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《絕緣材料電氣強度試驗方法第1部分.工頻試驗》
更新：2022 年 10月 12日
發(fā)布者:天粵印刷Lily
塑料-熱塑性注塑模-第 1 部分。通用原則和通用模制品和條帶（ 塑料-熱塑性材料試驗樣品的注射成型-第 1 部分。通用原理和多用途和棒試驗樣品的成型）
ISO 294-3 塑料-熱塑性注射成型樣品-第 3 部分。塑料-注射成型
testspecimensofthermoplasticmaterials-Part 3.Smalplates)
ISO 295 塑料熱固性壓縮模塑試樣 (Plastics-CompressionmouldingoftestspecimensofThermosettingmaterials
)
ISO 10724 (所有部分) Plastics-Injectionmolding
Oftestspecimensofthermosettingpowdermoldingcompounds)
使用 IEC 60212 固體電的標準條件測試期間和測試前的絕緣材料（Standardconditionsforuseprior
Toandduringthetestingofsolidelectricalinsulatingmaterials）
IEC 60296 電氣工程中使用的液體變壓器和開關(guān)設(shè)備的未使用礦物絕緣油（Fluidsforelectrotech-
nicalapplications-未使用的礦物絕緣油用于變壓器和開關(guān)設(shè)備）
電氣絕緣用無溶劑可聚合樹脂化合物規(guī)范-第 2 部分。測試方法（用于電氣絕緣的無溶劑可聚合樹脂化合物規(guī)范-第 2 部分。
最軟的方法） 電氣絕緣涂料-第 2 部分。測試方法（用于電氣絕緣的清漆
-第 2 部分。測試方法
)
IEC 60684-2 絕緣柔性套管 - 第 2 部分。測試方法 (Flexibleinsulatingsleeving-Part
2.Methods Oftest)
IEC 60836 電氣設(shè)備未使用的硅絕緣液體規(guī)范 (Specificationsforunusedsiliconeinsulating
Liquidsforelectrotechnical purposes)
IEC 61099 電氣未使用合成有機酯絕緣液體規(guī)范（絕緣液體-電氣用未使用合成有機酯規(guī)范）
3 術(shù)語和定義
以下術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
電擊穿electricalbreakdown
試樣受到電應(yīng)力時,其絕緣性能嚴重喪失,從而引起試驗回路電流推動相應(yīng)的斷路器。
擊穿通常是由于樣品和電極周圍的氣體或液體介質(zhì)中的局部放電引起的，并使小電極（或兩個電極，如果兩個電極是直的）如果直徑相同，則邊緣處的樣品被破壞。
3.2
閃絡(luò)flashover
在電應(yīng)力的作用下，試樣和電極周圍的氣體或液體介質(zhì)的絕緣性能喪失，由此產(chǎn)生的試驗回路電流升高。
響應(yīng)式回路斷路器動作。
筆記。樣品中有碳化通道或穿孔表示擊穿，否則為閃絡(luò)。
3.3
擊穿電壓breakdownvoltage
3.3.1
（連續(xù)升壓試驗中）試樣在規(guī)定的試驗條件下?lián)舸┑碾妷骸?/span>
3.3.2
（在升壓測試中）樣品承受的最高電壓，在該電壓下樣品在整個時間內(nèi)都不會擊穿。
3.4
電氣強度electircstrength
在規(guī)定的試驗條件下?lián)舸╇妷号c施加電壓的兩個電極之間的距離的商。
筆記。除非另有規(guī)定，建議按 5.5 規(guī)定確定兩個測試電極之間的距離。
4 試驗意義
本部分獲得的電氣強度試驗結(jié)果可用于檢測工藝、老化條件或其他制造或環(huán)境條件的變化。
