絕緣材料擊穿電壓測(cè)試儀ASTM D149美標(biāo)翻譯

在工業(yè)頻率下固體電氣絕緣材料的擊穿電壓

和絕緣強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法1

本標(biāo)準(zhǔn)是以固定代號(hào)D149發(fā)布的。其后的數(shù)字表示原文本正式通過(guò)的年號(hào)；在有修訂的情況下，為上一次的修訂年號(hào)；圓括號(hào)中數(shù)字為上一次重新確認(rèn)的年號(hào)。上標(biāo)符號(hào)（ε）表示對(duì)上次修改或重新確定的版本有編輯上的修改。

本標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)批準(zhǔn)被國(guó)防部機(jī)構(gòu)采用。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀1. 范圍

1.1 該試驗(yàn)方法覆蓋了在工業(yè)頻率下，即所規(guī)定的特定條件下，測(cè)定固體絕緣材料絕緣強(qiáng)度的流程。2，3

1.2 除非另有說(shuō)明，否則本測(cè)試的規(guī)定頻率為60Hz。但是，該測(cè)試方法同樣可以應(yīng)用于25到800Hz的條件下。如果頻率大于800Hz，那么將產(chǎn)生介質(zhì)加熱的問(wèn)題。

1.3 本測(cè)試方法將與其他ASTM標(biāo)準(zhǔn)或涉及該試驗(yàn)方法的其他標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用。本方法的參考文獻(xiàn)中將詳細(xì)說(shuō)明所使用的具體標(biāo)準(zhǔn)（參見5.5）。

1.4 本方法可以應(yīng)用于各種溫度，以及適宜的氣相或液相環(huán)境介質(zhì)。

1.5 本方法不能用于測(cè)定在本測(cè)試條件下為液態(tài)的絕緣材料。

1.6 本方法不能用于測(cè)定本征絕緣強(qiáng)度，直流電絕緣強(qiáng)度，或是電應(yīng)力條件下的熱失效（參考測(cè)試方法D3151）。

1.7 本測(cè)試方法zui常用于測(cè)定擊穿電壓與試樣厚度的關(guān)系（擊穿）。也能測(cè)定擊穿電壓與固體試樣表面情況以及氣相或液相環(huán)境介質(zhì)的關(guān)系（閃絡(luò)）。如果加上第12條的修改說(shuō)明，本測(cè)試方法還能用于驗(yàn)證試驗(yàn)。

1.8 本測(cè)試方法與電工協(xié)會(huì)（IEC)出版的243-1標(biāo)準(zhǔn)類似。本方法中的所有流程包含在IEC 243-1標(biāo)準(zhǔn)中。本方法和IEC 243-1主要是在編輯上有所區(qū)別。

1.9 本標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有*列舉所有的安全聲明，如果有必要，根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行斟酌。使用本規(guī)范前，使用者有責(zé)任制定符合安全和健康要求的條例和規(guī)范，并明確該規(guī)范的使用范圍。具體的危害將在第7部分中闡述。也可以參見6.4.1節(jié)。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀2. 引用文件

2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn)：4

D374  固體電絕緣體厚度的測(cè)試方法（2013年取消）5

D618  試驗(yàn)用調(diào)節(jié)塑料操作規(guī)程

D877  用圓盤電極測(cè)定電絕緣液體介電擊穿電壓的試驗(yàn)方法

D1711  電絕緣相關(guān)術(shù)語(yǔ)

D2413  用液體介質(zhì)浸漬的絕緣紙和紙板的制備規(guī)程

D3151  在電氣應(yīng)力下固體電氣絕緣材料的熱失效的測(cè)試方法（2007年取消）5

D3487  在電設(shè)備中使用的礦物絕緣油的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

D5423  強(qiáng)制對(duì)流試驗(yàn)爐中的電氣絕緣評(píng)估規(guī)范

2.2 IEC標(biāo)準(zhǔn)

出版物243-1  固體絕緣材料介電強(qiáng)度的試驗(yàn)方法—第1部分：在工業(yè)頻率下測(cè)試6

2.3 ANSI標(biāo)準(zhǔn)

C68.1  絕緣測(cè)試技術(shù)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)號(hào)4 7

1 本試驗(yàn)方法在ASTM委員會(huì)D09（電子和電氣絕緣材料）的管轄范圍內(nèi)，D09.12分會(huì)（電學(xué)試驗(yàn)）負(fù)直接責(zé)任。

本版本于2013年4月1日被批準(zhǔn)，2013年4月出版。首版于1922年被批準(zhǔn)。上一版為D149-09于2009年被批準(zhǔn)。 DOI: 10.1520/D0149-09R13。

2 Bartnikas, R., 第3章, “高電壓測(cè)量,” 固體絕緣材料的電學(xué)性能,測(cè)量技術(shù), 第IIB卷, 工程電介質(zhì), R. Bartnikas, Editor, ASTM STP 926, ASTM, Philadelphia, 1987。

3 Nelson, J. K., 第5章, “固體的電介質(zhì)擊穿,” 固體絕緣材料的電學(xué)性能: 分子結(jié)構(gòu)和電學(xué)行為, 第IIA??, 工程電介質(zhì), R. Bartnikas和R. M. Eichorn,Editors, ASTM STP 783, ASTM, Philadelphia, 1983。

4 對(duì)于參照的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)查看ASTMwww.astm。。ｏｒｇ，或ASTM客戶中心，郵件：service@astm.org。對(duì)于ASTM標(biāo)準(zhǔn)卷冊(cè)的信息，參看ASTM的標(biāo)準(zhǔn)文件摘錄頁(yè)。

5 該歷史標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)版本見www.astm。。ｏｒｇ。

6 可從電工學(xué)協(xié)會(huì)（IEC）獲得，地址：3 rue de Varembé, Case postale 131, CH-1211, Geneva 20, Switzerland, http://www.iec.ch。

7可從美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ANSI)獲得，地址：25 W. 43rd St.,4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi。。ｏｒｇ。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀3. 術(shù)語(yǔ)

3.1 定義：

3.1.1 介質(zhì)擊穿電壓（電擊穿電壓），名詞：使得位于兩個(gè)電極之間的絕緣材料失去介電性能的電勢(shì)差（參見附錄X1）。

3.1.1.1 討論一介質(zhì)擊穿電壓有時(shí)也簡(jiǎn)稱“擊穿電壓”。

3.1.2 介電失效（在測(cè)試中），名詞：指在測(cè)試限制的電場(chǎng)條件下，能夠持久由介電電導(dǎo)率上升所證明的情況。

3.1.3 絕緣強(qiáng)度，名詞：指在測(cè)試的特定條件下，使得絕緣材料介電失效時(shí)的電壓梯度。

3.1.4 電氣強(qiáng)度，名詞：參見絕緣強(qiáng)度。

3.1.4.1 討論一在上，“電氣強(qiáng)度”更常用些。

3.1.5 閃絡(luò)，名詞：指發(fā)生在絕緣體或絕緣體周圍介質(zhì)的破壞性電火花，不一定對(duì)絕緣體產(chǎn)生*損害。

3.1.6 其他與固體絕緣體材料相關(guān)術(shù)語(yǔ)的定義，參見術(shù)語(yǔ)D1711。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀4. 測(cè)試方法概要

