100KV介電擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)儀意義和使用

電絕緣材料的絕緣強(qiáng)度是決定材料可以在何種條件下使用的關(guān)鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強(qiáng)度是所使用裝置設(shè)計(jì)的決定性因素。

本方法中介紹的測(cè)試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應(yīng)用條件下的適用性；當(dāng)然也能用于檢測(cè)由于流程的變化，老化的程度，或是其他制造或環(huán)境條件而造成的變化或是與正常特征的偏差。該測(cè)試方法可以有效地應(yīng)用于流程控制，驗(yàn)證或研究測(cè)試。

本測(cè)試方法所獲得的結(jié)果，很少能直接用于實(shí)際使用材料介電性能的判斷。在大多數(shù)情況下，還需要對(duì)其他功能測(cè)試和/或?qū)ζ渌牧蠝y(cè)試所獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)出它們對(duì)特定材料的影響，才能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在第12章中將具體說明三種電壓使用方法。方法A，快速測(cè)試；方法B，逐步測(cè)試；方法C，慢速測(cè)試。方法A常用于質(zhì)量控制測(cè)試。較費(fèi)時(shí)的方法B和C通常給出較低的結(jié)果，但在對(duì)不同材料進(jìn)行相互比較時(shí)，它們所給出的結(jié)果更有說服力。如果可以安裝電動(dòng)電壓控制器，那么慢速測(cè)試法將比逐步測(cè)試法更簡(jiǎn)單，也更常用。方法B和C所獲得的結(jié)果可以相互比較。

詳細(xì)說明本測(cè)試法的文件如下：

電壓應(yīng)用的方法。

如果是慢速測(cè)試法，應(yīng)說明電壓的增速。

測(cè)試樣品的選擇，準(zhǔn)備和調(diào)整。

測(cè)試時(shí)的環(huán)境介質(zhì)和溫度。

電極。

在可能的情況下，電流傳感元件失效的標(biāo)準(zhǔn)，以及，

5以及任何與推薦流程的偏差。

所列要求沒有出現(xiàn)在說明文件中，可按以下推薦進(jìn)行處理。

所列的條目沒有詳細(xì)說明，那么就是在參考就不充分條件下進(jìn)行測(cè)試，則測(cè)試不符合本方法的要求。如果5.5所列的條目沒有獲得嚴(yán)格控制，那么就無法實(shí)現(xiàn)15.2和15.3所陳述的精度。

電流傳感元件失效標(biāo)準(zhǔn)（電流設(shè)定和反應(yīng)時(shí)間）的變化將明顯影響測(cè)試結(jié)果。

附錄X1包含了對(duì)絕緣強(qiáng)度測(cè)試顯著性更為復(fù)雜的討論。

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控制方式：計(jì)算機(jī)控制

符合標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1408、ASTM D149等

適用材料：橡膠、塑料、薄膜、陶瓷、玻璃、漆膜、樹脂、電線電纜、絕緣油等絕緣材料

測(cè)試項(xiàng)目：擊穿電壓測(cè)試、介電強(qiáng)度測(cè)試、電氣強(qiáng)度測(cè)試、耐電壓擊穿強(qiáng)度測(cè)試等

試驗(yàn)電壓：20KV、50KV、100KV、150KV等

電壓精度：≤1%

適用材料：絕緣材料

試驗(yàn)方式：交流/直流、耐壓、擊穿、梯度升壓

控制系統(tǒng)：PLC控制升壓

核心部件：采用進(jìn)口配件

試驗(yàn)介質(zhì)：絕緣油、空氣

顯示方式：曲線顯示、數(shù)據(jù)打印

設(shè)備組成：主機(jī)、計(jì)算機(jī)、電極

電極規(guī)格：25mm、75mm、6mm

耐壓時(shí)間：0-8H

安全保護(hù)：九級(jí)安全保護(hù)

