壹、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀GB/T3333概論

一、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀產(chǎn)品概述

本試驗(yàn)機(jī)適用于固體絕緣材料如：塑料、薄膜、樹脂、云母、陶瓷、硅膠、玻璃、絕緣漆等，在空氣或液體介質(zhì)中，測(cè)量工頻（48~62Hz）或?qū)?yīng)直流電壓下?lián)舸?qiáng)度和耐電壓時(shí)間。

二、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀適用范圍：

適用于連續(xù)均勻升壓或逐級(jí)升壓的方式，對(duì)試樣施加交流/或直流                                                                           電壓直至擊穿，測(cè)量擊穿電壓值，計(jì)算試樣的擊穿強(qiáng)度；用迅速升壓的方法，將電壓升到規(guī)定值，保持一定的時(shí)間試樣不擊穿，定此時(shí)規(guī)定值為試樣的耐電壓值。

三、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀術(shù)語(yǔ)和定義：

1. 耐電壓值： 迅速將電壓升高到規(guī)定值，保持一定時(shí)間試樣未被擊穿，稱此電壓值為試樣的耐電壓值，以kV表示。
2. 擊穿電壓： 試樣在某一電壓作用下被擊穿，此時(shí)的電壓值稱擊穿電壓，以kV表示。
3. 擊穿電壓強(qiáng)度： 試樣的擊穿電壓與其厚度之比，稱電壓強(qiáng)度，以KV/mm表示。

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四、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀主要技術(shù)參數(shù):

1．試驗(yàn)電壓：AC 0~50 kV連續(xù)可調(diào)     DC 0~50 kV連續(xù)可調(diào)

2．變壓器容量： 10 KVA

3．擊穿電壓： 0~50kV 

1. 升壓速度：分50、100、200、500、1000、2000（KV/S）10個(gè)檔位
2. 升壓調(diào)速：為電氣自動(dòng)調(diào)速
3. 電壓測(cè)量精度： ≤ 2％
4. 漏電電流選擇：1~20 mA
5. 試驗(yàn)方法：直流試驗(yàn)、交流試驗(yàn)
6. 升壓方式：自動(dòng)程控升壓
7. 工頻電源頻率：50Hz的正弦波
8. 電源：AC220V 50/60Hz
9. 外形尺寸：L 1400* W 1040* H 1500 mm
10. 重量：200KG

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貳、絕緣材料固體電壓擊穿試驗(yàn)儀GB/T3333執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

符合GB1408.1、IEC60243-1《固體絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法—工頻下的試驗(yàn)》、GB1408.2、IEC60243-2 《固體絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法—對(duì)應(yīng)直流電壓試驗(yàn)》GB/T1695-2005《硫化橡膠工頻擊穿電壓強(qiáng)度和耐電壓測(cè)定方法》 GB/T3333  GB12656 及ASTM D149 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

叁、儀器說(shuō)明

儀器外觀圖

• 安全放電棒
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• 1、金屬探頭            2、放電接地夾        3、絕緣手柄

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【放電棒說(shuō)明】

放電棒：當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后，機(jī)器部件仍可能存在殘留的高電壓，此殘留電壓足以對(duì)人產(chǎn)生致命的傷害，本公司配備此棒，完好的解決此安全隱患。

1. 金屬探頭：用于接觸各元器件，以使殘留的電壓*放出
2. 放電接地夾：當(dāng)試驗(yàn)完成后，將此夾夾于，“儀器圖示”的接地端子A或B上
3. 絕緣手柄：操作人員手握的位置（zui大絕緣70KV）

【使用方法】

    拿出放電棒，拉直伸縮桿，將接地夾另一頭插入放電幫金屬探頭插孔中，然后將接地夾夾到儀器接地端子A或B上，手握絕緣手柄，盡量遠(yuǎn)離儀器外殼，站立，略向前彎腰，打開試驗(yàn)箱玻璃門，用金屬探頭逐個(gè)接觸高壓變壓器輸出均壓球、樣品上電極以及電容高壓端。（如果有必要，放電完成后使用萬(wàn)用表交流電壓檔（AC20V檔）測(cè)試電極與人體間的電壓小于36V，說(shuō)明殘余電壓已放干凈。）