4.1 在工業(yè)電頻率條件下（如無(wú)特殊說(shuō)明，則為60Hz），對(duì)測(cè)試樣品采用不同的電壓。以使用電壓所描述三種方法中的一種，將電壓從0或從低于擊穿電壓的恰當(dāng)電壓開始，升高到測(cè)試樣品發(fā)生介電失效為止。

4.2 大多數(shù)情況下，在測(cè)試樣品的兩邊安裝簡(jiǎn)單的測(cè)試電極，以進(jìn)行電壓測(cè)試。測(cè)試樣品可以是模制的，也可以是鑄造的，或是從扁平薄板或厚板上切割下來(lái)的。也可以使用其他的電極或樣品結(jié)構(gòu)以適應(yīng)樣品材料的幾何形狀，或是模擬正在被評(píng)估材料的特定用途。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀5. 意義和使用

5.1 電絕緣??料的絕緣強(qiáng)度是決定材料可以在何種條件下使用的關(guān)鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強(qiáng)度是所使用裝置設(shè)計(jì)的決定性因素。

5.2 本方法中介紹的測(cè)試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應(yīng)用條件下的適用性；當(dāng)然也能用于檢測(cè)由于流程的變化，老化的程度，或是其他制造或環(huán)境條件而造成的變化或是與正常特征的偏差。該測(cè)試方法可以有效地應(yīng)用于流程控制，驗(yàn)證或研究測(cè)試。

5.3 本測(cè)試方法所獲得的結(jié)果，很少能直接用于實(shí)際使用材料介電性能的判斷。在大多數(shù)情況下，還需要對(duì)其他功能測(cè)試和/或?qū)ζ渌牧蠝y(cè)試所獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)出它們對(duì)特定材料的影響，才能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5.4 在第12章中將具體說(shuō)明三種電壓使用方法。方法A，快速測(cè)試；方法B，逐步測(cè)試；方法C，慢速測(cè)試。方法A常用于質(zhì)量控制測(cè)試。較費(fèi)時(shí)的方法B和C通常給出較低的結(jié)果，但在對(duì)不同材料進(jìn)行相互比較時(shí)，它們所給出的結(jié)果更有說(shuō)服力。如果可以安裝電動(dòng)電壓控制器，那么慢速測(cè)試法將比逐步測(cè)試法更簡(jiǎn)單，也更常用。方法B和C所獲得的結(jié)果可以相互比較。

5.5 詳細(xì)說(shuō)明本測(cè)試法的文件如下：

5.5.1 電壓應(yīng)用的方法。

5.5.2 如果是慢速測(cè)試法，應(yīng)說(shuō)明電壓的增速。

5.5.3 測(cè)試樣品的選擇，準(zhǔn)備和調(diào)整。

5.5.4 測(cè)試時(shí)的環(huán)境介質(zhì)和溫度。

5.5.5 電極。

5.5.6 在可能的情況下，電流傳感元件失效的標(biāo)準(zhǔn)，以及，

5.5.7 以及任何與推薦流程的偏差。

5.6 如果5.5所列要求沒(méi)有出現(xiàn)在說(shuō)明文件中，可按以下推薦進(jìn)行處理。

5.7 如果5.5所列的條目沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明，那么就是在參考就不充分條件下進(jìn)行測(cè)試，則測(cè)試不符合本方法的要求。如果5.5所列的條目沒(méi)有獲得嚴(yán)格控制，那么就無(wú)法實(shí)現(xiàn)15.2和15.3所陳述的精度。

5.8 電流傳感元件失效標(biāo)準(zhǔn)（電流設(shè)定和反應(yīng)時(shí)間）的變化將明顯影響測(cè)試結(jié)果。

5.9 附錄X1包含了對(duì)絕緣強(qiáng)度測(cè)試顯著性更為復(fù)雜的討論。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀6. 裝置

6.1 電壓源—由變化正弦低壓電源通過(guò)升壓變壓器提供測(cè)試電壓。作為電壓源的變壓器及相關(guān)的控制應(yīng)具有以下功能：

6.1.1 電壓峰值與電壓有效值的比率應(yīng)等于(1.34到1.48)，對(duì)于電路中的測(cè)試樣品，所有的電壓都應(yīng)大于擊穿電壓的50%。

6.1.2 電壓應(yīng)具有滿足維持到擊穿電壓的能力。對(duì)于大多數(shù)的材料來(lái)說(shuō)，使用與表1所示電極相似的電極，輸出電流強(qiáng)度為40mA就可以了。對(duì)于更復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)，或是對(duì)于高損耗測(cè)試材料，則需要更高的電流。對(duì)于大多數(shù)測(cè)試來(lái)說(shuō)，電源需要在測(cè)試低電容的0.5kVA，10kV到5kVA，100kV的范圍內(nèi)變化。

表1  用于不同絕緣材料絕緣強(qiáng)度測(cè)試的典型電極A

A 在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中，這些電極都是zui常被或是被參考使用的。除了5型電極外，不建議將電極用于平面材料以外材料。ASTM使用的其他電極或是買賣雙方都認(rèn)可但本表中未列出的其他電極也適于對(duì)測(cè)定材料進(jìn)行評(píng)測(cè)。

B 電極通常采用黃銅或不銹鋼制造。應(yīng)參考控制被測(cè)材料的標(biāo)準(zhǔn)，以確定材料是否合適。

C 電極表面應(yīng)拋光并清除上次測(cè)試留下的雜物。

D 參考恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，以確定所安裝上側(cè)電極的負(fù)載力。除非另有說(shuō)明，否則上側(cè)電極應(yīng)重50±2g。

E 參考恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，以確定適當(dāng)間距的梯度。

F IEC出版物243-1給出了6型電極，以測(cè)定平板材料。對(duì)于電極的同心度來(lái)說(shuō)，他們沒(méi)有1型和2型電極那么重要。

G 只要測(cè)試樣品圓形邊緣的內(nèi)側(cè)直徑大于15mm，也可使用其他直徑。

H 7型電極，即注G中所描述的電極，由IEC出版物243-1給出，測(cè)量時(shí)應(yīng)平行與表面。

6.1.3 根據(jù)12.2，對(duì)可變低壓源的控制可以改變電源的壓力，使得合成的測(cè)試電壓流暢，均勻，沒(méi)有超量或是瞬變。在任何環(huán)境下，都不允許峰值電壓超過(guò)顯示電壓有效值的1.48倍。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器更適合于進(jìn)行快速測(cè)試（參見12.2.1）或慢速測(cè)試（參見12.2.3)。