質(zhì)保日期：三年、終身維護(hù)。

培訓(xùn)方式：工程師上門培訓(xùn)安裝

出據(jù)證書：514所、304所、科學(xué)研究院等單位均可

裝置

電壓源—由變化正弦低壓電源通過升壓變壓器提供測(cè)試電壓。作為電壓源的變壓器及相關(guān)的控制應(yīng)具有以下功能：

電壓應(yīng)具有滿足維持到擊穿電壓的能力。對(duì)于大多數(shù)的材料來說，使用與表1所示電極相似的電極，輸出電流強(qiáng)度為40mA就可以了。對(duì)于更復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)，或是對(duì)于高損耗測(cè)試材料，則需要更高的電流。對(duì)于大多數(shù)測(cè)試來說，電源需要在測(cè)試低電容的0.5kVA，10kV到5kVA，100kV的范圍內(nèi)變化。

表1  用于不同絕緣材料絕緣強(qiáng)度測(cè)試的典型電極A

A 在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中，這些電極都是zui常被或是被參考使用的。除了5型電極外，不建議將電極用于平面材料以外材料。ASTM使用的其他電極或是買賣雙方都認(rèn)可但本表中未列出的其他電極也適于對(duì)測(cè)定材料進(jìn)行評(píng)測(cè)。

B 電極通常采用黃銅或不銹鋼制造。應(yīng)參考控制被測(cè)材料的標(biāo)準(zhǔn)，以確定材料是否合適。

C 電極表面應(yīng)拋光并清除上次測(cè)試留下的雜物。

D 參考恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，以確定所安裝上側(cè)電極的負(fù)載力。除非另有說明，否則上側(cè)電極應(yīng)重50±2g。

E 參考恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，以確定適當(dāng)間距的梯度。

F IEC出版物243-1給出了6型電極，以測(cè)定平板材料。對(duì)于電極的同心度來說，他們沒有1型和2型電極那么重要。

G 只要測(cè)試樣品圓形邊緣的內(nèi)側(cè)直徑大于15mm，也可使用其他直徑。

H 7型電極，即注G中所描述的電極，由IEC出版物243-1給出，測(cè)量時(shí)應(yīng)平行與表面。

 根據(jù)12.2，對(duì)可變低壓源的控制可以改變電源的壓力，使得合成的測(cè)試電壓流暢，均勻，沒有超量或是瞬變。在任何環(huán)境下，都不允許峰值電壓超過顯示電壓有效值的1.48倍。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器更適合于進(jìn)行快速測(cè)試（參見12.2.1）或慢速測(cè)試（參見12.2.3)。

在電源上安裝可以在三個(gè)周期內(nèi)運(yùn)行的切斷設(shè)備。該設(shè)備將電壓源設(shè)備與電源設(shè)備切斷，以保護(hù)電壓源不受試樣擊穿造成設(shè)備過載的影響。如果破裂后保持持續(xù)的電流，將造成測(cè)試樣品不必要的燃燒，電極的點(diǎn)蝕并污染液體環(huán)境介質(zhì)。

斷路設(shè)備應(yīng)具有位于次級(jí)升壓變壓器上可以調(diào)節(jié)電流的檢測(cè)元件，以便根據(jù)測(cè)試樣的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整和排列，以檢測(cè)試驗(yàn)電流。設(shè)置檢測(cè)元件以應(yīng)對(duì)12.3所定義的測(cè)試樣擊穿電流。

電流設(shè)置對(duì)測(cè)試結(jié)果具有重大影響。設(shè)置應(yīng)足夠高，使得短暫電壓，例如局部放電，無法通過斷路器，如果不夠高，將擊穿過度燃燒的測(cè)試樣，并造成電極的損壞。優(yōu)化的電流設(shè)置并不能適用于所有的測(cè)試樣，這有賴于材料的具體使用情況以及測(cè)試的目的，有必要以多個(gè)電流設(shè)置對(duì)所給測(cè)試樣進(jìn)行測(cè)試。電極區(qū)域?qū)﹄娏鞯脑O(shè)置選擇具有重大的影響。

