ASTM D149_Standard Test Methodfor DielectricBreakdown Voltage and Dielectric Strength

1、商業(yè)電頻下固體絕緣材料介電擊穿和介電強(qiáng)測試標(biāo)準(zhǔn) 1 范圍 1.1 這種測試方法包括在規(guī)定條件下于工業(yè)電源頻率時(shí)固體絕緣材料介電強(qiáng)度測定的方法。 1.2 除非另有規(guī)定，該試驗(yàn)應(yīng)在60Hz下進(jìn)行。當(dāng)然這個(gè)方法可用于從25到800Hz的任何頻率。在800Hz以上的頻率時(shí)存在絕緣材料的介電發(fā)熱問題。 1.3 打算將這個(gè)方法同其它方法或與涉及這個(gè)方法的其它文獻(xiàn)資料配合使用。對于這個(gè)文獻(xiàn)資料的引用應(yīng)該確定新使用的具體選擇 1.4 這個(gè)方法可以用在各個(gè)溫度并且用在任何合適的氣體或液體環(huán)境介質(zhì)中。 1.5 本文法不打算用來測量在試驗(yàn)條件下為流體的材料的介電強(qiáng)度。 1.6 本方法不打算用來測定固有介電強(qiáng)度，直流

2、電壓介電強(qiáng)度或在電應(yīng)力下的熱損壞。 1.7 本方法最常見的是用來測定通過一定厚度的試驗(yàn)樣品的介電擊穿電壓（穿孔）。它也可以用來測定沿固體樣品和環(huán)繞氣體或液體介質(zhì)界面的介電擊穿電壓（跳火）。加上修改部分12的說明，本方法可用于驗(yàn)證試驗(yàn)。 1.8 本方法與IEC出版物243-1相似。本方法中所有的步驟都包括在IEC243-1中。IEC243-1之間的差異主要是編輯上的。 1.9 本標(biāo)準(zhǔn)中無意提及所有的安全注意事項(xiàng)。如有，也僅是與其使用有關(guān)，方法的使用者有責(zé)任在使用本方法前制定合適的安全防護(hù)措施，并確定各項(xiàng)安全條令的適用性。具體的危險(xiǎn)陳述在第7節(jié)中給出。也見6.4.1。 2 相關(guān)文檔2.1 ASTM

3、標(biāo)準(zhǔn)D374 測試固體電絕緣厚度（2013撤回）D618 實(shí)踐調(diào)節(jié)塑料試驗(yàn)D877 用于測試磁盤電極絕緣液體介電擊穿電壓的方法D1711 電氣絕緣術(shù)語D2413 絕緣紙的制備實(shí)踐和液體介質(zhì)浸漬紙板D3151 該測試方法是針對電壓力下的固體絕緣材料的熱損耗（2007撤回）D3487 用于電氣裝置的礦物絕緣油的規(guī)范D5423 電絕緣評定用強(qiáng)制對流試驗(yàn)室規(guī)范2.2 IEC標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)表.243-1 固體絕緣材料電強(qiáng)度試驗(yàn)方法，1部分：功率頻率測試2.3 ANSI標(biāo)準(zhǔn)C68.1 介電測試技術(shù)，IEEE第47號標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語 3.1 定義 3.1.1 介電擊穿電壓（電擊穿電壓），n ：所述條件下，在置于兩電極之

4、間的電絕緣材料中出現(xiàn)電損壞的內(nèi)在差別（見附錄X1）。 討論：術(shù)語介電擊穿電壓有時(shí)簡稱為“擊穿電壓”。 3.1.2 介電損壞（在試驗(yàn)下）n ： 在試驗(yàn)所經(jīng)受的極限電場下在絕緣材料中導(dǎo)電性的增加而證實(shí)的結(jié)果。 3.1.3 介電強(qiáng)度，n ：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，絕緣材料出現(xiàn)介電損壞的電壓梯度。 3.1.4 電強(qiáng)度，n ：見介電強(qiáng)度。 3.1.4.1 討論：“電強(qiáng)度 ”幾乎是國際性的通用。 3.1.5 跳火，n ： 在絕緣材料上或在環(huán)境介質(zhì)中的突然放電，可以或不可以引起絕緣材料的永久性損壞。 3.1.6 定義其他與固體絕緣材料有關(guān)的項(xiàng)目，參考術(shù)語D17114測試方法摘要 4.1 在工頻（60Hz，除非另

5、外規(guī)定）時(shí)，施加交流電壓在試樣上。從零或者從擊穿電壓以下的電壓值增加電壓，并以三種新規(guī)定的施加電壓的方法之一增加電壓直至試驗(yàn)品發(fā)生介電損壞。 4.2 最普通的，在使用簡單試驗(yàn)電極施加電壓在試驗(yàn)的相對面上。樣品可以模塑或澆鑄或者在樣品支面從平整的片或板上切下。也可以使用其他電極和樣品構(gòu)成以適應(yīng)樣品材料的幾何形狀。或者為了評價(jià)材料而模擬特殊的用途。 5 意義和應(yīng)用 5.1 在電場存在的任何地方應(yīng)用，電絕緣材料的介電強(qiáng)度是一種重要的性能。在許多情況下，材料介電強(qiáng)度，在使用電介質(zhì)的儀器中是決定的因素。 5.2 按照此中的規(guī)定所做的試驗(yàn)可用來提供一部分決定已知應(yīng)用材料的適用性能所需要的資料：同樣，也可用