由此產(chǎn)生的性能變化或與正常值的偏差通常不推薦用于在實際應(yīng)用中直接確定絕緣材料的性能。
地位。
材料的電氣強度測量可能會受到許多因素的影響，包括。
a) 樣品狀態(tài)。
1) 試樣的厚度和均勻性以及有無機械應(yīng)力；
2）樣品的預(yù)處理，尤其是干燥和浸漬過程；
3) 是否有氣隙、水分或其他雜質(zhì)。
b) 測試條件。
1）外加電壓的頻率、波形和升壓速度或加壓時間；
2）環(huán)境溫度、壓力和濕度；
3）電極形狀、電極尺寸和導(dǎo)熱系數(shù)；
4) 周圍介質(zhì)的電學(xué)和熱學(xué)特性。
在研究沒有實踐經(jīng)驗的新材料時，應(yīng)考慮所有這些影響因素。本節(jié)規(guī)定了一些特定
條件以快速識別材料，并可用于質(zhì)量控制和類似目的。
通過不同方法獲得的結(jié)果不能直接比較，但每個結(jié)果都提供了有關(guān)材料電氣強度的信息。大多數(shù)材料的電氣強度隨著電極間樣品厚度的增加而降低，隨著電壓施加時間的增加而降低。
大多數(shù)材料測量的電氣強度受表面放電強度和擊穿前時間的影響很大。專為升壓而設(shè)計的在試驗電壓期間不發(fā)生局部放電的電氣設(shè)備，放電前應(yīng)了解材料的電氣強度，但本部分的方法
一般沒有此信息。
具有高電氣強度的材料可能無法抵抗長時間的降解過程，例如熱老化、腐蝕或由于局部放電引起的化學(xué)反應(yīng)。
腐蝕或潮濕條件下的電化學(xué)腐蝕，所有這些都可能導(dǎo)致材料在運行期間在低得多的電場強度下失效。
5個電極和樣品
5.1 概述
金屬電極應(yīng)始終光滑、清潔、無缺陷。測試片材和片材時，電極組件應(yīng)垂直于試樣表面。
注意。在測試薄樣品時，電極的維護尤為重要。為了盡量減少擊穿過程中的電極損壞，不銹鋼電極是首選。
連接在電極上的導(dǎo)線不應(yīng)傾斜或以其他方式移動電極或?qū)е聵悠飞系膲毫ψ兓?，也不?yīng)導(dǎo)致樣品周圍的電場分布受到顯著影響。
當測試非常薄的薄膜（例如，厚度小于 5.0 μm）時，這些材料的產(chǎn)品標準應(yīng)指定使用的電極和操作工具。
身體程序和樣品的制備程序。
5.2 垂直于非層壓材料表面和垂直于層壓材料層的測試
5.2.1 片材和片材（包括紙板、紙張、織物和薄膜）
5.2.1.1 不等直徑電極
電極由兩個金屬圓柱體組成其邊緣被倒圓為半徑為 (3.0 ± 0.2) mm 的圓弧。電極的直徑之一
它是（25.0±1.0）mm，高度約為25.0mm；另一個電極的直徑為 (75.0 ± 1.0) mm，高度約為 15.0 mm。兩電極同軸，
誤差在2.0 mm以內(nèi)，)。
筆記。不與電極接觸的樣品半徑對結(jié)果并不重要，但應(yīng)避免在周圍介質(zhì)中發(fā)生局部放電。
5.2.1.2 等徑電極
如果使用能使上下電極準確對中（誤差在 1.0 mm 以內(nèi)）的裝置，則下電極的直徑可以減小到
(25.0±1.0)mm，兩電極直徑之差不大于0.2mm，如圖1b)。這樣測得的結(jié)果不一定和5.2.1.1一樣。
徑向電極測量的結(jié)果是相同的。
5.2.1.3 球板電極
電極由球體和金屬板組成，上電極為直徑為（20.0±1.0）mm的球體，下電極為直徑
為（25.0±1.0）mm的金屬板邊緣圓整為半徑為 2.5 毫米的圓弧。上下電極同軸，誤差在1.0mm以內(nèi)，
如圖1c)所示。
5.2.1.4 厚樣試驗
當有規(guī)定時，厚度超過 3.0 毫米的薄板和薄板應(yīng)從一側(cè)加工到 (3.0 ± 0.2) 毫米的厚度。然后嘗試
在測試過程中將高壓電極放置在未加工的表面上。
為避免閃絡(luò)或受現(xiàn)有設(shè)備限制，必要時可采用機械方式將試樣厚度減薄。
5.2.2 帶、膜和條
兩個電極為兩根金屬棒，每根直徑為（6.0±0.1）mm，垂直安裝在夾具中，使一個電極在另一個電極