6.1.4 在電源上安裝可以在三個(gè)周期內(nèi)運(yùn)行的切斷設(shè)備。該設(shè)備將電壓源設(shè)備與電源設(shè)備切斷，以保護(hù)電壓源不受試樣擊穿造成設(shè)備過(guò)載的影響。如果破裂后保持持續(xù)的電流，將造成測(cè)試樣品不必要的燃燒，電極的點(diǎn)蝕并污染液體環(huán)境介質(zhì)。

6.1.5 斷路設(shè)備應(yīng)具有位于次級(jí)升壓變壓器上可以調(diào)節(jié)電流的檢測(cè)元件，以便根據(jù)測(cè)試樣的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整和排列，以檢測(cè)試驗(yàn)電流。設(shè)置檢測(cè)元件以應(yīng)對(duì)12.3所定義的測(cè)試樣擊穿電流。

6.1.6 電流設(shè)置對(duì)測(cè)試結(jié)果具有重大影響。設(shè)置應(yīng)足夠高，使得短暫電壓，例如局部放電，無(wú)法通過(guò)斷路器，如果不夠高，將擊穿過(guò)度燃燒的測(cè)試樣，并造成電極的損壞。優(yōu)化的電流設(shè)置并不能適用于所有的測(cè)試樣，這有賴于材料的具體使用情況以及測(cè)試的目的，有必要以多個(gè)電流設(shè)置對(duì)所給測(cè)試樣進(jìn)行測(cè)試。電極區(qū)域?qū)﹄娏鞯脑O(shè)置選擇具有重大的影響。

6.1.7 測(cè)試樣電流感應(yīng)元件應(yīng)位于升壓變壓器的前端。按測(cè)試樣電流校準(zhǔn)電流檢測(cè)刻度。

6.1.8 應(yīng)小心設(shè)置電流控制響應(yīng)。如果控制設(shè)置得太高，在擊穿發(fā)生時(shí)，將不會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。如果設(shè)置得太低，就會(huì)對(duì)漏電電流，電容電流或局部放電電流（電暈）產(chǎn)生響應(yīng)，或在檢測(cè)元件位于前端時(shí)，對(duì)升壓變壓器的磁化電流產(chǎn)生響應(yīng)。

6.2 電壓測(cè)量—備有電壓表以測(cè)定測(cè)試電壓有效值。應(yīng)采用可以讀取峰值的電壓計(jì)，將讀數(shù)除以即為有效值。電壓測(cè)量電路的總體誤差不能超過(guò)測(cè)量值的5%。另外，無(wú)論采用何種速度，電壓計(jì)響應(yīng)時(shí)間的滯后率不得超過(guò)全程的1％。

6.2.1 通過(guò)將電壓計(jì)或潛在變壓器連接到測(cè)試樣電極上，或連接到變壓器上獨(dú)立的電壓計(jì)線圈上，以測(cè)定電壓。后一種連接方式將不會(huì)影響升壓變壓器的負(fù)載。

6.2.2 要求電壓計(jì)zui大可讀電壓要大于擊穿電壓，以便能夠準(zhǔn)確讀取和記錄擊穿電壓。

6.3 電極—對(duì)于給定的測(cè)試樣結(jié)構(gòu)，擊穿電壓還是會(huì)由于測(cè)試電極的幾何形狀以及安裝位置而產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。出于這個(gè)原因，在該測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)說(shuō)明所使用的電極，并在報(bào)告中進(jìn)行說(shuō)明就顯得很重要了。

6.3.1 參考本測(cè)試方法的文件詳細(xì)說(shuō)明了表1中所列的電極。如果沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的電極，那么應(yīng)從表1中挑選合適的電極，或在由于被測(cè)試材料的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)而無(wú)法使用標(biāo)準(zhǔn)電極的情況下，采用雙方都認(rèn)可的其他電極。一些特殊電極的例子，可以參見附錄X2。無(wú)論何種情況，都應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明所采用的電極。

6.3.2 表1中的1到4型及6型電極的整個(gè)平面都應(yīng)與測(cè)試樣相接觸。

6.3.3 采用7型電極測(cè)試的測(cè)試樣，在測(cè)試中應(yīng)處于電極內(nèi)，其到電極邊緣的距離不得少于15mm。在大多數(shù)情況下，使用7型電極進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其電極表面應(yīng)處于垂直位置。水平放置電極的測(cè)試不能與垂直放置電極的測(cè)試進(jìn)行直接比較，尤其對(duì)于在液相環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行的測(cè)試。

6.3.4 保持電極表面的清潔和光滑，清除先前測(cè)試所留下的雜物。如果電極表面粗糙，則應(yīng)及時(shí)更換電極。

6.3.5 對(duì)電極的初次生產(chǎn)和隨后的表面重修應(yīng)維持電極的特定結(jié)構(gòu)以及光潔度，這是非常重要的。電極表面的平整度和表面光潔度應(yīng)保證電極的整個(gè)區(qū)域都能與測(cè)試樣緊密接觸。在測(cè)試非常薄的材料時(shí)，表面光潔度將尤為重要，這是由于電極不恰當(dāng)?shù)谋砻鏁?huì)對(duì)測(cè)試材料產(chǎn)生物理?yè)p壞。表面重修時(shí)，不能改變電極表面與特定邊緣半徑之間的過(guò)渡。

6.3.6無(wú)論在大小或形狀上有多大的差別，位于zui低應(yīng)力集中處的電極，通常是比較大的且具有zui大半徑的那一個(gè)，應(yīng)具有接地電位。

6.3.7 在一些特定的液相金屬電極中，將使用電極箔，金屬球，水或?qū)щ娡繉与姌O。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這造成了所得結(jié)果與其他類型電極所獲得的結(jié)果之間存在很大的不同。

6.3.8 由于電極對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，常常會(huì)得到一些額外的信息，以至于需要對(duì)多種電極進(jìn)行測(cè)試才能了解一個(gè)材料（或一組材料）的絕緣性能。這對(duì)于研究測(cè)試尤為具有價(jià)值。

6.4 環(huán)境介質(zhì)—有關(guān)本測(cè)試法的文件應(yīng)說(shuō)明環(huán)境介質(zhì)和測(cè)試溫度。為了避免閃絡(luò)以及使擊穿前局部放電的影響zui小化，即使是對(duì)于快速測(cè)試，應(yīng)更傾向于甚至是必須在絕緣液中進(jìn)行測(cè)試（參見6.4.1）。絕緣液中獲得的擊穿值不能與空氣中獲得的值進(jìn)行比較。絕緣液的性質(zhì)和前次使用的程度也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。在某些場(chǎng)合，在空氣中進(jìn)行測(cè)試，需要大量的測(cè)試樣，或者會(huì)在擊穿前，造成嚴(yán)重的表面放電以及燒蝕。一些在空氣中測(cè)試的電極系統(tǒng)應(yīng)在電極周圍包上壓力墊片以防止閃絡(luò)。電極周圍墊片或封條的材料將影響擊穿電壓值。