6、檢測起因于加工變量、老化條件或其制造情況和環(huán)境情況與正常進(jìn)行的偏差或變化。該方法對于加工控制、驗(yàn)收或研究試驗(yàn)都是有用的。 5.3 在實(shí)際應(yīng)用中，由這個(gè)方法所得到的結(jié)果很少用來直接測定材料的介電性能。在大多數(shù)情況下，為了估計(jì)具體材料的重要性，這些結(jié)果通過同由其他有作用的試驗(yàn)所得到的結(jié)果或者由其他材料試驗(yàn)所得到的結(jié)果相比較是必要的。 5.4 在12節(jié)中規(guī)定了三種用于電壓應(yīng)用的方法：方法A，短時(shí)試驗(yàn)；方法B，逐級試驗(yàn)；方法C慢速升壓試驗(yàn)。方法A是質(zhì)量控制試驗(yàn)中最常用的試驗(yàn)。然而，長時(shí)間試驗(yàn)，方法B和C通常出比較低的試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)不同材料相互比較時(shí)可給出有意義的結(jié)果。如果試驗(yàn)用電機(jī)驅(qū)動來控制電壓是可行的

7、。那么慢速升壓試驗(yàn)較逐級試驗(yàn)簡單優(yōu)越。用方法B和C所獲得的結(jié)果可以相互比較。 5.5 使用這種方法的規(guī)范也應(yīng)該加以規(guī)定： 5.5.1 施加電壓的方法。 5.5.2 如果規(guī)定用慢速升壓的方法，升高電壓的速度也要加以規(guī)定。 5.5.3 樣品的選擇、比較和調(diào)節(jié)。5.5.4 在試驗(yàn)期間的周圍介質(zhì)和溫度。5.5.5 電極 5.5.6 如果可能，電流敏感元件的損壞判斷 5.5.7 任何所要求的與作為已知推薦方法的偏差。 5.6 如果在5.5中所列的任一要求在所規(guī)定的資料中沒有，那么對于幾個(gè)變量的建議應(yīng)遵從。5.7 除在5.5中所規(guī)定的條款外，用這種不適于該試驗(yàn)方法的參考依據(jù)所進(jìn)行的試驗(yàn) ，不適于該試驗(yàn)方法

8、。如果在5.5中所列的條款在試驗(yàn)期間不能精密地控制。在15.2和15.3所確定的準(zhǔn)確性是不真實(shí)的。 5.8故障標(biāo)準(zhǔn)的變化（電流設(shè)置和響應(yīng)時(shí)間）的電流傳感元件影響測試結(jié)果5.9附錄X1，包括介電強(qiáng)度試驗(yàn)重要性的較完善討論。6 儀器 6.1 電壓源：由一個(gè)可變的正弦低壓源提供給升壓變壓器以得到試驗(yàn)電壓。變壓器，它的低壓源和相關(guān)的控制器將有下列的能力： 6.1.1 當(dāng)電路中的試驗(yàn)樣品，在所有的電壓都大于擊穿電壓的50時(shí)，試驗(yàn)電壓的峰值對均方根試驗(yàn)電壓的比將等于2±5（1.34到1.48）。 6.1.2 電源的容量應(yīng)該足夠大，以維持試驗(yàn)電壓直至發(fā)生介電擊穿。對于大多數(shù)材料，使用類似于表1中所

9、示的電極，40mA輸出電流的容量通常是滿意的。對于較復(fù)雜的電極外形，或者對于高損耗的材料，可能需要更高的電流容量。對于大多數(shù)試驗(yàn)，低電容樣品，電壓升至10kV的試驗(yàn)，功率的額定值將多0.5kVA電壓升至100kV的5kVA。 6.1.3 按照12.1，有關(guān)可變低電壓源的控制，應(yīng)該能夠改變供給電壓和最終的試驗(yàn)電壓，要平滑、均勻且沒有過調(diào)量或瞬變現(xiàn)象。任何電壓瞬變的峰值絕不能超過所指示的試驗(yàn)電壓有效值的1.48倍。對于短時(shí)間（見12.1.1）或者慢速升壓試驗(yàn)（見12.1.3）驅(qū)動馬達(dá)的控制應(yīng)該良好。 6.1.4 配備具有電路擊穿裝置的電壓源，該裝置將在三周期的范圍內(nèi)工作。由于試樣擊穿引起試驗(yàn)儀器過

10、載，該裝置將使電壓源裝置與電源輔助裝置斷開并保護(hù)它免于過載。如果延長伴隨擊穿的電流，將導(dǎo)致試驗(yàn)樣品不必要的燒毀，電極的腐蝕以及在介質(zhì)周圍任何液體的污染。 6.1.5 電路擊穿裝置在升壓變壓器的次極應(yīng)該有一個(gè)可調(diào)的電流敏感元件，以便調(diào)節(jié)到與樣品的特性一致并準(zhǔn)備檢測樣品的電流。設(shè)置敏感元件對電流進(jìn)行響應(yīng)。以如12.3中定義的那樣指示樣品擊穿。 6.1.6 電流的設(shè)定對試驗(yàn)結(jié)果具有重要影響。短暫的，如不完全放電，不是太高不會引起跳閘，而使試樣過度燃燒，伴隨電極損壞，將出現(xiàn)擊穿。最佳的電流設(shè)定對所有樣品來講是不同的，并且取決于材料的用途和試驗(yàn)的目的，對所給樣品在多于1種設(shè)定電流下進(jìn)行試驗(yàn)是合乎要求的。

11、電極的面積對電流的設(shè)定具有重要影響。 6.1.7 樣品電流檢測元件可在升壓變壓器的初極。借助于樣品電流校準(zhǔn)電流標(biāo)度盤。 6.1.8 在設(shè)定電流控制的響應(yīng)時(shí)要注意。如果控制電流設(shè)定太高，當(dāng)電路發(fā)生擊穿時(shí)，電路將不響應(yīng)；如果設(shè)置太低，它可能影響泄漏電流、電容電流，或部分放電（電暈）電流，或者當(dāng)檢測元件位于變壓器的初極時(shí)，升壓變壓器的磁化電流。 6.2 電壓的測量：必須提供電壓表來測量試驗(yàn)電壓的有效值。也可以使用峰值讀數(shù)的電壓表，在此情況下分度的讀數(shù)乘以2以得到有效值。電壓測量電路的總誤差不應(yīng)超過測量值的5。此外，電壓表的響應(yīng)時(shí)間延遲在任何升壓速度時(shí)都不應(yīng)大于滿刻度的1。 表1 各種絕緣材料的介電強(qiáng)