上方，樣品夾在桿的兩個端面。
上下電極應(yīng)同軸，誤差為0.1 mm。兩個電極的端面應(yīng)與其軸向垂直，端面的邊緣半徑為（1.0±
0.2）mm。上電極的質(zhì)量為（50.0±2.0）g，應(yīng)在夾具內(nèi)沿垂直方向自由移動。
圖 2 顯示了一個合適的設(shè)備。如果試樣需要在張力下進行測試，應(yīng)將試樣夾在架子上，使
試樣放置在如圖所示的指定位置。為了達到所需的拉伸，一種方便的方法是將樣品的一端繞一個旋轉(zhuǎn)的圓圈纏繞。
在棍子上。
為了防止條帶邊緣的閃絡(luò)，可以使用薄膜或其他絕緣材料薄條來覆蓋條帶邊緣并夾住樣品。另外，
也可以在電極周圍使用防弧密封圈，只要電極與密封圈之間留有1.0mm～2.0mm的環(huán)形間隙即可。下電極
樣品與樣品之間的間隙（上電極與樣品接觸之前）應(yīng)小于 0.1 mm。
筆記。有關(guān)薄膜的測試，請參見 IEC 60674-2。
5.2.3 軟管和軟套管
按照 IEC 60684-2 進行測試。
5.2.4 硬管（內(nèi)徑100mm及以下）
外電極為金屬箔帶 (25.0 ± 1.0) mm 寬。內(nèi)電極是與內(nèi)壁緊密貼合的導(dǎo)體，如圓棒、管、箔或
填充直徑為0.75mm~2.0mm的金屬球，與管內(nèi)表面良好接觸。內(nèi)電極的每一端應(yīng)至少向外延伸
25mm。
在沒有不良影響的情況下，可用凡士林將金屬箔貼在樣品的內(nèi)外表面。
5.2.5 管子和空心圓柱體（內(nèi)徑大于100mm）
外電極為寬（75.0±1.0）mm的金屬箔條，內(nèi)電極為直徑為（25.0±1.0）mm的圓形金屬箔。金屬箔應(yīng)該是
它非常柔軟，可以適應(yīng)圓柱體的曲率，如圖 3 所示。
5.2.6 鑄造和成型材料
5.2.6.1 鑄造材料
樣品制備和測試符合 IEC 60455-2。
5.2.6.2 成型材料
5.2.6.2.1 總則
應(yīng)用一對球電極，每個球的直徑為（20.0±0.1）mm。布置電極時，使它們共用軸和樣品。
該平面是垂直的（參見圖 4）。如果試樣是彈性體，則應(yīng)使用 5.2.1.3 中的板電極[見圖 1c)]。
5.2.6.2.2 熱固性材料
厚度為 (1.0 ± 0.1) mm 的樣品，根據(jù) ISO 295 壓縮成型或根據(jù) ISO 10724 注塑成型，側(cè)面尺寸
應(yīng)足以防止閃絡(luò)（見 5.4）。
如果不能使用 (1.0 ± 0.1) mm 厚的試樣，則可以使用 (2.0 ± 0.2) mm 厚的試樣。
5.2.6.2.3 熱塑性材料
試樣按照ISO 294-1和ISO 294-3注塑成型，尺寸為60 mm×60 mm×1 mm。如果該
尺寸不足以防止閃絡(luò)（見 5.4）或相關(guān)材料標準要求的模壓試樣，在這種情況下，應(yīng)根據(jù) ISO 293 模壓成型
的扁平試樣的直徑至少為 100.0 mm，厚度為(1.0 ± 0.1) 毫米。
注塑或壓塑的條件見相關(guān)材料標準。如果沒有適用的材料標準，這些條件應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。
5.2.6.2.4 彈性體 施加
厚度為（1.0±0.1）mm 的試樣。這些試樣是根據(jù)標準條件制成的，它們的側(cè)面尺寸應(yīng)足以防止閃絡(luò)。
（見 5.4）。如果沒有有效的標準，這些條件應(yīng)由供需雙方協(xié)商。
對于電極裝置，應(yīng)使用 5.2.1.3 中的板電極[見圖 1c)]。至于低硬度彈性體，如硅橡膠，則應(yīng)分為
不要使用合適的澆注材料作為填充材料或周圍介質(zhì)。
5.2.7 硬模制部件
對于不能放置在平面電極之間的模制絕緣體，應(yīng)使用對置的等直徑球電極。通常用作此類測試