注意：在每次試驗(yàn)完成后拿出樣品前都要事先*放電，在放電時(shí)，在每個(gè)放電點(diǎn)接觸停留時(shí)間超過(guò)2秒。

肆、試驗(yàn)要求及測(cè)試報(bào)告

一 、試驗(yàn)前準(zhǔn)備：

1．樣品準(zhǔn)備：

1．1 試樣處理：將所測(cè)試樣加工成200*200mm厚度3mm以下的片狀，并將其表面清潔干凈，試驗(yàn)時(shí)將試樣光面向上放置（即光滑面放高壓電極）。絕緣材料的電氣強(qiáng)度隨溫度和水份含量而變化.若被試驗(yàn)材料已有規(guī)定,則應(yīng)遵循此規(guī)定.否則,除非另有商定條件,試樣應(yīng)在溫度為(23±2)℃,相對(duì)濕度為(50±5)%℃條件下處理少于24H

1．2 樣品準(zhǔn)備注意點(diǎn).

       1．2．1 制備固體材料試樣時(shí),應(yīng)注意與電極接觸的試樣兩表面要平行,而且應(yīng)盡可能平整光滑.

       1．2．2 對(duì)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(guò)程中發(fā)生閃絡(luò).

      1．2．3 對(duì)于垂直于材料表面的試驗(yàn),不同厚度的試樣其結(jié)果不能直接相比

2、兩電極間距離測(cè)量用來(lái)計(jì)算電氣強(qiáng)度的兩電極間距離值應(yīng)為下列之一(按被試樣材料的規(guī)定).

2．1 標(biāo)稱厚度或兩電極間距離(除非另有規(guī)定,一般均采用此值);

2．2 對(duì)于平等于表面的試驗(yàn),兩電極間的距離;

2．3 在每個(gè)試樣上擊穿點(diǎn)附近直接測(cè)得的厚度或兩電極間的距離.

3、電極清潔：在試驗(yàn)前，檢查電極是否干凈，如果有污垢，使用無(wú)塵布蘸取酒精擦干凈上下電極，保證電極無(wú)污垢。

二、周圍煤質(zhì)選擇

材料應(yīng)在為防止閃絡(luò)而選取的周圍煤質(zhì)中試驗(yàn),在大多數(shù)情況下,符合IEC60296:2003的變壓器油是zui適用的煤質(zhì).對(duì)在礦物油中會(huì)引起膨脹的材料,此時(shí)其他的流體(例如硅油),可能是更合適的.

對(duì)擊穿電壓值相對(duì)較低的試樣,可在空氣中試驗(yàn),此時(shí)若要在高溫下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),應(yīng)注意即使在中等的試驗(yàn)電壓下,在電極邊緣的放電也會(huì)對(duì)測(cè)試值造成很大的影響.

如果試圖在另一種媒質(zhì)中對(duì)某種材料的性能進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)定,則可以應(yīng)用這種媒質(zhì).

所選取的媒質(zhì)應(yīng)對(duì)被試樣材料的危害影響是zui小的.

周圍媒質(zhì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果可能有很大影響,特別是對(duì)易吸收的材料,如紙和紙板,因此必需在試樣制備程序中確定全部的必要步驟(例如干媒和浸漬),以及試驗(yàn)過(guò)程中周圍煤質(zhì)的狀態(tài).必須有足夠的時(shí)間讓試樣和電極達(dá)到所要求的溫度,但有些材料會(huì)因長(zhǎng)期處于高溫而受到的影響.