12、度試驗(yàn)的典型電極A電極類型電極說明B.C絕緣材料1一對圓柱體，直徑51毫米（2英寸），厚25毫米（1英寸）圓邊角，直徑6.4毫米（0.25英寸）紙、膜、纖維品、模塑塑 料、疊層、板、玻璃、云 母和陶瓷平整的片。2一對圓柱體，直徑25毫米（1英寸），厚25毫米（1英寸）圓邊角，直徑3.2毫米（0.25英寸）與類型1相同，特別適于玻璃、云母、塑料和陶瓷。3一圓柱形棒，直徑6.4毫米（0.25英寸），圓邊角，直半徑D0.8毫米（0.0313英寸）與類型1相同，特別適用 于漆塑料、其他薄膜和 帶，在此小樣品使用小電極，即在此要求小面積的試驗(yàn)4平板，6.4毫米（0.25英寸）和108毫米（4.25英寸）

13、長，方形且圓邊角，半徑3.2毫米（0.25英寸）與類型1相同，特別適于橡膠帶和其他窄寬度的薄形材料 5半球形電極，直徑E12.7毫米（0.5英寸）填充和處理的化合物、凝膠和半固體化合物及潤滑脂、嵌入和密封材料。6一對圓柱體，下部的直徑為75毫米（3英寸），上部的直徑為25毫米（1英寸），厚25毫米（1英寸），兩者均為圓邊角，半徑F3毫米（0.12英寸）和類型1和2相同7一對圓形平板，直徑G150毫米G，厚10毫米，圓邊角，半徑H3至5毫米平的片、板材料、用于平 行于表面的電壓梯度試 驗(yàn)A  這些電極是在本方法中最常列舉和提到的電極。除了類型5的電極之外，不試圖建議做不是平面

14、材料的電極系統(tǒng)。其他的電極在規(guī)范中規(guī)定或者與買主和賣主的意見一致，在表中沒有這些電極對于適當(dāng)評價(jià)被試驗(yàn)的材料是適當(dāng)?shù)摹?#160;B 電極通常由黃銅或不銹鋼來做。應(yīng)該參考決定被試驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)方法，哪一種材料更好一些就決定用哪一種材料。C 電極的表面應(yīng)拋光并且沒有以前試驗(yàn)所造成的不平整外觀。 D 對于通過上面的電極所施加的負(fù)載要參考適當(dāng)?shù)姆椒?。除非另有?guī)定，上面的電極將為50±2克。 E 對于適當(dāng)?shù)拈g隙調(diào)節(jié)要參考合適的方法。 F 關(guān)于電極的同心度它們比類型1和類型2的評論更少 G 其它直徑的電極也可使用，試樣的所有部分至少在電極邊緣的15毫米。 H 7型電極，如表和注G中所述，都在F_

15、CL_HC_SL0238中進(jìn)行平行于表面的試驗(yàn)所敘述的。6.2.1 使用電壓表或測量用變壓器測量電壓要連接到樣品電極，或者在試驗(yàn)變壓器上單獨(dú)的電壓表繞組，即不受升壓變壓器負(fù)載的影響。 6.2.2 在擊穿之后，在電壓表得到所加試驗(yàn)電壓的最大讀數(shù)是合乎需要的，因此擊穿電壓可精確地讀出和記錄。 6.3 電極：基于所給試樣的構(gòu)造，電介質(zhì)的擊穿電壓變化相當(dāng)大，這取決于試驗(yàn)電極的幾何形狀和部位。為此，當(dāng)規(guī)定這個(gè)方法敘述使用的電極是很重要的。并在報(bào)告中注明。 6.3.1 在表1中所列的電極應(yīng)該由提供這個(gè)方法的文獻(xiàn)來確定。如果沒有確定電極，就要從表1中選擇一個(gè)合適的電極?；蛘弋?dāng)標(biāo)準(zhǔn)電極由于被試驗(yàn)材料的性質(zhì)或外

16、形而不能使用時(shí)，要使用可用于有關(guān)部件的其他電極。一些特殊電極的例子見附錄X2中的參考文獻(xiàn)。任何情況下，電極必須在報(bào)告中敘述出。 6.3.2 表1中類型1至4和類型6的電極應(yīng)與覆蓋整個(gè)電極平面區(qū)域的試樣相接觸。 6.3.3 使用類型7電極試驗(yàn)的電極應(yīng)為這個(gè)尺寸 ，在試驗(yàn)期間樣品的所有分布不小于電極邊緣的15毫米或均在其內(nèi)。在大多數(shù)情況下，采用類型7電極的試驗(yàn)是在各個(gè)位置中電極表面的平板上進(jìn)行的。用臥式電極所做的試驗(yàn)不應(yīng)直接與立式電極的試驗(yàn)相比，特別是當(dāng)試驗(yàn)在液狀環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行時(shí)。 6.3.4 要保持電極表面的清潔和平滑，并且沒有突出的由以前試驗(yàn)引起的不規(guī)則外觀。如果已以產(chǎn)生凹凸不平，必須除掉。

17、6.3.5 電極的初始制造和后來的表面重修應(yīng)根據(jù)這樣的一個(gè)方法進(jìn)行，保持電極所規(guī)定的形狀和修整要求，以及電極的邊角形狀，這一點(diǎn)很重要。 6.3.6 每當(dāng)電極的大小和形狀不相似時(shí)，存在最小的應(yīng)力集中，通常是尺寸較大并且半徑最大的電極應(yīng)處于接地電位。 6.3.7 在某些特殊情況下，使用液體金屬電極，金屬箔電極、金屬小球、水或者導(dǎo)電涂層電極。必須承認(rèn)，這些電極可能給出大大不同于由其他類型電極所得到的結(jié)果。 6.3.8 由于電極對試驗(yàn)結(jié)果的影響，通常用一種類型以上的電極進(jìn)行試驗(yàn)。得到材料（或一組材料）的介電性質(zhì)方面的附加資料是可能的。這個(gè)技術(shù)對于試驗(yàn)研究具的特別的價(jià)值。 6.4 周圍的介質(zhì)：文獻(xiàn)要求這