的電桿直徑為12.5mm或20.0mm（見圖5）。
5.2.8 清漆
按照 IEC 60464-2 進行測試。
5.2.9 填充膠
電極為兩個金屬球，每個金屬球的直徑為 12.5 mm 至 13.0 mm。水平放置同軸，彼此分開，除非另有規(guī)定
（1.0±0.1）mm，并嵌入填料中。應(yīng)注意避免出現(xiàn)空隙，尤其是避免兩個電極之間出現(xiàn)空隙。由于使用不同
從電極距離得到的結(jié)果不能直接比較，所以在材料規(guī)格和測試報告中應(yīng)注明間隙長度。
5.3 平行于非層壓材料表面和平行于層壓材料層的測試
5.3.1 總則
如果不需要區(qū)分擊穿是通過樣品擊穿還是沿樣品表面擊穿，可使用5.3.2或5.3.3
的電極，優(yōu)先使用5.3.2的電極。
當要求防止表面損傷時，應(yīng)使用 5.3.3 的電極。
5.3.2 平行板電極
5.3.2.1 片材和片材
測試片材和片材時，樣品的厚度就是測試材料的厚度。樣品為矩形，長 (100 ± 2) mm，寬 (25.0 ± 0.2) mm。
試樣的長邊應(yīng)切成垂直于材料表面的兩個平行平面。樣品夾在金屬平行板之間，兩塊金屬板之間的距離為
25mm，厚度不小于10mm，作為兩個電極，對金屬板施加電壓。對于薄材料，可以使用兩個或三個樣品。
局部放置，即使它們的長邊以適當?shù)慕嵌戎紊想姌O。電極的大小應(yīng)足以覆蓋樣品
邊緣應(yīng)距試樣每側(cè)至少 15 mm。應(yīng)注意確保試樣兩側(cè)的整個區(qū)域與電極接觸良好。電極邊緣
應(yīng)適當?shù)箞A，半徑為 3mm~5mm，以避免電極邊緣和側(cè)面之間出現(xiàn)飛?。ㄒ妶D 6）。
如果現(xiàn)有設(shè)備不允許樣品分解，樣品寬度可以減小到（15.0±0.2）mm或（10.0±0.2）mm。測試
樣品寬度的這種減少應(yīng)在報告中說明。
該電極僅適用于測試厚度至少為 1.5 mm 的硬質(zhì)材料。
5.3.2.2 管道和圓筒
對管道和圓柱體進行試驗時，試樣應(yīng)為一個完整的環(huán)或一段長度為 100 mm 的圓弧，軸向長度為（25±
0.2）mm。試樣的兩端應(yīng)加工成垂直于管或圓柱軸線的兩個平行面。根據(jù) 5.3.2.1
的測試方法將樣品放在兩個平行板之間，對所描述的片材和片材進行測試。如有必要，可使用 2 至 3 個樣品來支撐上電極。電極應(yīng)有足夠大的尺子
為使電極覆蓋樣品至少超出樣品兩側(cè)15mm，樣品兩側(cè)的整個區(qū)域應(yīng)與電極接觸良好。
5.3.3 錐形針電極
在試樣上垂直試樣表面鉆兩個平行孔，兩個孔的中心距為（25±1）mm。兩個孔的直徑是這樣
固定的。用錐度為2%左右的鉸刀擴孔后，每個孔的大端直徑不小于4.5mm，不大于5.5mm。
鉆孔的兩個孔完全穿透樣品，或者如果樣品是一根大管子，則孔只穿過一個管壁，并在孔的整個長度上鉸接
刀鉸。
鉆孔和鉸孔時，孔周圍的材料不應(yīng)有任何損壞，如劈裂、壓碎或碳化。
用作電極的錐形銷的錐度為（2.0±0.02）%并壓入，但不要錘擊兩個孔，使它們緊密貼合，并
在每側(cè)突出試樣至少2毫米（見圖7 ）。
這些電極僅適用于測試厚度至少為 1.5 mm 的硬質(zhì)材料。
5.3.4 平行圓柱電極
測試高電氣強度大于 15 mm 的樣品時，將樣品切成 100 mm × 50 mm，如圖 8 所示。如圖所示
鉆兩個孔，每個孔的直徑為 0.1毫米或小于圓柱形電極的直徑。圓柱形電極的直徑為（6.0±
0.1) 毫米，具有半球形端。每個孔的底部為半球形，以貼合電極端部，使電極端部與孔底部的
間隙在任何一點不超過 0.05 mm。如果材料規(guī)范中沒有另外規(guī)定，兩個孔的邊沿其長度方向的距離應(yīng)為
（10±1）mm，每個孔應(yīng)延伸到相對表面內(nèi)（2.25±0.25）mm。圖 8 顯示了兩種可選形式的通氣電極。
