15.6偏差——該測試方法不能測定固有絕緣強(qiáng)度,。測試結(jié)果取決于試樣的幾何形狀，電極和其他可變參數(shù),，以及樣品的性質(zhì),，這使得很難描述偏差。

耐電壓擊穿試驗儀

16. 關(guān)鍵詞

16.1擊穿,，擊穿電壓,，校準(zhǔn)，擊穿標(biāo)淮,，介電擊穿電壓,，介電失效，介電強(qiáng)度,，電極,，閃絡(luò)，電源頻率,，過程控制測試,，驗證測試，質(zhì)量控制測試,，快速增加,，研究測試，取樣,，慢速,，逐步，環(huán)境介質(zhì),，耐壓,。

附錄

（非強(qiáng)制信息）

Xl. 絕緣強(qiáng)度測試的意義

X1.1 介紹

簡要回顧了擊穿的三種假定機(jī)制，分別是：（1）放電或電暈機(jī)制,，（2）熱機(jī)制,，以及（3）固有機(jī)制，討論了在原理上對實際電介質(zhì)產(chǎn)生影響的因素,，并對數(shù)據(jù)的解釋提供幫助,。擊穿機(jī)制常常與其他機(jī)制相結(jié)合，而非單獨發(fā)揮效用,。隨后的討論僅針對固體和半固體材料,。介電擊穿的假定機(jī)制由放電造成的擊穿——在對工業(yè)材料進(jìn)行的許多測試中，都是由于放電造成了擊穿,，這通常造成較高的局部場,。對于固體材料來說,，放電常常發(fā)生在環(huán)境介質(zhì)中，因此增加測試的區(qū)域?qū)⒃陔姌O邊緣上或外側(cè)產(chǎn)生擊穿,。放電也會發(fā)生在內(nèi)部出現(xiàn)或生成的一些泡沫或氣泡里,。這會造成局部的侵蝕或化學(xué)分解。這些過程將一直持續(xù)到在電極間形成的失效通路為止,。熱擊穿——在置于高強(qiáng)度電場時,，在許多材料內(nèi)的局部路徑上會積聚大量的熱，這將造成電介質(zhì)和離子導(dǎo)電性能的損失,，進(jìn)而迅速產(chǎn)生熱量,，所產(chǎn)生的熱量將大于所能耗散掉的熱量。由于材料的熱不穩(wěn)定性,，導(dǎo)致了擊穿的發(fā)生,。

固有擊穿——如果放電或熱穩(wěn)定性都不能造成擊穿，那么在電場強(qiáng)度大到足以加速電子穿過材料時,，仍將發(fā)生擊穿。標(biāo)準(zhǔn)電場強(qiáng)度被稱為固有絕緣強(qiáng)度,。雖然機(jī)制本身也許已經(jīng)涉及,，但本測試法仍不能測試固有絕緣強(qiáng)度。絕緣材料的性質(zhì)固態(tài)工業(yè)絕緣材料通常是非均勻的,，且含有許多不同的電介質(zhì)缺陷,。試樣上常常發(fā)生擊穿的區(qū)域，并不是那些電場強(qiáng)度最大的區(qū)域,，有時甚至是那些遠(yuǎn)離電極的區(qū)域,。在應(yīng)力下卷中的薄弱環(huán)節(jié)有時將決定測試的結(jié)果。 測試和測試樣狀況的影響因素——通常,，隨著電極區(qū)域的增加,，擊穿電壓會降低，這種影響對于薄試樣來說更為明顯,。電極的幾何形狀也會影響測試的結(jié)果,。制作電極的材料也會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，這是因為電極材料的熱導(dǎo)性和功函會對熱機(jī)制和發(fā)電機(jī)制產(chǎn)生影響,。通常來說,，由于缺乏相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)，所以很難確定電極材料的影響,。試樣厚度——固體工業(yè)絕緣材料的絕緣強(qiáng)度主要取決于試樣的厚度,。經(jīng)驗顯示，對于固體和半固體材料來說,，絕緣強(qiáng)度與以試樣厚度為分母的分?jǐn)?shù)成反比,，更多的證據(jù)顯示,，對于相對均勻的固體來說，絕緣強(qiáng)度與厚度的平方根互為倒數(shù),。如果固體試樣能熔化后倒入到固定電極之間并凝固下來,，那么電極間距的影響將很難得到明確的定義。因為在這種情況下,，可以隨意固定電極間距,，所以習(xí)慣在液體或可溶固體中進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測試，此時電極間具有標(biāo)準(zhǔn)的固定空間,。因為絕緣強(qiáng)度取決于厚度,，所以如果在報告絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)時缺乏測試所用試樣的起始厚度，那么這樣的數(shù)據(jù)將毫無意義,。