6.4.1 如果在絕緣油中進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)提供適當(dāng)大小的油池。（注意—在測(cè)試電壓高于10kV時(shí)，并不推薦使用玻璃容器，因?yàn)閾舸┧尫懦鰜?lái)的能量足以擊碎容器。而金屬池必須進(jìn)行接地）。

    推薦使用滿足標(biāo)準(zhǔn)D3487中I型或II型的礦物油。根據(jù)測(cè)試法D877所測(cè)定的結(jié)果，其擊穿電壓至少為26kV。如果另有說(shuō)明，也可以將其他絕緣液用作環(huán)境介質(zhì)。這些絕緣油包括硅油和其他用于變壓器，斷路器，電容或電纜的液體，但不限于此。

6.4.1.1 絕緣油的性質(zhì)對(duì)測(cè)試結(jié)果具有一定的影響。如上所述，除了擊穿電壓，在測(cè)試較薄（小于25μm（千分之一寸）的測(cè)試樣）時(shí)，污染物尤其重要。根據(jù)油和測(cè)試材料的性質(zhì)，其他的特性如溶解氣體含量，水含量以及油的損耗因子都對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。經(jīng)常更換絕緣油，或使用過(guò)濾器和其他修復(fù)設(shè)備有利于減小絕緣油性能變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

6.4.1.2 從不同電學(xué)性能液體中測(cè)得的擊穿值通常不能進(jìn)行比較。（參見Xl.4.7）如果在不同于室溫的條件下進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)通過(guò)加熱或冷卻液體確保均勻的溫度。在一些情況下，可以將絕緣池放入加熱箱（參見6.4.2）中以控制溫度。如果要強(qiáng)制循環(huán)液體，應(yīng)防止氣泡進(jìn)入到液體中。除非另有說(shuō)明，否則電極上的測(cè)試溫度應(yīng)維持在±5℃以內(nèi)。在很多情況下，應(yīng)說(shuō)明測(cè)試樣將在絕緣油中進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試樣在測(cè)試前已浸入絕緣油中并且未從絕緣油中取出（參見操作規(guī)程D2413）。對(duì)于這些材料，絕緣池的設(shè)計(jì)應(yīng)保證測(cè)試樣在測(cè)試前不得暴露于空氣當(dāng)中。

6.4.2 如果在其他環(huán)境溫度或濕度下進(jìn)行空氣中的測(cè)試，應(yīng)準(zhǔn)備加熱箱和濕度控制室。加熱箱應(yīng)滿足D5423標(biāo)準(zhǔn)的要求，并能確保測(cè)試電壓適于使用的溫度。

6.4.3除了在空氣以外，在其他氣體中進(jìn)行測(cè)試也要求使用可以排除或充滿測(cè)試氣體的控制室，這些控制室通常還要控制壓力。由所進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的性質(zhì)決定控制室的設(shè)計(jì)。

6.5 測(cè)試室—進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試室或測(cè)試區(qū)域應(yīng)具有充足的空間以容納測(cè)試設(shè)備，并備有互鎖設(shè)備，以防止接觸到任何帶電部件。電壓源，測(cè)量設(shè)備，池或加熱箱，以及電極的許多不同的物理安排都是可能的，但有三條是必須的（1）所有進(jìn)出帶電部件區(qū)域的門或倉(cāng)門都必須互鎖，以便在開始測(cè)試時(shí)切斷電壓源；(2)應(yīng)盡可能的清除干凈，使得電極表面和測(cè)試樣之間沒(méi)有扭曲的區(qū)域，測(cè)試電極之間不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)和局部放電（電暈）；以及(3)在測(cè)試之間測(cè)試樣的插入和替換都應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單便捷。在測(cè)試中常常需要對(duì)電極和測(cè)試樣進(jìn)行目測(cè)。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀7. 危害

7.1 注意—在本測(cè)試中將會(huì)出現(xiàn)致命的電壓。有必要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)并安裝測(cè)試設(shè)備和所有與之電氣連接的設(shè)備，以保證安全操作。在測(cè)試中任何人都接觸的導(dǎo)電部件都應(yīng)穩(wěn)固的放在地上。在測(cè)試完成時(shí)，應(yīng)采取措施置于地上的部件包括：（a）在測(cè)試中處于高壓條件下的部件，（b）在測(cè)試中獲得感應(yīng)電荷的部件，或（c）即使在斷開與電壓源的連接后仍具有電荷的部件。通過(guò)指導(dǎo)讓所有的操作員以恰當(dāng)?shù)姆绞桨踩倪M(jìn)行測(cè)試。在進(jìn)行高壓測(cè)試時(shí)，尤其是在壓縮氣體或是在油中進(jìn)行時(shí)，擊穿所產(chǎn)生的能量足以引發(fā)大火，爆炸或測(cè)試室的破裂。設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備，測(cè)試室和測(cè)試樣，以減小發(fā)生此類事故的可能性并消除人員傷亡的可能性。

7.2 警告—在高濃度條件下，臭氧將危害生理健康。由政府部門設(shè)定臭氧接觸極限，這通常是以美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生工作者會(huì)議8的推薦值為基礎(chǔ)。在電壓高到足以在空氣或其他含有氧

8 可從美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生工作者會(huì)議(ACGIH)獲得，地址：1330 Kemper Meadow Dr., Cincinnati, OH 45240, http://www.acgih。。ｏｒｇ。

氣的大氣中產(chǎn)生局部或*放電時(shí)，將產(chǎn)生臭氧。在低濃度時(shí)，臭氧就具有了特殊的氣味，

但是持續(xù)的吸入臭氧會(huì)造成對(duì)臭氧暫時(shí)失去知覺(jué)。正因?yàn)槿绱耍?dāng)持續(xù)出現(xiàn)臭氧的氣味或是一直存在臭氧產(chǎn)生的條件時(shí)，采用工業(yè)監(jiān)控設(shè)備測(cè)量大氣中的臭氧濃度就十分重要了。采用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ缗艢饪冢梢詫⒐ぷ鲄^(qū)域內(nèi)的臭氧濃度降至可以接受的水平。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀8. 取樣

8.1 對(duì)該材料的說(shuō)明中應(yīng)定義詳細(xì)的取樣流程。

8.2 為了質(zhì)量控制的目的，在取樣時(shí)應(yīng)收集足夠的樣品以評(píng)估被測(cè)樣品的平均質(zhì)量和被檢批次的變化情況，為了使所取樣品不受時(shí)間的影響，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室或其他測(cè)試區(qū)域已經(jīng)開始準(zhǔn)備測(cè)試樣時(shí)進(jìn)行取樣。

