電壓擊穿強度試驗儀 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備上）進行測試的精度是變化的。通過使用同一類型的設備，嚴格控制測試樣的準備，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，或是測試設備中電流感應元件的擊穿標準得不到嚴格控制，那么將無法達到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準應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)和設備、使材料厚度的精度達到0.01in甚至更小。電極不能損壞試樣的接觸面。準確的測定擊穿電壓。

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. 關鍵詞

16.1擊穿，擊穿電壓，校準，擊穿標淮，介電擊穿電壓，介電失效，介電強度，電極，閃絡，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

（非強制信息）

Xl. 絕緣強度測試的意義

X1.1 介紹

簡要回顧了擊穿的三種假定機制，分別是：（1）放電或電暈機制，（2）熱機制，以及（3）固有機制，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。擊穿機制常常與其他機制相結(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。介電擊穿的假定機制由放電造成的擊穿——在對工業(yè)材料進行的許多測試中，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)和離子導電性能的損失，進而迅速產(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，那么在電場強度大到足以加速電子穿過材料時，仍將發(fā)生擊穿。標準電場強度被稱為固有絕緣強度。雖然機制本身也許已經(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，并不是那些電場強度最大的區(qū)域，有時甚至是那些遠離電極的區(qū)域。在應力下卷中的薄弱環(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性和功函會對熱機制和發(fā)電機制產(chǎn)生影響。通常來說，由于缺乏相關的實驗數(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，絕緣強度與以試樣厚度為分母的分數(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，所以習慣在液體或可溶固體中進行絕緣強度測試，此時電極間具有標準的固定空間。因為絕緣強度取決于厚度，所以如果在報告絕緣強度數(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，絕緣強度隨溫度的升高而降低，但其強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，對絕緣強度與溫度的關系進行確定。時間——電壓應用的速率也會影響測試結(jié)果。通常，擊穿電壓隨電壓應用速率的增加而提高。這是預料之中的，因為熱擊穿機制有賴于時間，而放電機制也有賴于時間，雖然在一些情況下，后一種機制通過產(chǎn)生局部電場高臨界強度造成快速失效波形——通常，應用電壓的波形也會影響絕緣強度。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)是一種半導體材料，那么該公式可以變?yōu)椋?/p>

（X1.3）

式中：

E=絕緣強度；

f=頻率；

ε和ε′=介電常數(shù)；

D=耗散因數(shù)；

o=電導率（S/m）；

下標：

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，如果電場強度Es達到以下水平，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)進行比較。也應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效應。除此之外，還應調(diào)查暴露在電場強度中的影響，通常通過標準的調(diào)節(jié)流程來控制或限制相對濕度的影響。

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

X1.5 評估

X1.5.1通電設備絕緣的一個基本要求就是它應能承受得住在服務中施加于它的電壓。因此很有必要對測試進行評價，以評價處于高壓應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一步考察的初步測試，但是它無法就兩個重要方面進行全部評估。首先，安裝在設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，機械應力，周圍介質(zhì)以及與其他材料的連接之后，更是如此。第二，在服務時，會出現(xiàn)很多惡劣的影響，例如熱，機械應力，電暈及其產(chǎn)物，污染物等等，都會使擊穿電壓遠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，進而對該材料做出更準確的估計，但是最終考察的仍然是那些處于實際服務的材料性質(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測試法所涉及的標準

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標準，這些標準都與在電源頻率下電介質(zhì)強度的測定有關，或與測試設備元件或用于測定該性質(zhì)的元件有關。雖然我們竭盡全力，力圖將所有涉及D149測試法的標準都包含進來，但是該清單仍是不的，在本附錄出版之后編寫或修改的標準都未能包含進來。

X2.1.2在一些標準中，要用D149測試法測定介質(zhì)強度或擊穿電壓，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標準

十四、報告

除非另有規(guī)定，報告應包括如下內(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)品標準規(guī)定的溫度,然后放入試

樣,在此溫度下保持10min后進行測定，

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為0.05±0.005mm,