溫度——試樣和環(huán)境介質(zhì)的溫度將影響絕緣強(qiáng)度,，雖然對于大多數(shù)材料來說，微小的環(huán)境溫度變化對材料造成影響可以忽略不計,。通常,，絕緣強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，但其強(qiáng)度的極限取決于被測材料,。由于材料需要室溫以外的條件下發(fā)揮作用,，所以有必要在比期望操作溫度更大的范圍里，對絕緣強(qiáng)度與溫度的關(guān)系進(jìn)行確定,。時間——電壓應(yīng)用的速率也會影響測試結(jié)果,。通常，擊穿電壓隨電壓應(yīng)用速率的增加而提高,。這是預(yù)料之中的,，因為熱擊穿機(jī)制有賴于時間，而放電機(jī)制也有賴于時間,，雖然在一些情況下,，后一種機(jī)制通過產(chǎn)生局部電場高臨界強(qiáng)度造成快速失效波形——通常，應(yīng)用電壓的波形也會影響絕緣強(qiáng)度,。在本測試方法的限制說明中,，波形的影響是不顯著的。頻率——對于本測試法,，在工業(yè)用電頻率范圍內(nèi),，頻率的變化對絕緣強(qiáng)度的影響將不是那么顯著。但是,，不能從本測試法所得結(jié)果中推斷出其他非工業(yè)用電頻率（50到60HHz）對絕緣強(qiáng)度的影響,。

X1.4.7環(huán)境介質(zhì)——通常測試具有高擊穿電壓的固體絕緣材料，是將試樣浸入到液體介質(zhì)中,，例如變壓器油,，硅油,，或是氟利昂中，以減小擊穿前表面放電的影響,。這已經(jīng)由S.Whitehead10所揭示,，為了避免固體試樣在達(dá)到擊穿電壓前在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生放電現(xiàn)象，在交流電測試中,，有必要確保：

（X1.1）

如果浸入的液體介質(zhì)是一種低損耗材料,，該公式可以簡化為：

（X1.2）

如果浸入的液體介質(zhì)是一種半導(dǎo)體材料，那么該公式可以變?yōu)椋?/p>

（X1.3）

式中：

E=絕緣強(qiáng)度,；

f=頻率,；

ε和ε′=介電常數(shù)；

D=耗散因數(shù),；

o=電導(dǎo)率（S/m）,；

下標(biāo)：

m指浸入介質(zhì)；

r指相對值,；

O指自由空間,；

（εO=8.854×10-12F/m）

s指固體電介質(zhì)。

X1.4.7.1Whitehead指出,，要避免表面放電,，則應(yīng)提高Em和εm或是提高σm。通常規(guī)定使用變壓器油,，其介電性能是這樣的，如果電場強(qiáng)度Es達(dá)到以下水平,，則會發(fā)生邊緣擊穿：

（X1.4）

如果測試樣很厚,，且其介電常數(shù)很小，那么含有ts的量將成為相對影響因數(shù),，介電常數(shù)與電場強(qiáng)度的乘積將近似于一個常數(shù),。11Whitehead也指出（p. 261）使用潮濕的半導(dǎo)體油將能有效減少邊緣放電的現(xiàn)象。如果電極間的擊穿路徑僅在固體中出現(xiàn),，那么此介質(zhì)將不能與其他介質(zhì)進(jìn)行比較,。也應(yīng)該注意到如果固體是多孔的或是能夠被浸入介質(zhì)充滿，固體的擊穿強(qiáng)度將受到浸入介質(zhì)電氣性質(zhì)的直接影響,。

X1.4.8相對濕度——相對濕度影響絕緣強(qiáng)度是因為測試材料吸收的水分或表面吸附的水分將影響介質(zhì)損耗和表面電導(dǎo)率,。因此，它的重要性很大程度上有賴于測試材料的性質(zhì),。但是,，即使材料只吸收了一點甚至沒有吸收水分，仍會受到影響,，因為在有水的情況下,，將大大提高放電的化學(xué)效應(yīng),。除此之外，還應(yīng)調(diào)查暴露在電場強(qiáng)度中的影響,，通常通過標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)流程來控制或限制相對濕度的影響,。

10文獻(xiàn)：Whitehead, S., 固體介電擊穿, Oxford University Press, 1951.