8.3 為了獲得zui可取的測(cè)試條件，需要從那些遠(yuǎn)離材料中明顯缺損或是間斷的地方進(jìn)行取樣。對(duì)于卷材，除非要對(duì)缺損或間斷的出現(xiàn)或鄰近進(jìn)行調(diào)查，否則應(yīng)避免對(duì)外在的幾層進(jìn)行取樣，例如卷材包的zui外層，或是緊鄰片或卷邊緣的材料。

8.4 取樣應(yīng)足夠大，以便能夠按特殊材料的要求進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試（參見12.4）。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀9. 測(cè)試樣

9.1 準(zhǔn)備和處理：

9.1.1 按照第8章的要求，從所選樣品中準(zhǔn)備測(cè)試樣。

9.1.2 如果要使用平滑表面的電極，在不進(jìn)行實(shí)際表面加工的情況下，測(cè)試樣與電極接觸的表面應(yīng)盡可能具有平滑的平行面。

9.1.3 測(cè)試樣應(yīng)具有足夠的大小以防止在測(cè)試時(shí)發(fā)生閃絡(luò)。對(duì)于薄的材料，使用足夠大的測(cè)試樣將便于在一片測(cè)試樣上進(jìn)行多次的測(cè)試。

9.1.4 對(duì)于較厚的材料（通常厚度在2mm以上），應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度，以便在擊穿前出現(xiàn)閃絡(luò)或強(qiáng)烈的表面局部放電（電暈）。用于防止閃絡(luò)，或減少局部放電（電暈）的技術(shù)包括：

9.1.4.1 在測(cè)試時(shí)，將測(cè)試樣浸入到絕緣油中。環(huán)境介質(zhì)因素對(duì)擊穿的影響參見X1.4.7。對(duì)于那些沒(méi)有干燥且浸入到油中的測(cè)試樣以及那些按照D2413操作規(guī)程準(zhǔn)備的測(cè)試樣來(lái)說(shuō)，這通常都是必要的（參見6.4)。

9.1.4.2 在測(cè)試的一側(cè)或兩側(cè)加工出一個(gè)凹槽或是鉆出一個(gè)平底的洞，以減少測(cè)試的厚度。如果采用不同的電極（如表1中的6型電極），那么只需加工一個(gè)表面，兩個(gè)電極中較大的一個(gè)應(yīng)與加工好的表面相連接。加工測(cè)試樣時(shí)要小心，以免對(duì)測(cè)試樣造成污染或機(jī)械損壞。

9.1.4.3 用封條或整流罩繞住于測(cè)試樣相連接的電極，以減少閃絡(luò)的發(fā)生。

9.1.5 不平的材料應(yīng)采用與樣品材料和幾何形狀相近的測(cè)試樣（和電極）進(jìn)行測(cè)試。有必要按材料的說(shuō)明確定對(duì)這些材料所使用的測(cè)試樣和電極。

9.1.6 無(wú)論材料的形狀如何，如果除了測(cè)試面對(duì)面的擊穿強(qiáng)度以外還要進(jìn)行其他測(cè)試，則要在該材料的說(shuō)明中指出所使用的測(cè)試樣和電極。

9.2 幾乎在所有的情況下，測(cè)試樣的實(shí)際厚度都很重要。除非另有說(shuō)明，否則應(yīng)在測(cè)試后，測(cè)量擊穿點(diǎn)鄰近區(qū)域的厚度。應(yīng)在室溫條件下（25±5℃）進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)D374測(cè)試法采取恰當(dāng)?shù)牧鞒獭?/span>

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀10. 校準(zhǔn)

10.1 在校準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，測(cè)試樣應(yīng)處于通路狀態(tài)，并注意那些以6.2所給精度進(jìn)行測(cè)量的電極電壓。

10.2 將一個(gè)獨(dú)立的校準(zhǔn)電壓表連接到測(cè)試電壓源的輸出端，以檢測(cè)測(cè)量設(shè)備的精度。校準(zhǔn)測(cè)量適用的這類電壓表示例為：具有可比精度的電極電壓表，分壓器，或電壓互感器。

10.3 在電壓大于12kV有效值（16.9kV峰值）時(shí)，應(yīng)用球隙校準(zhǔn)電壓測(cè)量設(shè)備的讀數(shù)。ANSI C68.1將詳細(xì)說(shuō)明此種校準(zhǔn)的后續(xù)流程。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀11. 調(diào)節(jié)

11.1 大多數(shù)固體絕緣體的擊穿強(qiáng)度都受到溫度和濕度的影響。因此在測(cè)試前，受此影響的材料應(yīng)用控制好的溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行平衡。對(duì)于這種材料，調(diào)節(jié)應(yīng)包括在參照本測(cè)試法的標(biāo)準(zhǔn)中。

11.2 除非另有說(shuō)明。否則應(yīng)按D618操作規(guī)程進(jìn)行后續(xù)流程。

11.3 對(duì)于許多材料來(lái)說(shuō)，濕度對(duì)擊穿強(qiáng)度的影響要大于溫度的影響。對(duì)材料進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)節(jié)，以使得測(cè)試樣同時(shí)達(dá)到濕度和溫度的平衡。

11.4 如果調(diào)節(jié)時(shí)導(dǎo)致測(cè)試樣表面出現(xiàn)凝結(jié)水，應(yīng)在測(cè)試前將測(cè)試樣表面擦干。通常這樣可以減少表面閃絡(luò)的可能性。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀12. 流程

12.1 （注意：在開始任何測(cè)試前請(qǐng)參見第7章。）

12.2 電壓使用的方法：

12.2.1 方法A，快速測(cè)試法—如圖1所示，從零點(diǎn)到擊穿發(fā)生，以一定的增壓速度，將均勻的電壓施加到試驗(yàn)電極上。除非另有說(shuō)明，否則將采用快速測(cè)試法。

12.2.1.1 在確定增壓速度時(shí)，為了使增速包含在新的規(guī)定值中，對(duì)于給定的測(cè)試樣，應(yīng)選擇在10到20s內(nèi)就發(fā)生擊穿的增速。在某些場(chǎng)合，有必要進(jìn)行1到2次的預(yù)測(cè)試，以確定增速。對(duì)于大多數(shù)材料而言，使用500V/s的增速。

12.2.1.2 如果文件參考本測(cè)試方法所的增速，那么即使擊穿時(shí)間偶然出現(xiàn)在10到20s的范圍之外，也應(yīng)繼續(xù)采用。如果出現(xiàn)這種情況，應(yīng)在報(bào)告中記錄下失效次數(shù)。

速率

(V/s)±20%

100

200

500

1000

2000

5000

圖1  快速測(cè)試法電壓示意圖

12.2.1.3 如果要進(jìn)行一系列測(cè)試以比較不同的材料，應(yīng)采用相同的增速，盡量使平均時(shí)間保持在10到20s之間。如果擊穿時(shí)間不能保持在該范圍內(nèi)，應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。