18、個(gè)方法應(yīng)該規(guī)定周圍介質(zhì)和試驗(yàn)溫度。必須避免跳水，并且在擊穿之前的部分電效應(yīng)降至最小，即使在短時(shí)間的試驗(yàn)當(dāng)中，在絕緣液體中（見6.4.1）進(jìn)行試驗(yàn)通常是例行的且有時(shí)是必須的。在電極周圍的絕緣和屏蔽的材料可能影響擊穿電壓。通常具有較高擊穿電壓的樣品是較好的?；蛘呱踔烈诮^緣油中做試驗(yàn)。在絕緣液體中所得到的擊穿電壓值不能與在空氣中的擊穿電壓值相比較。絕緣液體的性質(zhì)和前期使用的程度可影響試驗(yàn)結(jié)果。在空氣中所做的試驗(yàn)要求非常大的樣品尺寸，或在擊穿之前引起大量的表面放電和燃燒，在空氣中試驗(yàn)的有些電極裝置應(yīng)在電極周圍使用壓力罩，以防止跳火。當(dāng)試驗(yàn)非常薄的材料時(shí)，表面修整是非常重要的，不適當(dāng)?shù)匦拚姌O會造成機(jī)

19、械損壞。當(dāng)表面重修時(shí)，不能改變電極表面和所規(guī)定的邊角半徑之間的過渡。 6.4.1 當(dāng)試驗(yàn)在絕緣油中進(jìn)行時(shí)，應(yīng)該提供適當(dāng)尺寸的油浴。注1：注意：玻璃容器的使用不能用作10kV以上的試驗(yàn)電壓，在擊穿時(shí)所釋放的能量可能足以損壞容器。金屬油浴必須接地。建議使用滿足D3487規(guī)范中型或型要求的礦物油，應(yīng)該有像通過至少26kV的方法D877測定電介質(zhì)的擊穿電壓。如果規(guī)定，可以使用其他電介質(zhì)流體作為環(huán)境介質(zhì)。這里包括但不限于硅流體和企圖用于變壓器、斷路器、電容器或電纜的其他流體。 6.4.1.1 絕緣油的質(zhì)量對試驗(yàn)結(jié)果具有顯著的影響。此外對前面所講的介電擊穿電壓，當(dāng)試驗(yàn)非常薄(25um(1mil)或更薄)的

20、樣品時(shí)粒狀雜質(zhì)是非常重要的。這取決于被試驗(yàn)材料的性能，包括不溶氣體的含量、水分含量、油的損壞因子，同樣對結(jié)果的影響。 6.4.1.2 使用具有不同電性能的液體得到的擊穿值不是可比較的，見X1.4.7。如果試驗(yàn)不是在室溫來做，必須提供使流體加熱或冷卻的方法以及保證浴槽溫度的均勻。為了控制溫度，在某些情況下小的浴槽必須放在恒溫器中（見6.4.2）。如果要使流體強(qiáng)制循環(huán)，必須注意防止在流體中激起氣泡。除非另有規(guī)定，在電極外，溫度應(yīng)該保持在新規(guī)定的試驗(yàn)溫度的±5的范圍內(nèi)。在許多情況下，規(guī)定在絕緣油中被試驗(yàn)的樣品，必須預(yù)先用油浸潤并且在試驗(yàn)之前不從油中移出（參照D2413）。對于這樣的材料，浴

21、槽必須這樣設(shè)計(jì)，在試驗(yàn)前樣品不必暴露在空氣當(dāng)中。 6.4.2 如果在空氣中的試驗(yàn)不是在室溫或環(huán)境溫度來做，就必須為試驗(yàn)提供恒溫器或濕度控制箱。當(dāng)只控制溫度時(shí)，滿足D5423規(guī)定要求的恒溫器并備有引入試驗(yàn)電壓的手段將是適用的。 6.4.3 如果試驗(yàn)是在其他氣體中不是在空氣中進(jìn)行，一般要求使用可以抽空并用試驗(yàn)氣體充滿的容器，通常是在某一控制壓力下。這樣的容器的設(shè)計(jì)將由保證試驗(yàn)程序類型決定。 6.5 試驗(yàn)箱：試驗(yàn)箱或者在其中進(jìn)行試驗(yàn)的區(qū)域應(yīng)該有足夠的空間以便容納試驗(yàn)設(shè)備，并且應(yīng)備有閉鎖裝置以防止偶然與帶電的部件接觸。許多不同的有形排列的電源、測量設(shè)備、浴槽或恒溫器以及電極都是可能的，但主要的是：（1

22、）所有通向各試驗(yàn)部位的入口或門，在其中有被閉鎖的帶電部件，以便當(dāng)打開時(shí)切斷電壓源；（2）余地要足夠大，以便在電極和樣品區(qū)域的電場不被破壞，并且除了在試驗(yàn)電極之間以外不發(fā)生跳火和部分放電（電暈）；（3）在試驗(yàn)中樣品的插入和移動都盡可能的簡單和方便。希望在試驗(yàn)期間經(jīng)常觀察電極和實(shí)驗(yàn)樣品。7 危險(xiǎn)性 7.1 警告：在每次電介質(zhì)擊穿試驗(yàn)期間都存在致命的電壓。主要的是試驗(yàn)儀器和所有的在設(shè)計(jì)、安裝和操作時(shí)在電氣方面連接到儀器的有關(guān)設(shè)備。因此，對于任何人都不可能使之同帶電體接觸。在完成任何試驗(yàn)時(shí)對任何部件接地所提供的應(yīng)用方法：在試驗(yàn)期間高電壓時(shí)；在試驗(yàn)期間已要求電感充電；甚至在電源斷開之后保持充電。要以適當(dāng)