測(cè)試樣電流感應(yīng)元件應(yīng)位于升壓變壓器的前端。按測(cè)試樣電流校準(zhǔn)電流檢測(cè)刻度。

應(yīng)小心設(shè)置電流控制響應(yīng)。如果控制設(shè)置得太高，在擊穿發(fā)生時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。如果設(shè)置得太低，就會(huì)對(duì)漏電電流，電容電流或局部放電電流（電暈）產(chǎn)生響應(yīng)，或在檢測(cè)元件位于前端時(shí)，對(duì)升壓變壓器的磁化電流產(chǎn)生響應(yīng)。

電壓測(cè)量—備有電壓表以測(cè)定測(cè)試電壓有效值。應(yīng)采用可以讀取峰值的電壓計(jì)，將讀數(shù)除以即為有效值。電壓測(cè)量電路的總體誤差不能超過測(cè)量值的5%。另外，無論采用何種速度，電壓計(jì)響應(yīng)時(shí)間的滯后率不得超過全程的1％。

通過將電壓計(jì)或潛在變壓器連接到測(cè)試樣電極上，或連接到變壓器上獨(dú)立的電壓計(jì)線圈上，以測(cè)定電壓。后一種連接方式將不會(huì)影響升壓變壓器的負(fù)載。

要求電壓計(jì)zui大可讀電壓要大于擊穿電壓，以便能夠準(zhǔn)確讀取和記錄擊穿電壓。

電極—對(duì)于給定的測(cè)試樣結(jié)構(gòu)，擊穿電壓還是會(huì)由于測(cè)試電極的幾何形狀以及安裝位置而產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。出于這個(gè)原因，在該測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)說明所使用的電極，并在報(bào)告中進(jìn)行說明就顯得很重要了。

參考本測(cè)試方法的文件詳細(xì)說明了表1中所列的電極。如果沒有詳細(xì)說明的電極，那么應(yīng)從表1中挑選合適的電極，或在由于被測(cè)試材料的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)而無法使用標(biāo)準(zhǔn)電極的情況下，采用雙方都認(rèn)可的其他電極。一些特殊電極的例子，可以參見附錄X2。無論何種情況，都應(yīng)在報(bào)告中說表1中的1到4型及6型電極的整個(gè)平面都應(yīng)與測(cè)試樣相接觸。

采用7型電極測(cè)試的測(cè)試樣，在測(cè)試中應(yīng)處于電極內(nèi)，其到電極邊緣的距離不得少于15mm。在大多數(shù)情況下，使用7型電極進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其電極表面應(yīng)處于垂直位置。水平放置電極的測(cè)試不能與垂直放置電極的測(cè)試進(jìn)行直接比較，尤其對(duì)于在液相環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行的測(cè)試。

保持電極表面的清潔和光滑，清除先前測(cè)試所留下的雜物。如果電極表面粗糙，則應(yīng)及時(shí)更換電極。

對(duì)電極的初次生產(chǎn)和隨后的表面重修應(yīng)維持電極的特定結(jié)構(gòu)以及光潔度，這是非常重要的。電極表面的平整度和表面光潔度應(yīng)保證電極的整個(gè)區(qū)域都能與測(cè)試樣緊密接觸。在測(cè)試非常薄的材料時(shí)，表面光潔度將尤為重要，這是由于電極不恰當(dāng)?shù)谋砻鏁?huì)對(duì)測(cè)試材料產(chǎn)生物理?yè)p壞。表面重修時(shí)，不能改變電極表面與特定邊緣半徑之間的過渡。

無論在大小或形狀上有多大的差別，位于zui低應(yīng)力集中處的電極，通常是比較大的且具有zui大半徑的那一個(gè)，應(yīng)具有接地電位。

在一些特定的液相金屬電極中，將使用電極箔，金屬球，水或?qū)щ娡繉与姌O。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這造成了所得結(jié)果與其他類型電極所獲得的結(jié)果之間存在很大的不同。