12.2.2 方法B，逐步測(cè)試——以合適起始電壓施加到測(cè)試電極上，并按圖2所示，逐步增加電壓，直到發(fā)生擊穿。

12.2.2.1 從圖2中所列的表格，可以選擇起始電壓Vs，在快速測(cè)試中，此電壓應(yīng)接近試驗(yàn)測(cè)定或預(yù)期擊穿電壓的50%。

12.2.2.2 如果起始電壓低于圖2所列的電壓，建議以起始電壓的10%作為逐步增加的電壓。

12.2.2.3 在沒(méi)有超6.1.3所規(guī)定的電壓峰值的情況下，盡快得將起始電壓從由零開始升高。同樣的要求也適用于相鄰步驟之間電壓的升高。在完成zui初的步驟后，將電壓升高到相鄰步驟所需的時(shí)間應(yīng)計(jì)入相鄰步驟的時(shí)間中。

12.2.2.4 如果在向下一步升高電壓的過(guò)程發(fā)生擊穿，測(cè)試樣具有忍耐電壓Vws，其應(yīng)等于己完成步驟的電壓。如果擊穿發(fā)生在任何步驟持續(xù)期結(jié)束之前，測(cè)試樣的忍耐電壓Vws都按zui后完成步驟的電壓計(jì)算。擊穿電壓Vbd用于計(jì)算絕緣強(qiáng)度。通過(guò)厚度和忍耐電壓Vws計(jì)算出絕緣強(qiáng)度。（參見圖2）

12.2.2.5 要求在超過(guò)120s時(shí)間內(nèi)，在10步中發(fā)生4次擊穿。如果一組中有多個(gè)測(cè)試樣發(fā)生的擊穿次數(shù)少于3次，或是時(shí)間達(dá)不到120s的情況，應(yīng)將起始由壓降低后，重新測(cè)試。如果在12步之前或720s后仍未發(fā)生擊穿，則應(yīng)提高起始電壓。

12.2.2.6 記錄下起始電壓，電壓增加步數(shù)，擊穿電壓以及擊穿電壓所持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)度。如果失效發(fā)生在電壓剛剛增加到起始電壓的時(shí)候，則失效時(shí)間為0。

12.2.2.7 應(yīng)根據(jù)測(cè)試的目的，說(shuō)明有關(guān)電壓步數(shù)的其他時(shí)間長(zhǎng)度。通常使用的時(shí)間長(zhǎng)度為20s到300s（5分鐘）。對(duì)于研究來(lái)說(shuō)，在某些場(chǎng)合有必要對(duì)給定材料進(jìn)行大于普通時(shí)間長(zhǎng)度的測(cè)試。

12.2.3 方法C，慢速測(cè)試——向測(cè)試電極施加起始電壓，按圖3所示增速增加電壓直到發(fā)生擊穿。

12.2.3.1 從按12.2.1規(guī)定的慢速測(cè)試中選擇起始電壓。所選擇的起始電壓應(yīng)滿足12.2.2.3的要求。

12.2.3.2 從有關(guān)本測(cè)試法的文件所規(guī)定的起始電壓開始，以一定的電壓增速增加電壓。通常，所選的增速應(yīng)與逐步測(cè)試的平均增速近似。

12.2.3.3 如果一組有多個(gè)測(cè)試樣都在不到120s內(nèi)發(fā)生擊穿，那么應(yīng)降低起始電壓或降低增速，抑或同時(shí)降低。

12.2.3.4 如果一組中有多個(gè)測(cè)試樣的擊穿電壓不到起始電壓的1.5倍，則應(yīng)降低起始電壓。如果在大于起始電壓2.5倍的電壓下（以及在120s后才發(fā)生擊穿），不斷出現(xiàn)擊穿，應(yīng)提高起始電壓。

合適的起始電壓，Vs分別是0.25, 0.50, 1, 2, 5, 10, 20, 50和100kV。

圖2  逐步測(cè)試電壓示意圖

圖3  慢速測(cè)試電壓示意圖

12.3 擊穿的標(biāo)準(zhǔn)——電介質(zhì)失效或是擊穿（D1711術(shù)語(yǔ)中所定義的）包括增加電導(dǎo)以限制電場(chǎng)的維持。在測(cè)試中，可以通過(guò)對(duì)橫穿測(cè)試樣厚度的目測(cè)和斷裂聲來(lái)清楚得判斷該現(xiàn)象。在擊穿區(qū)域內(nèi)可以觀察到測(cè)試樣被擊穿和分解。此類擊穿通常為不可逆過(guò)程。重復(fù)使用電壓有時(shí)會(huì)在低電壓情況下（有時(shí)將低于可測(cè)量值），造成擊穿，并在擊穿區(qū)域內(nèi)伴有其他的損壞。這類重復(fù)使用的電壓常帶來(lái)?yè)舸┑姆e極證據(jù)，可以使擊穿的路徑更加清晰可見。

12.3.1 在某些場(chǎng)合，泄露電流的快速增加會(huì)造成電壓源的跳閘，而沒(méi)有在測(cè)試樣上留下任何可視損壞。這類失效，通常與高溫條件下的慢速測(cè)試有關(guān)，會(huì)造成可逆的結(jié)果，如果在重新施加電壓之前將測(cè)試樣冷卻到其起始測(cè)試溫度，就能恢復(fù)其絕緣強(qiáng)度。對(duì)于發(fā)生此類失效來(lái)說(shuō)，電壓源會(huì)在相對(duì)較低的電流條件下斷開。

12.3.2 在某些場(chǎng)合，由于閃絡(luò)，局部放電，高電容測(cè)試樣中的無(wú)功電流或是斷路器的故障問(wèn)題都會(huì)造成電壓源的斷開。測(cè)試中的此類間斷不會(huì)造成擊穿（除了閃絡(luò)測(cè)試外），而發(fā)生此類間斷的測(cè)試也不能視為滿意的測(cè)試。

12.3.3 如果斷路器設(shè)置的電流太高，或是如果斷路器的故障存在問(wèn)題，將會(huì)造成測(cè)試樣的過(guò)度燃燒。

12.4 測(cè)試的數(shù)量——對(duì)于特定材料，除非另有說(shuō)明，否則應(yīng)進(jìn)行5次擊穿。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀13. 計(jì)算

13.1 對(duì)于每次測(cè)試而言，擊穿時(shí)的絕緣強(qiáng)度應(yīng)以kV/mm或V/mil為單位來(lái)計(jì)算，對(duì)于逐步測(cè)試而言，梯度應(yīng)以未發(fā)生擊穿的zui高電壓步驟來(lái)計(jì)算。

13.2 計(jì)算平均絕緣強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)偏差，或其他變量的測(cè)量值。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀14. 報(bào)告