1、 在高溫空氣中的試驗(yàn)在高溫空氣中的試驗(yàn),可在任何設(shè)計(jì)合理的烘箱中進(jìn)行,烘箱要有足夠大的體積來(lái)容納試樣和電極,使它們?cè)谠囼?yàn)時(shí)不發(fā)生閃絡(luò).烘箱應(yīng)裝有空氣循環(huán)裝置使試樣周圍溫度在規(guī)定溫度的±2℃內(nèi)且應(yīng)大體上保持均勻,把溫度計(jì)、熱電偶或其他測(cè)量溫度的裝置盡可能放在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)附近測(cè)量溫度.

2、在液體中的試驗(yàn)

當(dāng)試驗(yàn)要在絕緣液體中進(jìn)行時(shí),除非其他液體更合適外,一般應(yīng)在使用符合IEC60296:2003的變壓器油,必須保證液體有足夠的電氣強(qiáng)度以避免閃絡(luò).在具有此變壓器油更高的相對(duì)電容率的液體中試驗(yàn)的試樣,會(huì)出現(xiàn)在此在變壓器油中試驗(yàn)時(shí)更高的電氣強(qiáng)度.降低變壓器油或其他液體電氣強(qiáng)度的雜質(zhì),也可能會(huì)增加試驗(yàn)上測(cè)得的電氣強(qiáng)度.

高溫下的試驗(yàn)可能在烘箱內(nèi)的盛液容器中進(jìn)行,也可在絕緣油作為熱傳遞介質(zhì)的恒溫控制的油浴中進(jìn)行.在這種情況下,應(yīng)采用合適的液體循環(huán)措施,以使試樣周圍的溫度大致均勻,并保持在規(guī)定溫度的±2℃內(nèi).

三、 升壓方式

1、短時(shí)(快速)試驗(yàn)

1.1將試驗(yàn)電壓由零開始以均勻均勻的速度升高直至擊穿發(fā)生.

1.2對(duì)被試材料選擇升壓速度時(shí),應(yīng)使大多數(shù)擊穿發(fā)生在(10～20)s之間,則認(rèn)為試驗(yàn)是成功的.

1.3 升壓速度應(yīng)從下述中選取:

100V/s, 200V/s, 500V/s, 1000V/s, 100V/s, 5000V/s等等.

注:對(duì)于大多數(shù)材料,通常使用500 V/s的升壓速度,對(duì)模塑材料,推薦使用2000 V/s升壓速度.以便獲得與IEC60296:2003相適應(yīng)的可比數(shù)據(jù).

2、 20s逐級(jí)升升壓試驗(yàn)

2.1 將40%的預(yù)計(jì)短時(shí)擊穿電壓施加于試樣上假如不知道短時(shí)擊穿電壓預(yù)計(jì)值，則應(yīng)按上述1.1~1.3方法得來(lái)。

2.2 假如試樣耐受這個(gè)電壓20 s還未擊穿,則應(yīng)該按表1規(guī)定的增量逐級(jí)增加電壓.每一次增加的電壓應(yīng)立即且連續(xù)施加20 s直至發(fā)生擊穿.

2.3 升壓要盡可能地快并無(wú)任何瞬態(tài)過(guò)電壓,級(jí)間升壓所用的時(shí)間應(yīng)包括在較高一級(jí)電壓的20s期間內(nèi)

2.4 如果擊穿發(fā)生在從起始試驗(yàn)算起少于6級(jí)的電壓內(nèi),則用更低的起始電壓再做5個(gè)試樣的試驗(yàn)

2.5 根據(jù)試樣能耐受20 s而不擊穿的zui高試驗(yàn)電壓來(lái)確定電氣強(qiáng)度.