由于電極對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，常常會(huì)得到一些額外的信息，以至于需要對(duì)多種電極進(jìn)行測(cè)試才能了解一個(gè)材料（或一組材料）的絕緣性能。這對(duì)于研究測(cè)試尤為具有價(jià)值。

環(huán)境介質(zhì)—有關(guān)本測(cè)試法的文件應(yīng)說明環(huán)境介質(zhì)和測(cè)試溫度。為了避免閃絡(luò)以及使擊穿前局部放電的影響zui小化，即使是對(duì)于快速測(cè)試，應(yīng)更傾向于甚至是必須在絕緣液中進(jìn)行測(cè)試（參見6.4.1）。絕緣液中獲得的擊穿值不能與空氣中獲得的值進(jìn)行比較。絕緣液的性質(zhì)和前次使用的程度也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。在某些場(chǎng)合，在空氣中進(jìn)行測(cè)試，需要大量的測(cè)試樣，或者會(huì)在擊穿前，造成嚴(yán)重的表面放電以及燒蝕。一些在空氣中測(cè)試的電極系統(tǒng)應(yīng)在電極周圍包上壓力墊片以防止閃絡(luò)。電極周圍墊片或封條的材料將影響擊穿電壓值。

如果在絕緣油中進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)提供適當(dāng)大小的油池。（注意—在測(cè)試電壓高于10kV時(shí)，并不推薦使用玻璃容器，因?yàn)閾舸┧尫懦鰜淼哪芰孔阋該羲槿萜鳌６饘俪乇仨氝M(jìn)行接地）。

推薦使用滿足標(biāo)準(zhǔn)D3487中I型或II型的礦物油。根據(jù)測(cè)試法D877所測(cè)定的結(jié)果，其擊穿電壓至少為26kV。如果另有說明，也可以將其他絕緣液用作環(huán)境介質(zhì)。這些絕緣油包括硅油和其他用于變壓器，斷路器，電容或電纜的液體，但不限于此。

絕緣油的性質(zhì)對(duì)測(cè)試結(jié)果具有一定的影響。如上所述，除了擊穿電壓，在測(cè)試較薄（小于25μm（千分之一寸）的測(cè)試樣）時(shí)，污染物尤其重要。根據(jù)油和測(cè)試材料的性質(zhì)，其他的特性如溶解氣體含量，水含量以及油的損耗因子都對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。經(jīng)常更換絕緣油，或使用過濾從不同電學(xué)性能液體中測(cè)得的擊穿值通常不能進(jìn)行比較。（參見Xl.4.7）如果在不同于室溫的條件下進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)通過加熱或冷卻液體確保均勻的溫度。在一些情況下，可以將絕緣池放入加熱箱（參見6.4.2）中以控制溫度。如果要強(qiáng)制循環(huán)液體，應(yīng)防止氣泡進(jìn)入到液體中。除非另有說明，否則電極上的測(cè)試溫度應(yīng)維持在±5℃以內(nèi)。在很多情況下，應(yīng)說明測(cè)試樣將在絕緣油中進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試樣在測(cè)試前已浸入絕緣油中并且未從絕緣油中取出（參見操作規(guī)程D2413）。對(duì)于這些材料，絕緣池的設(shè)計(jì)應(yīng)保證測(cè)試樣在測(cè)試前不得暴露于空氣當(dāng)中。

如果在其他環(huán)境溫度或濕度下進(jìn)行空氣中的測(cè)試，應(yīng)準(zhǔn)備加熱箱和濕度控制室。加熱箱應(yīng)滿足D5423標(biāo)準(zhǔn)的要求，并能確保測(cè)試電壓適于使用的溫度。

除了在空氣以外，在其他氣體中進(jìn)行測(cè)試也要求使用可以排除或充滿測(cè)試氣體的控制室，這些控制室通常還要控制壓力。由所進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的性質(zhì)決定控制室的設(shè)計(jì)。

