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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設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設備）
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 術語和定義
以下術語和定義適用于本文件。
3.1
電擊穿electricalbreakdown
試樣受到電應力時,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flashover
在電應力的作用下，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。
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力；
2）樣品的預處理，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、電極尺寸和導熱系數(shù)；
4) 周圍介質(zhì)的電學和熱學特性。
在研究沒有實踐經(jīng)驗的新材料時，應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。專為升壓而設計的在試驗電壓期間不發(fā)生局部放電的電氣設備，放電前應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反應。
腐蝕或潮濕條件下的電化學腐蝕，所有這些都可能導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
金屬電極應始終光滑、清潔、無缺陷。測試片材和片材時，電極組件應垂直于試樣表面。
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。
連接在電極上的導線不應傾斜或以其他方式移動電極或?qū)е聵悠飞系膲毫ψ兓?，也不應導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。
為避免閃絡或受現(xiàn)有設備限制，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。
上下電極應同軸，誤差為0.1 mm。兩個電極的端面應與其軸向垂直，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備。如果試樣需要在張力下進行測試，應將試樣夾在架子上，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，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）應小于 0.1 mm。
筆記。有關薄膜的測試，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。金屬箔應該是
它非常柔軟，可以適應圓柱體的曲率，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
應足以防止閃絡（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（見 5.4）或相關材料標準要求的模壓試樣，在這種情況下，應根據(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材料標準。如果沒有適用的材料標準，這些條件應由供需雙方協(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)面尺寸應足以防止閃絡。
（見 5.4）。如果沒有有效的標準，這些條件應由供需雙方協(xié)商。
對于電極裝置，應使用 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。電極的大小應足以覆蓋樣品
邊緣應距試樣每側(cè)至少 15 mm。應注意確保試樣兩側(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為
（10±1）mm，每個孔應延伸到相對表面內(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，應注意試樣與電極接觸的兩個表面應平行，并應盡可能平整光滑；
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；
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，則應遵循。除非另一個
有約定的條件，樣品應在（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
試驗材料應在選擇的周圍介質(zhì)中防止閃絡。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，絕緣液體應具有足夠的電氣強度以避免閃絡。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。