顯示。使用帶小凹槽的電極時，這些小凹槽的位置應(yīng)與電極間距正好相反。
5.4 樣品
除了上述文章中描述的情況外，通常還需要注意以下幾點。
a) 制備固體材料試樣時，應(yīng)注意試樣與電極接觸的兩個表面應(yīng)平行，并應(yīng)盡可能平整光滑；
b) 對于垂直于材料表面的試驗，要求試樣有足夠大的面積以防止試驗過程中的閃絡(luò)；
c) 對于垂直于材料表面的試驗，不能直接比較不同厚度試樣的結(jié)果（見第 4 章）。
5.5 電極間距離
用于計算電氣強度的兩個電極之間的距離應(yīng)為以下之一（如待測材料中規(guī)定的）。
a) 標稱厚度或兩個電極之間的距離（除非另有規(guī)定，一般使用此值）；
b) 對于平行于表面的試驗，試樣的平均厚度或兩個電極之間的距離；
c) 在每個試樣的擊穿點附近或兩個電極之間的距離處直接測量的厚度。
6 試驗前的條件處理
絕緣材料的電氣強度隨溫度和水分含量而變化。如果測試材料已經(jīng)規(guī)定，則應(yīng)遵循。除非另一個
有約定的條件，樣品應(yīng)在（23±2）℃，相對濕度（50±5）%，即IEC 60212規(guī)定的標準環(huán)
大氣中處理不低于24 小時。
7 周圍介質(zhì)
7.1 總則
試驗材料應(yīng)在選擇的周圍介質(zhì)中防止閃絡(luò)。符合 IEC 60296 的變壓器油、IEC 60836 的硅油 IEC 61099
的酯液或合適的澆注材料可用作合適的介質(zhì)。并且在測試過程中周圍介質(zhì)不應(yīng)有任何材料和材料。
顯著的相互作用，例如測試過程中的膨脹。
對于擊穿電壓相對較低的樣品，可以在空氣中進行測試，尤其是在高溫下進行測試時。
在中等測試電壓下，電極邊緣的放電也會對測試值產(chǎn)生很大影響。
如果嘗試在另一種介質(zhì)中測試材料的性能，則可以應(yīng)用這種介質(zhì)。
選擇對測試材料影響最小的介質(zhì)。
周圍的介質(zhì)可能對測試結(jié)果有很大的影響，特別是對于紙、紙板等易吸收的材料，所以應(yīng)該在樣品制備過程中。
所有必要的步驟（例如，干燥和浸漬）都按順序確定，以及測試期間周圍介質(zhì)的狀態(tài)。
樣品和電極需要足夠的時間才能達到所需的溫度，但某些材料可能會因長時間暴露于高溫而受到影響。
7.2 高溫空氣試驗 在高溫空氣
試驗時，可在任何設(shè)計良好的烘箱中進行?？鞠浔仨氂凶銐虼蟮捏w積來容納樣品和電力。
極端地使它們在測試過程中不會閃爍。烘箱應(yīng)配備空氣循環(huán)裝置，使樣品周圍的溫度在規(guī)定溫度的±2℃以內(nèi)。
一般要保持均勻，在測試點附近放置溫度計、熱電偶或其他測溫裝置來測量溫度。
7.3 液體測試
當試驗在絕緣液體中進行時，絕緣液體應(yīng)具有足夠的電氣強度以避免閃絡(luò)。在可變壓力的情況下，
在油的相對介電常數(shù)較高的液體中測試的樣品可能表現(xiàn)出比在變壓器油中測得的更高的電氣強度。
變壓器油或其他液體的雜質(zhì)含量可能會影響測量的電氣強度。
高溫試驗可以在液體容器中的烘箱（見 7.1）或以絕緣油作為傳熱介質(zhì)的恒溫控制器中進行。
在準備好的油浴中。在這種情況下，應(yīng)采取適當?shù)囊后w循環(huán)措施，使樣品周圍的溫度大致均勻，并保持
在規(guī)定溫度的 ±2 °C 范圍內(nèi)。
7.4 固體材料試驗
對于板狀軟彈性體樣品，應(yīng)使用合適的澆注材料，該材料最好在室溫下固化并具有介電常數(shù)。
類似于測試彈性體。在鑄造過程中，應(yīng)避免出現(xiàn)空隙，特別是在經(jīng)過真空處理的圓柱形電極和測試板中。
卷之間。灌封材料對電極和試板表面應(yīng)有足夠的附著力。
對于有機硅彈性體，它可以是通過雙組分室溫硫化固化的低粘度硅橡膠。
8 電氣設(shè)備
8.1 電壓源
采用變壓低壓正弦電源為升壓變壓器供電，獲得試驗電壓。變壓器及其電源及其調(diào)節(jié)裝置。