3、 慢速升壓試驗(yàn)(120～240) s從40%的預(yù)計(jì)適時(shí)擊穿電壓開始勻速升壓,便擊穿發(fā)生在(120～240) s之間,對(duì)于擊穿電壓有顯著差異的材料來(lái)說(shuō),有些試樣可能在此時(shí)間范圍以外發(fā)生破壞.如果大多數(shù)擊穿發(fā)生在(120～240) s之間,則認(rèn)為是滿意的,選擇升壓速度時(shí)應(yīng)從下列數(shù)據(jù)中開始選擇 :2 V/s,5 V/s,10 V/s,20 V/s,50 V/s,100 V/s,200 V/s,500 V/s,1000 V/s等等.

4、  60s逐級(jí)升壓試驗(yàn)除非另有規(guī)定,應(yīng)按“20s逐級(jí)升升壓試驗(yàn)”進(jìn)行試驗(yàn),但每一級(jí)中的耐壓時(shí)間為60s.

5、  極慢速升壓試驗(yàn)(300～600) s

除非另有規(guī)定,應(yīng)按“慢速升壓試驗(yàn)(120～240) s”進(jìn)行試驗(yàn),但擊穿應(yīng)發(fā)生在(300～600) s之間,從下列數(shù)據(jù)中選擇升壓速度;1 V/s,2 V/s,5 V/s;10 V/s;20 V/s;50 V/s,100 V/s,200 V/s等等

注:在10.3中所述的(120-240) s的慢速升壓試驗(yàn)和在10.5在所述的(300～600) s的極慢速升壓試驗(yàn)所得結(jié)果與20 s逐級(jí)升壓(10.2)或60 s逐級(jí)升壓(10.4)所得結(jié)果大致相似,當(dāng)使用現(xiàn)代自動(dòng)設(shè)備時(shí),前兩者較逐級(jí)升壓試驗(yàn)更為方便且采用這兩種慢速升壓試驗(yàn)也使自動(dòng)設(shè)備的使用成為可能.

6、 檢查試驗(yàn)

當(dāng)做檢查或耐壓試驗(yàn)時(shí),要求施加一個(gè)預(yù)先確定的電壓值,即將該電壓盡可能快而準(zhǔn)確地升到所要求的值,升壓過(guò)程中不出現(xiàn)任何瞬態(tài)的過(guò)電壓,然后將所要求的電壓值維持到規(guī)定的時(shí)間.

四、擊穿的判斷

在電擊穿的同時(shí),回路中電流增加和試樣兩端電壓下降,電流的增加可使斷路器跳開或熔絲燒斷,但有時(shí)也可由于閃絡(luò)、試驗(yàn)充電電流、漏電或局部放電電流、設(shè)備磁化電流或誤動(dòng)作而引起斷路器跳開.因此,斷路器應(yīng)與試驗(yàn)設(shè)備及被試材料的特性相匹配,否則,斷路器可能會(huì)在試樣未擊穿時(shí)動(dòng)作或當(dāng)試樣擊穿時(shí)斷路器不動(dòng)作,這樣便不能正確的判斷出是否擊穿.即使在條件下,也存在周圍煤質(zhì)先擊穿的情況也會(huì)發(fā)生,因此試驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察和檢測(cè)這些現(xiàn)象,若發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)擊穿,應(yīng)在報(bào)告中注明.

注:對(duì)漏電檢測(cè)電路敏感性特別重要那些材料,在這種材料的標(biāo)準(zhǔn)中也應(yīng)作同樣的說(shuō)明.

在垂直于材料表面方向試驗(yàn)時(shí)通常容易判斷,無(wú)論通道是否充有碳粒,當(dāng)擊穿發(fā)生后用肉眼容易看到真正擊穿的通道.當(dāng)平行于材料表面方向試驗(yàn)時(shí),要求判斷是由試樣破壞引起的擊穿現(xiàn)象還是由閃絡(luò)引起的失效.可以通過(guò)檢查試樣或使用再施加一次電壓的辦法來(lái)進(jìn)行鑒別,再次施加的電壓值應(yīng)小于*次施加的擊穿電壓值.試驗(yàn)證明,再次施加的電壓值為*次擊穿電壓值的50%比較合適,然后用與*次試驗(yàn)相同的方法升壓直到在破壞.