23、的方法告知所有的操作人員要安全地進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)在高壓下用大面積電極做試驗(yàn)時(shí)，特別地是在壓縮氣體或在油中做試驗(yàn)時(shí)，擊穿時(shí)所釋放的能量足以引起著火、爆炸或試驗(yàn)箱的破裂。試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)箱和試驗(yàn)樣品的設(shè)計(jì)都要使發(fā)生上述現(xiàn)象的可能性最小，并消除傷害人的可能性。 7.2 警告：臭氧在升高濃度情況下是一種生理危害性氣體。爆炸極限由政府機(jī)構(gòu)確定。無論電壓是否存在，臭氧是通常存在的，這是由于在含氧的空氣或其它大氣中引起部分或全部的放電所致。臭氧具有特殊的氣味，在低濃度時(shí)開始是可辯別的，而吸入臭氧后，會引起對臭氧氣味敏感性的暫時(shí)消失。因?yàn)椴捎霉I(yè)用可行的探測裝置，探測大氣中臭氧含量是重要的，無論臭氧氣味是否持久存在

24、或當(dāng)臭氧含量產(chǎn)生的條件連續(xù)存在時(shí)。用適宜的方法如排空，以減少在工作區(qū)臭氧的濃度達(dá)到可接受的水平。 8 取樣 8.1 被試驗(yàn)材料的詳細(xì)取樣方法應(yīng)該在那種材料的技術(shù)說明中規(guī)定， 8.2 為了質(zhì)量控制目的取樣方法，應(yīng)該提供足夠的樣品以估計(jì)被檢測的批量樣品的平均質(zhì)量和可變性；在取樣至在實(shí)驗(yàn)室中或其他實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開始制備試驗(yàn)樣品期間在適當(dāng)?shù)乇４鏄悠贰?.3 對大多數(shù)試驗(yàn)來講，希望從不是直接從與材料中有明顯缺陷和不連續(xù)的區(qū)域相鄰的地方取樣。應(yīng)該避免成卷材料的外幾層、板材包裝的頂上幾層、緊接著下一片或下一卷邊緣的材料。除非有接近或存在缺陷或不連續(xù)處在材料的研究中是重要的。 8.4 樣品應(yīng)該足夠大，以便可以作為特

25、殊材料所要求的許多單獨(dú)的試驗(yàn)。（見12.4） 9 試驗(yàn)樣品 9.1 制備和處理 9.1.1 按照第8節(jié)從所收集的樣品制備試樣。 9.1.2 當(dāng)使用平面電極時(shí)，同電極接觸的試樣的表面應(yīng)該是平滑的平行平板，盡可能在不是機(jī)械加工的實(shí)際表面限度內(nèi)。 9.1.3 試樣應(yīng)該有足夠大的尺寸以防止在試驗(yàn)情況下跳火。對于薄的材料，使用足夠大的試樣以便在一個(gè)單片上做一次以上的試驗(yàn)是方便的。 9.1.4 對于較厚的材料（通常厚度大于2毫米），擊穿強(qiáng)度可能足夠高。以致在擊穿之前可能發(fā)生跳火或者在厚的表面上部分放電（電暈）?？梢杂脕矸乐固鸹驕p小部分放電（電暈）的技術(shù)包括： 9.1.4.1 在試驗(yàn)期間將試樣浸入絕緣油中

26、。對于影響擊穿的周圍介質(zhì)的因素見X1.4.7。例如，這對于沒有經(jīng)過干燥和沒有用油浸漬過的試樣，以及已經(jīng)按照方法D2413制備過的試樣可能是必要的（見6.4）9.1.4.2 機(jī)加工一個(gè)凹槽或者在試樣的一面或兩面鉆上平底的洞以減少試驗(yàn)厚度。如果使用不同的電極（如表1中的6型）并且只有一個(gè)表面被機(jī)加工，則兩個(gè)電極中較大的一個(gè)應(yīng)該同機(jī)加工表面接觸。在機(jī)加工試樣時(shí)必須注意不要使它們受到污染或機(jī)械損壞。 9.1.4.3 圍繞著同試樣接觸的電極加密封或屏蔽以減少跳火的傾向。 9.1.5 不是平板形的材料將使用適合于材料和樣品幾何形狀的試樣（電板）?；旧蠈τ谠嚇雍碗姌O的材料以及材料的技術(shù)要求來規(guī)定。 9.1

27、.6 無論什么形狀的材料。如果不是做面對面穿孔強(qiáng)度試驗(yàn)，則要以材料的技術(shù)要求確定試樣和電極。 9.2 在幾乎所有的情況下，試驗(yàn)試樣的實(shí)際厚度都是重要的。除非另有規(guī)定，在試驗(yàn)之后要在最鄰近擊穿區(qū)域測量厚度，在室溫（25±5）下做測量。 應(yīng)用D374方法正確的程序測量10 校準(zhǔn) 10.1 在作校準(zhǔn)測量時(shí)要注意，電極上的電壓值可以在6.2中所給出的精確度范圍內(nèi)由電路中的試驗(yàn)樣品來測定。 10.2 使用加到試驗(yàn)電壓源輸出的單獨(dú)校準(zhǔn)的電壓表以檢驗(yàn)測量設(shè)備的精確度。具有可比精確度的靜電電壓表、分壓器或測量電壓的變壓器都可用作校準(zhǔn)測量。10.3 在上述大約12kVrms（16.9kV峰）電壓時(shí)，球

28、的間隙可以用來校準(zhǔn)電壓測量設(shè)備的讀數(shù)。在這樣的校準(zhǔn)時(shí)，遵從ANSI C68.1規(guī)定的方法。 11 調(diào)節(jié) 11.1 大多數(shù)固體絕緣材料的介電強(qiáng)度受溫度和濕度的影響。如此受影響的材料，在試驗(yàn)之前應(yīng)該同所控制的溫度和相對濕度的大氣進(jìn)行平衡。對于這樣的材料，應(yīng)該參考這個(gè)方法的技術(shù)要求中所包括的調(diào)節(jié)。 11.2 除非另有規(guī)定，要遵從D618方法中的步驟。 11.3 對于許多材料濕度的大小比溫度對介電強(qiáng)度有更大的影響。對于這些材料調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)該足夠長，以使試樣達(dá)到濕度平衡及溫度平衡。11.4 如果調(diào)節(jié)環(huán)境使得在試樣表面上發(fā)生冷凝，則希望在試驗(yàn)之前擦凈試樣的表面。通常這將減少表面跳火的可能性。 12 方法 1

