《絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法第1部分.工頻試驗(yàn)》

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(yàn)樣品的注射成型-第 1 部分。通用原理和多用途和棒試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)酯絕緣液體規(guī)范（絕緣液體-電氣用未使用合成有機(jī)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(shí),其絕緣性能嚴(yán)重喪失,從而引起試驗(yàn)回路電流推動(dòng)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(gè)電極，如果兩個(gè)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(yàn)回路電流升高。

響應(yīng)式回路斷路器動(dòng)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(yàn)中）試樣在規(guī)定的試驗(yàn)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(gè)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)擊穿。

3.4

電氣強(qiáng)度electircstrength

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下?lián)舸╇妷号c施加電壓的兩個(gè)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(gè)測試電極之間的距離。

4 試驗(yàn)意義

本部分獲得的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)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(shí)際應(yīng)用中直接確定絕緣材料的性能。

地位。

材料的電氣強(qiáng)度測量可能會(huì)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(jī)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(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的新材料時(shí)，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(shí)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(gè)結(jié)果都提供了有關(guān)材料電氣強(qiáng)度的信息。大多數(shù)材料的電氣強(qiáng)度隨著電極間樣品厚度的增加而降低，隨著電壓施加時(shí)間的增加而降低。

大多數(shù)材料測量的電氣強(qiáng)度受表面放電強(qiáng)度和擊穿前時(shí)間的影響很大。專為升壓而設(shè)計(jì)的在試驗(yàn)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(qiáng)度，但本部分的方法

一般沒有此信息。

具有高電氣強(qiáng)度的材料可能無法抵抗長時(shí)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(yùn)行期間在低得多的電場強(qiáng)度下失效。

5個(gè)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(shí)，電極組件應(yīng)垂直于試樣表面。

注意。在測試薄樣品時(shí)，電極的維護(hù)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(dòng)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(dāng)測試非常薄的薄膜（例如，厚度小于 5.0 μm）時(shí)，這些材料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(gè)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(zhǔn)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(yàn)

當(dāng)有規(guī)定時(shí)，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(shí)可采用機(jī)械方式將試樣厚度減薄。

5.2.2 帶、膜和條

兩個(gè)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(gè)電極在另一個(gè)電極

上方，樣品夾在桿的兩個(gè)端面。

上下電極應(yīng)同軸，誤差為0.1 mm。兩個(gè)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(dòng)。

圖 2 顯示了一個(gè)合適的設(shè)備。如果試樣需要在張力下進(jìn)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(dá)到所需的拉伸，一種方便的方法是將樣品的一端繞一個(gè)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(jìn)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(gè)球的直徑為（20.0±0.1）mm。布置電極時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。如果沒有適用的材料標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行測試。

5.2.9 填充膠

電極為兩個(gè)金屬球，每個(gè)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(gè)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(bào)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(dāng)要求防止表面損傷時(shí)，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(shí)，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(gè)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(gè)電極，對金屬板施加電壓。對于薄材料，可以使用兩個(gè)或三個(gè)樣品。

局部放置，即使它們的長邊以適當(dāng)?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(gè)區(qū)域與電極接觸良好。電極邊緣

應(yīng)適當(dāng)?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(bào)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(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試樣應(yīng)為一個(gè)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(gè)平行面。根據(jù) 5.3.2.1

的測試方法將樣品放在兩個(gè)平行板之間，對所描述的片材和片材進(jìn)行測試。如有必要，可使用 2 至 3 個(gè)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(gè)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(gè)平行孔，兩個(gè)孔的中心距為（25±1）mm。兩個(gè)孔的直徑是這樣

固定的。用錐度為2%左右的鉸刀擴(kuò)孔后，每個(gè)孔的大端直徑不小于4.5mm，不大于5.5mm。

鉆孔的兩個(gè)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(gè)管壁，并在孔的整個(gè)長度上鉸接

刀鉸。

鉆孔和鉸孔時(shí)，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(gè)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(qiáng)度大于 15 mm 的樣品時(shí)，將樣品切成 100 mm × 50 mm，如圖 8 所示。如圖所示

鉆兩個(gè)孔，每個(gè)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(gè)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(diǎn)不超過 0.05 mm。如果材料規(guī)范中沒有另外規(guī)定，兩個(gè)孔的邊沿其長度方向的距離應(yīng)為

（10±1）mm，每個(gè)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(shí)，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(diǎn)。

a) 制備固體材料試樣時(shí)，應(yīng)注意試樣與電極接觸的兩個(gè)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(yàn)，要求試樣有足夠大的面積以防止試驗(yàn)過程中的閃絡(luò)；

c) 對于垂直于材料表面的試驗(yàn)，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(jì)算電氣強(qiáng)度的兩個(gè)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(biāo)稱厚度或兩個(gè)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(yàn)，試樣的平均厚度或兩個(gè)電極之間的距離；

c) 在每個(gè)試樣的擊穿點(diǎn)附近或兩個(gè)電極之間的距離處直接測量的厚度。

6 試驗(yàn)前的條件處理

絕緣材料的電氣強(qiáng)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(gè)

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(biāo)準(zhǔn)環(huán)

大氣中處理不低于24 小時(shí)。

7 周圍介質(zhì)

7.1 總則

試驗(yàn)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(jìn)行測試，尤其是在高溫下進(jìn)行測試時(shí)。

在中等測試電壓下，電極邊緣的放電也會(huì)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(shí)間才能達(dá)到所需的溫度，但某些材料可能會(huì)因長時(shí)間暴露于高溫而受到影響。

7.2 高溫空氣試驗(yàn) 在高溫空氣

試驗(yàn)時(shí)，可在任何設(shè)計(jì)良好的烘箱中進(jìn)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(huì)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(diǎn)附近放置溫度計(jì)、熱電偶或其他測溫裝置來測量溫度。

7.3 液體測試

當(dāng)試驗(yàn)在絕緣液體中進(jìn)行時(shí)，絕緣液體應(yīng)具有足夠的電氣強(qiáng)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(qiáng)度。

變壓器油或其他液體的雜質(zhì)含量可能會(huì)影響測量的電氣強(qiáng)度。

高溫試驗(yàn)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(jìn)行。

在準(zhǔn)備好的油浴中。在這種情況下，應(yīng)采取適當(dāng)?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(yàn)

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(jī)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(yàn)電壓。變壓器及其電源及其調(diào)節(jié)裝置。