測(cè)試室—進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試室或測(cè)試區(qū)域應(yīng)具有充足的空間以容納測(cè)試設(shè)備，并備有互鎖設(shè)備，以防止接觸到任何帶電部件。電壓源，測(cè)量設(shè)備，池或加熱箱，以及電極的許多不同的物理安排都是可能的，但有三條是必須的（1）所有進(jìn)出帶電部件區(qū)域的門或倉(cāng)門都必須互鎖，以便在開始測(cè)試時(shí)切斷電壓源；(2)應(yīng)盡可能的清除干凈，使得電極表面和測(cè)試樣之間沒有扭曲的區(qū)域，測(cè)試電極之間不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)和局部放電（電暈）；以及(3)在測(cè)試之間測(cè)試樣的插入和替換都應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單便捷。在測(cè)試中常常需要對(duì)電極和測(cè)試樣進(jìn)行目測(cè)。

危害

注意—在本測(cè)試中將會(huì)出現(xiàn)致命的電壓。有必要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)并安裝測(cè)試設(shè)備和所有與之電氣連接的設(shè)備，以保證安全操作。在測(cè)試中任何人都接觸的導(dǎo)電部件都應(yīng)穩(wěn)固的放在地上。在測(cè)試完成時(shí)，應(yīng)采取措施置于地上的部件包括：（a）在測(cè)試中處于高壓條件下的部件，（b）在測(cè)試中獲得感應(yīng)電荷的部件，或（c）即使在斷開與電壓源的連接后仍具有電荷的部件。通過指導(dǎo)讓所有的操作員以恰當(dāng)?shù)姆绞桨踩倪M(jìn)行測(cè)試。在進(jìn)行高壓測(cè)試時(shí)，尤其是在壓縮氣體或是在油中進(jìn)行時(shí)，擊穿所產(chǎn)生的能量足以引發(fā)大火，爆炸或測(cè)試室的破裂。設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備，測(cè)試室和測(cè)試樣，以減小發(fā)生此類事故的可能性并消除人員傷亡的可能性。

警告—在高濃度條件下，臭氧將危害生理健康。由政府部門設(shè)定臭氧接觸極限，這通常是以美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生工作者會(huì)議8的推薦值為基礎(chǔ)。在電壓高到足以在空氣或其他含有氧

氣的大氣中產(chǎn)生局部或*放電時(shí)，將產(chǎn)生臭氧。在低濃度時(shí)，臭氧就具有了特殊的氣味，

但是持續(xù)的吸入臭氧會(huì)造成對(duì)臭氧暫時(shí)失去知覺。正因?yàn)槿绱?，?dāng)持續(xù)出現(xiàn)臭氧的氣味或是一直存在臭氧產(chǎn)生的條件時(shí)，采用工業(yè)監(jiān)控設(shè)備測(cè)量大氣中的臭氧濃度就十分重要了。采用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ缗艢饪冢梢詫⒐ぷ鲄^(qū)域內(nèi)的臭氧濃度降至可以接受的水平。

取樣

對(duì)該材料的說明中應(yīng)定義詳細(xì)的取樣流程。

為了質(zhì)量控制的目的，在取樣時(shí)應(yīng)收集足夠的樣品以評(píng)估被測(cè)樣品的平均質(zhì)量和被檢批次的變化情況，為了使所取樣品不受時(shí)間的影響，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室或其他測(cè)試區(qū)域已經(jīng)開始準(zhǔn)備測(cè)試樣時(shí)進(jìn)行取樣。

為了獲得zui可取的測(cè)試條件，需要從那些遠(yuǎn)離材料中明顯缺損或是間斷的地方進(jìn)行取樣。對(duì)于卷材，除非要對(duì)缺損或間斷的出現(xiàn)或鄰近進(jìn)行調(diào)查，否則應(yīng)避免對(duì)外在的幾層進(jìn)行取樣，例如卷材包的zui外層，或是緊鄰片或卷邊緣的材料。