29、2.1 (提醒：在任何試驗(yàn)開始之前見第7節(jié)。)12.2施加電壓的方法12.2.1 A法，短時(shí)間試驗(yàn)：以圖1所示的速率之一將電壓均勻地從零加到試驗(yàn)電極上，直至發(fā)生擊穿。除非另有規(guī)定要使用短時(shí)間試驗(yàn)。 12.1.1.1 當(dāng)開關(guān)的新技術(shù)要求有次序地建立速率時(shí)，要選擇這樣的速率，對于已知的一組試樣。將給出10和20秒之間的平均時(shí)間。為了確定最合適的升壓速率，做一次或兩次初步試驗(yàn)可能是需要的。對許多材料使用500伏/秒的速率。 12.2.1.2 如果涉及這個(gè)方法的文獻(xiàn)一貫地使用所規(guī)定的升壓速率，就不管偶然的平均擊穿時(shí)間是否落在10到20秒范圍的外面。在這種情況下，失效的次數(shù)應(yīng)作為報(bào)告的一部分。 12.2

30、.1.3 在進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來比較不同的材料時(shí)，可以使用與在10到20秒之間平均時(shí)間所容許的已知速率相同的升壓速率。如果不能遵循這個(gè)擊穿時(shí)間，這個(gè)時(shí)間應(yīng)作為報(bào)告的一部分。 速率（V/s）±20% 100 200 500 100020005000圖1短時(shí)間測試電壓波形圖12.2.2 B法 逐級試驗(yàn)：如圖2所示，以所選用的起始電壓逐步地和持續(xù)地加到試驗(yàn)電極上，直至發(fā)生擊穿。 12.2.2.1 從圖2表中選擇初始電壓VS，使之在短時(shí)間試驗(yàn)之下，最接近于經(jīng)驗(yàn)測定的或所期望的擊穿電壓的50。 12.2.2.2 如果選擇初始電壓不是在圖2中所列的值，建議電壓極差是緊接在選擇值下面所選用初始電壓的

31、10。 12.2.2.3 由從零開始增加電壓來施加初始電壓，就像所能完成的那么快，而不引入超過在6.1.3中所允許的峰值電壓。類似要求將適用于相鄰檔極之間的升壓過程。在初始檔極之后，升高至隨后檔極的電壓所需要的時(shí)間將算作在隨后檔極時(shí)間的一部分， 12.2.2.4 如果在電壓正在升到下一檔時(shí)發(fā)生擊穿，應(yīng)該記作在上一個(gè)較低檔發(fā)生的擊穿，并且還要報(bào)告實(shí)際的擊穿電壓Vws，等于剛結(jié)束的那一檔的電壓。如果擊穿出現(xiàn)在任何一檔耐壓期間的末期，樣品的介電耐受電壓Vws取最后一個(gè)完整檔的電壓。擊穿時(shí)的電壓Vbd通常用來計(jì)算擊穿強(qiáng)度。介電耐受強(qiáng)度由厚度和介電耐受電壓Vws來計(jì)算（見圖2）。 首選的起始電壓，Vs為

32、0.25，0.50，1，2，10，20，5，50，和100千伏。階梯電壓當(dāng) 增量Vs（KV）A 為 KV 5或更小 10%*Vs大于5小于10 0.5大于10小于251大于25小于502大于50小于1005大于10010 AVs=0.5（Vbd短時(shí)間測試）除非限制無法滿足 約束 (t1 t0) = (t2 t1) = . = (60 ± 5)s 交替步進(jìn)時(shí)間，(20 ± 3)s和 (300 ± 10)s 120Stbd720s，60s的階梯 圖2步進(jìn)試驗(yàn)電壓波形圖12.2.2.5 在4到10檔之間發(fā)生擊穿是所希望的。但是不要少于120秒。如果在第3檔或以下或者少于

33、120秒發(fā)生擊穿，那么在一組中試樣就要更大，多于一個(gè)試樣，應(yīng)該以更低的初始電壓重復(fù)試驗(yàn)。如果在第12檔或者大于720秒還不發(fā)生擊穿，則要增加初始電壓。 12.2.2.6 記錄初始電壓、電壓檔極、擊穿電壓和保持擊穿電壓的時(shí)間長短。如果當(dāng)電壓正在向起始電壓增加時(shí)發(fā)生損壞，則損壞的時(shí)間應(yīng)該是零。 12.2.2.7 也可以規(guī)定電壓檔級的時(shí)間長度，這取決于試驗(yàn)的目的。通常所使用的時(shí)間長短是20秒和300秒（5分鐘）。為了研究起見，對于一種給定材料也可以使用大于一個(gè)時(shí)間間隔的值進(jìn)行試驗(yàn)。 12.2.3 C法 慢速升壓試驗(yàn)：以圖3所示的速率，從起始電壓開始將電壓加到試驗(yàn)電極上，直至發(fā)生擊穿。 12.2.3.

34、1 按照11.1.1中的規(guī)定從所做的短時(shí)間試驗(yàn)選擇初始電壓。如在11.1.2.3中所規(guī)定的將達(dá)到初始電壓。 12.2.3.2 從要求這個(gè)方法的文獻(xiàn)中所規(guī)定的初始值。使用該升壓速率升高電壓。通常選擇接近逐級試驗(yàn)平均速率的速率。 12.2.3.3 如果在小于120秒內(nèi)多于一組試樣的一個(gè)試樣擊穿，就要減小初始電壓或升壓速率，或者即減小初始電壓又減小升壓速率。 12.2.3.4 如果一組試樣多于一個(gè)試樣在小于初始電壓1.5倍時(shí)擊穿，就要減小初始壓力。如果在不大于初始值2.5倍（在超過120秒的時(shí)間）時(shí)重復(fù)發(fā)生擊穿，就要增加初始電壓。 速率（V/s）±20% 約束 1 tbd120s2 12.