14.1 報(bào)告應(yīng)包含以下信息：

14.1.1 測(cè)試樣的鑒定。

14.1.2 對(duì)每一個(gè)測(cè)試樣；

14.1.2.1 所測(cè)量的厚度，

14.1.2.2 能承受的zui大電壓（對(duì)逐步測(cè)試而言），

14.1.2.3 擊穿電壓，

14.1.2.4 絕緣強(qiáng)度（對(duì)逐步測(cè)試而言），

14.1.2.5 擊穿強(qiáng)度，及

14.1.2.6 擊穿的部位（電極的中心，邊緣或外部）。

14.1.3 對(duì)于每個(gè)樣品：

14.1.3.1 平均電介質(zhì)承受強(qiáng)度（僅對(duì)逐步測(cè)試測(cè)試樣），

14.1.3.2 平均電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度，

14.1.3.3 變量的說(shuō)明，是標(biāo)準(zhǔn)偏差和變化系數(shù)。

14.1.3.4 測(cè)試樣的說(shuō)明，

14.1.3.5 調(diào)節(jié)和測(cè)試樣的準(zhǔn)備，

14.1.3.6 環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度，

14.1.3.7 環(huán)境介質(zhì)，

14.1.3.8 測(cè)試溫度，

14.1.3.9 電極的說(shuō)明，

14.1.3.10 電壓應(yīng)用的方法，

14.1.3.11 如果，電流感應(yīng)元件的失效標(biāo)準(zhǔn)，及

14.1.3.12 測(cè)試的日期。

耐電壓擊穿試驗(yàn)儀15. 精度和偏差

15.1 表2總結(jié)了四個(gè)實(shí)驗(yàn)室和八種材料實(shí)驗(yàn)室間研究的結(jié)果。該研究采用同一電極體系和同一測(cè)試介質(zhì)。9

15.2 單一操作員精度——根據(jù)測(cè)試材料，試樣厚度，電壓供給方式以及控制或抑制瞬間電壓脈沖的極限，變化常數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)差除以平均值）在1%到20％之間變化。如果就同一樣品的五個(gè)測(cè)試樣進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，變化常數(shù)通常不大于9%。

表2  從四個(gè)試驗(yàn)室總結(jié)出的絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)A

A 測(cè)試樣在油中用2型電極進(jìn)行測(cè)試（參見表1）。

15.3 多實(shí)驗(yàn)室精度——在不同實(shí)驗(yàn)室中（或者同一實(shí)驗(yàn)室不同設(shè)備上）進(jìn)行測(cè)試的精度是變化的。通過(guò)使用同一類型的設(shè)備，嚴(yán)格控制測(cè)試樣的準(zhǔn)備，電極以及測(cè)試流程，單個(gè)操作員的精度是近似的。但如果對(duì)來(lái)自不同實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果進(jìn)行比較，就必須評(píng)估不同實(shí)驗(yàn)室的精度。

9 支撐數(shù)據(jù)已經(jīng)歸檔在ASTM總部中，通過(guò)申請(qǐng)研究報(bào)告RR:D09-1026可獲得這些數(shù)據(jù)。

15.4 如果測(cè)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(cè)試設(shè)備中電流感應(yīng)元件的擊穿標(biāo)準(zhǔn)得不到嚴(yán)格控制，那么將無(wú)法達(dá)到15.2和15.3中所規(guī)定的精度，對(duì)于需要測(cè)試的材料來(lái)說(shuō)，涉及本測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(shè)備、使材料厚度的精度達(dá)到0.01in甚至更小。電極不能損壞試樣的接觸面。準(zhǔn)確的測(cè)定擊穿電壓。

15.6 偏差——該測(cè)試方法不能測(cè)定固有絕緣強(qiáng)度。測(cè)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(yàn)儀16. 關(guān)鍵詞

16.1 擊穿，擊穿電壓，校準(zhǔn)，擊穿標(biāo)淮，介電擊穿電壓，介電失效，介電強(qiáng)度，電極，閃絡(luò)，電源頻率，過(guò)程控制測(cè)試，驗(yàn)證測(cè)試，質(zhì)量控制測(cè)試，快速增加，研究測(cè)試，取樣，慢速，逐步，環(huán)境介質(zhì)，耐壓。

附錄

（非強(qiáng)制信息）

Xl. 絕緣強(qiáng)度測(cè)試的意義

X1.1 介紹

Xl.1.1 簡(jiǎn)要回顧了擊穿的三種假定機(jī)制，分別是：（1）放電或電暈機(jī)制，（2）熱機(jī)制，以及（3）固有機(jī)制，討論了在原理上對(duì)實(shí)際電介質(zhì)產(chǎn)生影響的因素，并對(duì)數(shù)據(jù)的解釋提供幫助。擊穿機(jī)制常常與其他機(jī)制相結(jié)合，而非單獨(dú)發(fā)揮效用。隨后的討論僅針對(duì)固體和半固體材料。

Xl.2 介電擊穿的假定機(jī)制

X1.2.1 由放電造成的擊穿——在對(duì)工業(yè)材料進(jìn)行的許多測(cè)試中，都是由于放電造成了擊穿，這通常造成較高的局部場(chǎng)。對(duì)于固體材料來(lái)說(shuō)，放電常常發(fā)生在環(huán)境介質(zhì)中，因此增加測(cè)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(huì)發(fā)生在內(nèi)部出現(xiàn)或生成的一些泡沫或氣泡里。這會(huì)造成局部的侵蝕或化學(xué)分解。這些過(guò)程將一直持續(xù)到在電極間形成*的失效通路為止。

X1.2.2 熱擊穿——在置于高強(qiáng)度電場(chǎng)時(shí)，在許多材料內(nèi)的局部路徑上會(huì)積聚大量的熱，這將造成電介質(zhì)和離子導(dǎo)電性能的損失，進(jìn)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(dǎo)致了擊穿的發(fā)生。

X1.2.3 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(chǎng)強(qiáng)度大到足以加速電子穿過(guò)材料時(shí)，仍將發(fā)生擊穿。標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)強(qiáng)度被稱為固有絕緣強(qiáng)度。雖然機(jī)制本身也許已經(jīng)涉及，但本測(cè)試法仍不能測(cè)試固有絕緣強(qiáng)度。

Xl.3 絕緣材料的性質(zhì)

X1.3.1 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(chǎng)強(qiáng)度zui大的區(qū)域，有時(shí)甚至是那些遠(yuǎn)離電極的區(qū)域。在應(yīng)力下卷中的薄弱環(huán)節(jié)有時(shí)將決定測(cè)試的結(jié)果。

X1.4 測(cè)試和測(cè)試樣狀況的影響因素

X1.4.1 電極——通常，隨著電極區(qū)域的增加，擊穿電壓會(huì)降低，這種影響對(duì)于薄試樣來(lái)說(shuō)更為明顯。電極的幾何形狀也會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。制作電極的材料也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，這是因?yàn)殡姌O材料的熱導(dǎo)性和功函會(huì)對(duì)熱機(jī)制和發(fā)電機(jī)制產(chǎn)生影響。通常來(lái)說(shuō)，由于缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以很難確定電極材料的影響。