X1.5 評估

X1.5.1通電設(shè)備絕緣的一個基本要求就是它應(yīng)能承受得住在服務(wù)中施加于它的電壓。因此很有必要對測試進(jìn)行評價,，以評價處于高壓應(yīng)力條件下的材料性能,。介質(zhì)擊穿電壓測試是一種測定材料是否需要進(jìn)一步考察的初步測試，但是它無法就兩個重要方面進(jìn)行全部評估,。首先,，安裝在設(shè)備上的材料條件與測試條件大為不同，尤其在考慮了電場結(jié)構(gòu)和暴露在電場中的材料面積,，電暈,，機(jī)械應(yīng)力，周圍介質(zhì)以及與其他材料的連接之后,，更是如此,。第二，在服務(wù)時,，會出現(xiàn)很多惡劣的影響,，例如熱，機(jī)械應(yīng)力,，電暈及其產(chǎn)物，污染物等等,，都會使擊穿電壓遠(yuǎn)低于最初安裝時的擊穿電壓值,。在實驗室測試中，可以合并其中的一些影響,，進(jìn)而對該材料做出更準(zhǔn)確的估計,，但是最終考察的仍然是那些處于實際服務(wù)的材料性質(zhì)。

X1.5.2介質(zhì)擊穿測試能作為材料檢測或是質(zhì)量控制測試,，作為一種推測其他條件的手段,，例如變率，或是指明惡化的過程,，如熱老化。在使用本測試法時,，擊穿電壓的相對值比絕對值更重要。

X2. D149測試法所涉及的標(biāo)準(zhǔn)

X2.1 介紹

X2.1.1本附錄所提供的文件目錄將涉及到大量的ASTM標(biāo)準(zhǔn),，這些標(biāo)準(zhǔn)都與在電源頻率下電介質(zhì)強(qiáng)度的測定有關(guān),，或與測試設(shè)備元件或用于測定該性質(zhì)的元件有關(guān)。雖然我們竭盡全力,，力圖將所有涉及D149測試法的標(biāo)準(zhǔn)都包含進(jìn)來,，但是該清單仍是不的，在本附錄出版之后編寫或修改的標(biāo)準(zhǔn)都未能包含進(jìn)來,。

X2.1.2在一些標(biāo)準(zhǔn)中,，要用D149測試法測定介質(zhì)強(qiáng)度或擊穿電壓，但是其參考本測試法的方式不一定符合5.5的要求,。除非該文件與5.5相一致，否則不用使用其他文件,，包括本目錄所列的文件,，來作為本測試法的參考。

ASTM D149-2009介電擊穿電壓試驗方法

表X2.1 試驗方法D149引用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)

十四,、報告

除非另有規(guī)定，報告應(yīng)包括如下內(nèi)容

a) 介電擊穿測試儀（介電擊穿試驗）被試材料的全稱,，試樣及其制備方法的說明,；

b) 介電擊穿測試儀（介電擊穿試驗）電氣強(qiáng)度的中值<以kV/mm表示>或擊穿電壓的中值（以kV表示）；

c) 介電擊穿測試儀（介電擊穿試驗）每個試樣的厚度<見5.4),；

d) 試驗時所用的周圍媒質(zhì)及其性能,；

e) 電極系統(tǒng)；

f) 施加電壓的方式及頻率,；

g) 電氣強(qiáng)度的各個值（以kV/mm表示>或擊穿電壓的各個值<以kV表示）,；

h) 在空氣中或在其他氣體中試驗時的溫度、壓力和濕度,，若在液體中試驗時周圍媒質(zhì)的溫度,；

i) 試驗前條件處理；

j）擊穿類型和位置的說明,。

如果只需要簡單的結(jié)果報告,，則應(yīng)該報告前6項內(nèi)容及低值和醉高值。

一,、一般規(guī)定

1材料和儀器設(shè)備

紫銅片:T 2,100mmX120mmX0.1~0.3mm;

熱態(tài)電性能測定專用恒溫烘箱:0~200℃;

擊穿強(qiáng)度測試儀;該儀器系由高壓變壓器、過電流繼電器,、電壓調(diào)整裝置和電壓表等主要部件組成,。

線路見圖1.

T

R

圖1接觸漆膜的電極底部應(yīng)經(jīng)常保持平整光滑。

二、測定方法

2測試條件

常態(tài)測定:在恒溫恒濕條件下測定,，

電壓擊穿強(qiáng)度試驗儀 交直流兩用受潮測定;試樣在25±1℃蒸餾水中全浸24h后取出,用濾紙吸干漆膜表面水分即進(jìn)行測定,。試樣

從水中取出到測定完畢不得超過5min。

熱態(tài)測定;將高壓電極置于絕緣良好的專用恒溫烘箱中,升溫至產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度,然后放入試

樣,在此溫度下保持10min后進(jìn)行測定,，

3測定步驟

按《絕緣漆漆膜制備法)(GB1736-79)制備兩塊試樣,。以涂漆銅片為接地電極,放置于高壓電極下

進(jìn)行試驗。作用于試樣上的電壓,，由零位開始以連續(xù)均勻平穩(wěn)的速度升高,，自開始至擊穿為止時間應(yīng)不

少于10s,至擊穿時讀取電壓值。

按圖3位置在試樣每面至少測定5點擊穿電壓,然后在擊穿點附近測量漆膜的厚度.銅片上每面任

何處的漆膜厚度均應(yīng)為0.05±0.005mm,