35、3 擊穿：電介質(zhì)的損壞或電介質(zhì)的擊穿(在術(shù)語包括導(dǎo)電性增加，限制可以被維持的電場。這個(gè)現(xiàn)象最普通的證據(jù)是試驗(yàn)期間在整個(gè)試樣厚度上突然擊穿，這可以看到和聽到，并且在擊穿區(qū)引起可見的穿孔和試樣的分解。這種形式的擊穿一般是不可逆的。重復(fù)施加電壓(有時(shí)低的不可測量），通常在擊穿區(qū)域有附加的損壞。這種重復(fù)的施加電壓也可以給出擊穿的確實(shí)證據(jù)并造成更為可見的擊穿路徑。 12.3.1 泄漏電流的迅速升高可能導(dǎo)致看不見的樣品分解，而電壓源斷開。這種類型的損壞，通常在升高溫度時(shí)與慢速升壓試驗(yàn)有關(guān)。可能在某些情況下是可逆的，即如果試樣在重新施加電壓之前可以冷卻到原來的試驗(yàn)溫度就可能發(fā)生介電強(qiáng)度的恢復(fù)。對于所發(fā)生的這

36、種類型的損壞。電壓源必須在比較低的電流時(shí)迅速斷開。12.3.2 電壓源的斷開可能是由于飛孤、部分放電電流、在高電容樣品內(nèi)的電抗電流而發(fā)生的，或者由于短路器的失靈而發(fā)生。這樣的試驗(yàn)中斷不構(gòu)成擊穿（除了跳火試驗(yàn)之外）并且不應(yīng)該認(rèn)為是滿意的試驗(yàn)。 12.3.3 如果斷路器電源設(shè)置太高，或者斷路器失靈，將發(fā)生試樣的過度燒毀。 12.4 試驗(yàn)數(shù)目：除非對特殊的材料另有規(guī)定，要做5次擊穿。 13計(jì)算 13.1 在擊穿時(shí)，以千伏/毫米或伏/密爾為單位，計(jì)算每個(gè)試驗(yàn)的介電強(qiáng)度，并且對于逐極試驗(yàn)，計(jì)算不發(fā)生擊穿的最高電壓檔極時(shí)的梯度。 13.2 計(jì)算平均介電強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差或其他可變性的量度。 14 報(bào)告 14.

37、1 報(bào)告包括下列內(nèi)容： 14.1.1 試驗(yàn)樣品的標(biāo)識； 14.1.2 對于每個(gè)樣品； 14.1.2.1 被測定樣品的厚度； 14.1.2.2 所耐受的最大電壓（對于逐極試驗(yàn)）； 14.1.2.3 電介質(zhì)的擊穿電壓； 14.1.2.4 介電強(qiáng)度（對于逐極試驗(yàn)）； 14.1.2.5 介電擊穿強(qiáng)度； 14.1.2.6 損壞的部位（電極的中心、14.1.3 對于每個(gè)樣品； 14.1.3.1 所耐的平均介電強(qiáng)度； 14.1.3.2 平均介電擊穿強(qiáng)度； 14.1.3.3 可變性指示，首選的是標(biāo)準(zhǔn)偏差和變化系數(shù)（變化率）； 14.1.3.4 試驗(yàn)試樣的說明； 14.1.3.5 狀態(tài)調(diào)節(jié)和試樣制備； 14.1

38、.3.6 周圍環(huán)境的溫度和相對濕度； 14.1.3.7 周圍介質(zhì)； 14.1.3.8 試驗(yàn)溫度； 14.1.3.9 電極的說明； 14.1.3.10 施加電壓的方法； 14.1.3.11 如果已規(guī)定，電流敏感元件的損壞證明； 14.1.3.12 試驗(yàn)日期。 15 精度和偏差 15.1 擁有四個(gè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室研究和八種材料的結(jié)果歸納在表2中。這個(gè)研究使用一種電極裝置和一種試驗(yàn)介質(zhì)。 15.2 單個(gè)實(shí)驗(yàn)室的精度：取決于試驗(yàn)材料和可變性、試驗(yàn)厚度、施加電壓的方法、瞬變電壓波動的控制和耐受范圍。變化率（標(biāo)準(zhǔn)偏差被平均值除）可以從較低的1到20或更高。當(dāng)由相同的樣品在五個(gè)樣品上做重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，變化率通常小

39、于9。 15.3 多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的精度：在不同的實(shí)驗(yàn)室所做試驗(yàn)的精度（或者在同一實(shí)驗(yàn)室使用不同的設(shè)備所做的試驗(yàn)）可能完全不同。如果使用典型的設(shè)備且嚴(yán)格地控制試樣的制備、電極和試驗(yàn)步驟，個(gè)別操作員的精度也可能非常接近。當(dāng)對兩個(gè)或更多實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果做比較時(shí)，建議評價(jià)所涉及的各實(shí)驗(yàn)室之間的精度。 15.4 如果試驗(yàn)條件下的材料、樣品厚度、電極形狀或環(huán)境介質(zhì)于表1所述?；蜻@種設(shè)備的電源敏感元件的損壞證明不能嚴(yán)格控制，在15.2和15.3所述的精度則不能被認(rèn)可。 15.5 對厚度為0.001英寸或更小的材料應(yīng)使用特殊的技術(shù)和設(shè)備。電極接觸不能毀壞試驗(yàn)。準(zhǔn)確在測定擊穿時(shí)的電壓。 15.6 偏差：本方法不測定固有