X1.4.2 試樣厚度——固體工業(yè)絕緣材料的絕緣強(qiáng)度主要取決于試樣的厚度。經(jīng)驗(yàn)顯示，對(duì)于固體和半固體材料來(lái)說(shuō)，絕緣強(qiáng)度與以試樣厚度為分母的分?jǐn)?shù)成反比，更多的證據(jù)顯示，對(duì)于相對(duì)均勻的固體來(lái)說(shuō)，絕緣強(qiáng)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(lái)，那么電極間距的影響將很難得到明確的定義。因?yàn)樵谶@種情況下，可以隨意固定電極間距，所以習(xí)慣在液體或可溶固體中進(jìn)行絕緣強(qiáng)度測(cè)試，此時(shí)電極間具有標(biāo)準(zhǔn)的固定空間。因?yàn)榻^緣強(qiáng)度取決于厚度，所以如果在報(bào)告絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)缺乏測(cè)試所用試樣的起始厚度，那么這樣的數(shù)據(jù)將毫無(wú)意義。

X1.4.3 溫度——試樣和環(huán)境介質(zhì)的溫度將影響絕緣強(qiáng)度，雖然對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)，微小的環(huán)境溫度變化對(duì)材料造成影響可以忽略不計(jì)。通常，絕緣強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，但其強(qiáng)度的極限取決于被測(cè)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(duì)絕緣強(qiáng)度與溫度的關(guān)系進(jìn)行確定。

X1.4.4 時(shí)間——電壓應(yīng)用的速率也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。通常，擊穿電壓隨電壓應(yīng)用速率的增加而提高。這是預(yù)料之中的，因?yàn)闊釗舸C(jī)制有賴于時(shí)間，而放電機(jī)制也有賴于時(shí)間，雖然在一些情況下，后一種機(jī)制通過(guò)產(chǎn)生局部電場(chǎng)高臨界強(qiáng)度造成快速失效。

X1.4.5 波形——通常，應(yīng)用電壓的波形也會(huì)影響絕緣強(qiáng)度。在本測(cè)試方法的限制說(shuō)明中，波形的影響是不顯著的。

X1.4.6 頻率——對(duì)于本測(cè)試法，在工業(yè)用電頻率范圍內(nèi)，頻率的變化對(duì)絕緣強(qiáng)度的影響將不是那么顯著。但是，不能從本測(cè)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(duì)絕緣強(qiáng)度的影響。

X1.4.7 環(huán)境介質(zhì)——通常測(cè)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(dá)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(cè)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(jiǎn)化為：

           （X1.2）

    如果浸入的液體介質(zhì)是一種半導(dǎo)體材料，那么該公式可以變?yōu)椋?/span>

              （X1.3）

式中：

E=絕緣強(qiáng)度；

f=頻率；

ε和ε′=介電常數(shù)；

D=耗散因數(shù)；

o=電導(dǎo)率（S/m）；

下標(biāo)：

m指浸入介質(zhì)；

r指相對(duì)值；

O指自由空間；

（εO=8.854×10-12F/m）

s指固體電介質(zhì)。

X1.4.7.1 Whitehead指出，要避免表面放電，則應(yīng)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(chǎng)強(qiáng)度Es達(dá)到以下水平，則會(huì)發(fā)生邊緣擊穿：

          （X1.4）

如果測(cè)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(duì)影響因數(shù)，介電常數(shù)與電場(chǎng)強(qiáng)度的乘積將近似于一個(gè)常數(shù)。11Whitehead也指出（p. 261）使用潮濕的半導(dǎo)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(jìn)行比較。也應(yīng)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(qiáng)度將受到浸入介質(zhì)電氣性質(zhì)的直接影響。

X1.4.8 相對(duì)濕度——相對(duì)濕度影響絕緣強(qiáng)度是因?yàn)闇y(cè)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(dǎo)率。因此，它的重要性很大程度上有賴于測(cè)試材料的性質(zhì)。但是，即使材料只吸收了一點(diǎn)甚至沒(méi)有吸收水分，仍會(huì)受到影響，因?yàn)樵谟兴那闆r下，將大大提高放電的化學(xué)效應(yīng)。除此之外，還應(yīng)調(diào)查暴露在電場(chǎng)強(qiáng)度中的影響，通常通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)流程來(lái)控制或限制相對(duì)濕度的影響。

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

X1.5 評(píng)估

X1.5.1 通電設(shè)備絕緣的一個(gè)基本要求就是它應(yīng)能承受得住在服務(wù)中施加于它的電壓。因此很有必要對(duì)測(cè)試進(jìn)行評(píng)價(jià)，以評(píng)價(jià)處于高壓應(yīng)力條件下的材料性能。介質(zhì)擊穿電壓測(cè)試是一種測(cè)定材料是否需要進(jìn)一步考察的初步測(cè)試，但是它無(wú)法就兩個(gè)重要方面進(jìn)行全部評(píng)估。首先，安裝在設(shè)備上的材料條件與測(cè)試條件大為不同，尤其在考慮了電場(chǎng)結(jié)構(gòu)和暴露在電場(chǎng)中的材料面積，電暈，機(jī)械應(yīng)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(wù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多惡劣的影響，例如熱，機(jī)械應(yīng)力，電暈及其產(chǎn)物，污染物等等，都會(huì)使擊穿電壓遠(yuǎn)低于zui初安裝時(shí)的擊穿電壓值。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，可以合并其中的一些影響，進(jìn)而對(duì)該材料做出更準(zhǔn)確的估計(jì)，但是zui終考察的仍然是那些處于實(shí)際服務(wù)的材料性質(zhì)。

X1.5.2 介質(zhì)擊穿測(cè)試能作為材料檢測(cè)或是質(zhì)量控制測(cè)試，作為一種推測(cè)其他條件的手段，例如變率，或是指明惡化的過(guò)程，如熱老化。在使用本測(cè)試法時(shí)，擊穿電壓的相對(duì)值比值更重要。

X2. D149測(cè)試法所涉及的標(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)都與在電源頻率下電介質(zhì)強(qiáng)度的測(cè)定有關(guān)，或與測(cè)試設(shè)備元件或用于測(cè)定該性質(zhì)的元件有關(guān)。雖然我們竭盡全力，力圖將所有涉及D149測(cè)試法的標(biāo)準(zhǔn)都包含進(jìn)來(lái)，但是該清單仍是不*的，在本附錄出版之后編寫或修改的標(biāo)準(zhǔn)都未能包含進(jìn)來(lái)。

X2.1.2 在一些標(biāo)準(zhǔn)中，要用D149測(cè)試法測(cè)定介質(zhì)強(qiáng)度或擊穿電壓，但是其參考本測(cè)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(lái)作為本測(cè)試法的參考。

表X2.1  試驗(yàn)方法D149引用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)