取樣應(yīng)足夠大，以便能夠按特殊材料的要求進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試（參見12.4）。

測(cè)試樣

準(zhǔn)備和處理：

按照第8章的要求，從所選樣品中準(zhǔn)備測(cè)試樣。

如果要使用平滑表面的電極，在不進(jìn)行實(shí)際表面加工的情況下，測(cè)試樣與電極接觸的表面應(yīng)盡可能具有平滑的平行面。

測(cè)試樣應(yīng)具有足夠的大小以防止在測(cè)試時(shí)發(fā)生閃絡(luò)。對(duì)于薄的材料，使用足夠大的測(cè)試樣將便于在一片測(cè)試樣上進(jìn)行多次的測(cè)試。

對(duì)于較厚的材料（通常厚度在2mm以上），應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度，以便在擊穿前出現(xiàn)閃絡(luò)或強(qiáng)烈的表面局部放電（電暈）。用于防止閃絡(luò)，或減少局部放電（電暈）的技術(shù)包括：

在測(cè)試時(shí)，將測(cè)試樣浸入到絕緣油中。環(huán)境介質(zhì)因素對(duì)擊穿的影響參見X1.4.7。對(duì)于那些沒有干燥且浸入到油中的測(cè)試樣以及那些按照D2413操作規(guī)程準(zhǔn)備的測(cè)試樣來說，這通常都是必要的（參見6.4)。

在測(cè)試的一側(cè)或兩側(cè)加工出一個(gè)凹槽或是鉆出一個(gè)平底的洞，以減少測(cè)試的厚度。如果采用不同的電極（如表1中的6型電極），那么只需加工一個(gè)表面，兩個(gè)電極中較大的一個(gè)應(yīng)與加工好的表面相連接。加工測(cè)試樣時(shí)要小心，以免對(duì)測(cè)試樣造成污染或機(jī)械損壞。

用封條或整流罩繞住于測(cè)試樣相連接的電極，以減少閃絡(luò)的發(fā)生。

不平的材料應(yīng)采用與樣品材料和幾何形狀相近的測(cè)試樣（和電極）進(jìn)行測(cè)試。有必要按材料的說明確定對(duì)這些材料所使用的測(cè)試樣和電極。

無論材料的形狀如何，如果除了測(cè)試面對(duì)面的擊穿強(qiáng)度以外還要進(jìn)行其他測(cè)試，則要在該材料的說明中指出所使用的測(cè)試樣和電極。

幾乎在所有的情況下，測(cè)試樣的實(shí)際厚度都很重要。除非另有說明，否則應(yīng)在測(cè)試后，測(cè)量擊穿點(diǎn)鄰近區(qū)域的厚度。應(yīng)在室溫條件下（25±5℃）進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)D374測(cè)試法采取恰當(dāng)?shù)牧鞒獭?/span>

100KV介電擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)儀大多數(shù)固體絕緣體的擊穿強(qiáng)度都受到溫度和濕度的影響。因此在測(cè)試前，受此影響的材料應(yīng)用控制好的溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行平衡。對(duì)于這種材料，調(diào)節(jié)應(yīng)包括在參照本測(cè)試法的標(biāo)準(zhǔn)中。

除非另有說明。否則應(yīng)按D618操作規(guī)程進(jìn)行后續(xù)流程。對(duì)于許多材料來說，濕度對(duì)擊穿強(qiáng)度的影響要大于溫度的影響。對(duì)材料進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)節(jié)，以使得測(cè)試樣同時(shí)達(dá)到濕度和溫度的平衡。如果調(diào)節(jié)時(shí)導(dǎo)致測(cè)試樣表面出現(xiàn)凝結(jié)水，應(yīng)在測(cè)試前將測(cè)試樣表面擦干。通常這樣可以減少表面閃絡(luò)的可能性。

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