五、試驗(yàn)次數(shù)

1、除非另有規(guī)定,通常應(yīng)做5次試驗(yàn),取試驗(yàn)結(jié)果的中值作為電氣強(qiáng)度或擊穿電壓的值.如果任何一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果偏離中值的15%以上,則另做5次試驗(yàn).然后由10次試驗(yàn)的中值作為其電氣強(qiáng)度或擊穿電壓的值.

2、當(dāng)試驗(yàn)并非用于例行的質(zhì)量控制時(shí),必須做較多的試樣,具體的數(shù)量與材料的分散性和所用的統(tǒng)計(jì)分析方法有關(guān).

3、 對(duì)并非用于例行的質(zhì)量控制試驗(yàn),參見附錄A對(duì)決定需要試驗(yàn)次數(shù)和數(shù)據(jù)分析參考是有用的.

六、試驗(yàn)方法：

將測(cè)試產(chǎn)品放至電流電極上（見圖3），用電壓電極壓于試樣上面。關(guān)好玻璃門，開啟電源開關(guān)，再參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定所需參數(shù)，如無(wú)標(biāo)準(zhǔn)要求，按以下步驟進(jìn)行：

1. 擊穿電壓強(qiáng)度試驗(yàn)

1. 連續(xù)升壓：試驗(yàn)電壓從零開始，按表1規(guī)定的升壓速度連續(xù)均勻升壓，直至試樣被擊穿，讀取擊穿電壓值。

               表1  連續(xù)升壓法升壓速度

1. 逐級(jí)升壓：按連續(xù)升壓法所測(cè)得的試樣擊穿電壓值的50%作為起始電壓，停留一分鐘后如試樣未被擊穿，則按表2規(guī)定的電壓值逐級(jí)升壓，并在每一級(jí)電壓上停留1分，直至試樣被擊穿為止。若在升壓過(guò)程中發(fā)生擊穿，應(yīng)讀取前一級(jí)的電壓值；若擊穿發(fā)生在保持不變的電壓級(jí)上，則以該電壓作為擊穿電壓。

表2  逐級(jí)升壓法升壓電壓值

1. 耐電壓試驗(yàn)：

1. 迅速將電壓升高到由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓值停留1分，觀察試樣是否擊穿。若不擊穿，則定此電壓為耐電壓值。

試驗(yàn)結(jié)果：

   擊穿電壓強(qiáng)度E(kV/mm)，按下式計(jì)算：

E=U/d

式中：

U----擊穿電壓，單位為千伏（kV）;

d-----試樣厚度，單位為毫米（mm）。

取3個(gè)試樣的中位數(shù)為試驗(yàn)結(jié)果，保留小數(shù)點(diǎn)后一位。

七、試驗(yàn)報(bào)告

除非另有規(guī)定,報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容:

1、被試樣材料全稱,試樣及其制備方法的說(shuō)明

2、電氣強(qiáng)度的中值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的中值(以KV表示)

3、每個(gè)試樣的厚度(見5.4)

4、試驗(yàn)時(shí)所用的周圍煤質(zhì)及其性能

5、電極系統(tǒng)

6、施加電壓的方式及頻率

7、電氣強(qiáng)度的各個(gè)值(以KV/MM表示)或擊穿電壓的各個(gè)值(以KV表示)

8、在空氣中或在其他氣體中試驗(yàn)時(shí)的溫度、壓力和濕度,若在液體中試驗(yàn)時(shí)周圍煤質(zhì)的溫度

9、試驗(yàn)前條件處理

10、擊穿類型和位置的說(shuō)明

如果只需要zui簡(jiǎn)單結(jié)果報(bào)告,則應(yīng)該報(bào)告前6項(xiàng)內(nèi)容及zui低值和zui高值.