40、的介電強(qiáng)度，試驗(yàn)值取決于試樣的幾何形狀、電極和其他可變因素。除了樣品的性質(zhì)之外，不可能做精度的陳述。16關(guān)鍵詞16.1 擊穿；擊穿電壓；校準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)擊穿；介電擊穿電壓；介電故障；介電強(qiáng)度；電極；放電；電源頻率；過程控制試驗(yàn)；證明試驗(yàn)；質(zhì)量控制試驗(yàn)；快速上升；研究試驗(yàn)；抽樣；緩慢的速度上升；一步一步；周圍介質(zhì)；耐壓附 錄 X1 介電強(qiáng)度試驗(yàn)的意義 X1.1 引言 X1.1.1 三種假定的擊穿機(jī)理的簡要評論，即：（1）放電機(jī)理或電暈放電機(jī)理；（2）熱機(jī)理；（3）在此給出內(nèi)在機(jī)理，以及影響實(shí)際電介質(zhì)試驗(yàn)的主要因素的討論以幫助解釋數(shù)據(jù)。擊穿機(jī)理通常是聯(lián)合地而不是單獨(dú)的起作用。下面討論只適用于固態(tài)和半固態(tài)

41、的材料。 X1.2 假定的電介質(zhì)擊穿機(jī)理 X1.2.1由放電所引起的擊穿：在許多關(guān)于工業(yè)材料的試驗(yàn)中，擊穿是由放電引起的，它產(chǎn)生高的局部電場。用固態(tài)材料時(shí)放電發(fā)生在周圍的介質(zhì)中，這樣要增加試驗(yàn)區(qū)域并在電極的邊緣或邊緣的外面產(chǎn)生損壞。放電也可能發(fā)生在任何內(nèi)部空穴或內(nèi)部汽泡中，這些內(nèi)部空穴或內(nèi)部汽泡存在或可能發(fā)展。這些可能引起局部侵蝕或化學(xué)分解。這個(gè)過程可能持續(xù)直至在電極之間形成完全損壞的通路。 X1.2.2熱擊穿：當(dāng)有高電場作用時(shí)在許多材料內(nèi)的局部路徑上累積的加熱擴(kuò)展，引起電介質(zhì)和離子導(dǎo)電損耗，它產(chǎn)生的熱量比耗散熱量更快。由于材料的熱不穩(wěn)定性則可能發(fā)生擊穿。 X1.2.3固有擊穿：如果放電或熱不

42、穩(wěn)定性不引起擊穿的話，當(dāng)電場強(qiáng)度變得足以使電子加速通過材料時(shí)將發(fā)生擊穿。這個(gè)臨界電場強(qiáng)度被稱為固有介電強(qiáng)度。雖然機(jī)理本身存在，但它不能由這個(gè)試驗(yàn)方法來測定。 X1.3電絕緣材料的性質(zhì) X1.3.1工業(yè)用電絕緣材料一般是不均勻的，而且可能包含各種類型的介電缺陷。介電擊穿經(jīng)常發(fā)生在試驗(yàn)樣品區(qū)而不是發(fā)生在電場強(qiáng)度最大的區(qū)域。并且有時(shí)發(fā)生在電極之間遠(yuǎn)離材料的區(qū)域。在應(yīng)力作用時(shí)體積內(nèi)的薄弱點(diǎn)有時(shí)決定試驗(yàn)結(jié)果。 X1.4試驗(yàn)和試樣條件的影響 X1.4.1電極：通常，擊穿電壓將隨著電極面積的增加而減小，在試驗(yàn)樣品范圍內(nèi)這個(gè)面積的影響更顯著。試驗(yàn)結(jié)果也受到電極幾何形狀的影響。結(jié)果也可能受電極構(gòu)成材料的影響，因

43、為熱機(jī)理和放電機(jī)理分別受電極材料的熱導(dǎo)和功函數(shù)的影響。一般來說，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散，電極材料影響的確定是困難的。 X1.4.2試樣厚度：固態(tài)工業(yè)電絕緣材料的介電強(qiáng)度大大地依賴于試樣的厚度。經(jīng)驗(yàn)表明，對于固態(tài)和半固態(tài)材料，介電強(qiáng)度隨著試樣厚度的分?jǐn)?shù)冪成反比而變化，并且對于相對均勻的固體，有明顯的證據(jù)證明，介電強(qiáng)度近似地隨厚度平方根的倒數(shù)而變化。在固體的情況下，在兩個(gè)固體電極之間澆注至凝固，可以清楚地確定電極距離的影響很小。因?yàn)樵谶@樣的情況下，電極的距離可以隨意固定，所以習(xí)慣上在液體和可熔的固體上進(jìn)行介電強(qiáng)度試驗(yàn)，所用電極具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)固定距離，因?yàn)榻殡姀?qiáng)度如此依賴于厚度，所以對于沒有說明所使用的試

44、驗(yàn)試樣厚度的材料，報(bào)告介電強(qiáng)度數(shù)據(jù)是沒有意義的。 X1.4.3溫度：試驗(yàn)試樣的溫度和它的周圍介質(zhì)影響介電強(qiáng)度，雖然對于大多數(shù)材料，室溫微小的變化的影響可忽略不計(jì)。一般地，介電強(qiáng)度將隨著溫度的升高而減小，但是對此真實(shí)地依賴于被試驗(yàn)的材料。當(dāng)已知所需的材料不是在通常的室溫下操作時(shí)，基本上材料的介電強(qiáng)度溫度關(guān)系要由遍及所期望的工作溫度范圍來確定。 X1.4.4時(shí)間：試驗(yàn)結(jié)果將受到電壓施加速率的影響。通常，擊穿電壓將趨向隨著電壓施加速率的增加而增加。這是所希望的，因?yàn)闊釗舸C(jī)理是依賴于時(shí)間的，并且放電機(jī)理通常也依賴于時(shí)間，雖然在某些情況下后者的機(jī)理可能因產(chǎn)生危險(xiǎn)性高的電場強(qiáng)度，而引起迅速的損壞。 X1.4.5波形：通常，介電強(qiáng)度受所施加的電壓波形的影響。在本方法中規(guī)定的范圍內(nèi)，波形的影響是不重要的。 X1.4.6頻