《绝缘材料电气强度试验方法第1部分.工频试验》

更新：2022 年 10月 12日

发布者:天粤印刷Lily

塑料-热塑性注塑模-第 1 部分。通用原则和通用模制品和条带（ 塑料-热塑性材料试验样品的注射成型-第 1 部分。通用原理和多用途和棒试验样品的成型）

ISO 294-3 塑料-热塑性注射成型样品-第 3 部分。塑料-注射成型

testspecimensofthermoplasticmaterials-Part 3.Smalplates)

ISO 295 塑料热固性压缩模塑试样 (Plastics-CompressionmouldingoftestspecimensofThermosettingmaterials

)

ISO 10724 (所有部分) Plastics-Injectionmolding

Oftestspecimensofthermosettingpowdermoldingcompounds)

使用 IEC 60212 固体电的标准条件测试期间和测试前的绝缘材料（Standardconditionsforuseprior

Toandduringthetestingofsolidelectricalinsulatingmaterials）

IEC 60296 电气工程中使用的液体变压器和开关设备的未使用矿物绝缘油（Fluidsforelectrotech-

nicalapplications-未使用的矿物绝缘油用于变压器和开关设备）

电气绝缘用无溶剂可聚合树脂化合物规范-第 2 部分。测试方法（用于电气绝缘的无溶剂可聚合树脂化合物规范-第 2 部分。

最软的方法） 电气绝缘涂料-第 2 部分。测试方法（用于电气绝缘的清漆

-第 2 部分。测试方法

)

IEC 60684-2 绝缘柔性套管 - 第 2 部分。测试方法 (Flexibleinsulatingsleeving-Part

2.Methods Oftest)

IEC 60836 电气设备未使用的硅绝缘液体规范 (Specificationsforunusedsiliconeinsulating

Liquidsforelectrotechnical purposes)

IEC 61099 电气未使用合成有机酯绝缘液体规范（绝缘液体-电气用未使用合成有机酯规范）

3 术语和定义

以下术语和定义适用于本文件。

3.1

电击穿electricalbreakdown

试样受到电应力时,其绝缘性能严重丧失,从而引起试验回路电流推动相应的断路器。

击穿通常是由于样品和电极周围的气体或液体介质中的局部放电引起的，并使小电极（或两个电极，如果两个电极是直的）如果直径相同，则边缘处的样品被破坏。

3.2

闪络flashover

在电应力的作用下，试样和电极周围的气体或液体介质的绝缘性能丧失，由此产生的试验回路电流升高。

响应式回路断路器动作。

笔记。样品中有碳化通道或穿孔表示击穿，否则为闪络。

3.3

击穿电压breakdownvoltage

3.3.1

（连续升压试验中）试样在规定的试验条件下击穿的电压。

3.3.2

（在升压测试中）样品承受的最高电压，在该电压下样品在整个时间内都不会击穿。

3.4

电气强度electircstrength

在规定的试验条件下击穿电压与施加电压的两个电极之间的距离的商。

笔记。除非另有规定，建议按 5.5 规定确定两个测试电极之间的距离。

4 试验意义

本部分获得的电气强度试验结果可用于检测工艺、老化条件或其他制造或环境条件的变化。

由此产生的性能变化或与正常值的偏差通常不推荐用于在实际应用中直接确定绝缘材料的性能。

地位。

材料的电气强度测量可能会受到许多因素的影响，包括。

a) 样品状态。

1) 试样的厚度和均匀性以及有无机械应力；

2）样品的预处理，尤其是干燥和浸渍过程；

3) 是否有气隙、水分或其他杂质。

b) 测试条件。

1）外加电压的频率、波形和升压速度或加压时间；

2）环境温度、压力和湿度；

3）电极形状、电极尺寸和导热系数；

4) 周围介质的电学和热学特性。

在研究没有实践经验的新材料时，应考虑所有这些影响因素。本节规定了一些特定

条件以快速识别材料，并可用于质量控制和类似目的。

通过不同方法获得的结果不能直接比较，但每个结果都提供了有关材料电气强度的信息。大多数材料的电气强度随着电极间样品厚度的增加而降低，随着电压施加时间的增加而降低。

大多数材料测量的电气强度受表面放电强度和击穿前时间的影响很大。专为升压而设计的在试验电压期间不发生局部放电的电气设备，放电前应了解材料的电气强度，但本部分的方法

一般没有此信息。

具有高电气强度的材料可能无法抵抗长时间的降解过程，例如热老化、腐蚀或由于局部放电引起的化学反应。

腐蚀或潮湿条件下的电化学腐蚀，所有这些都可能导致材料在运行期间在低得多的电场强度下失效。

5个电极和样品

5.1 概述

金属电极应始终光滑、清洁、无缺陷。测试片材和片材时，电极组件应垂直于试样表面。

注意。在测试薄样品时，电极的维护尤为重要。为了尽量减少击穿过程中的电极损坏，不锈钢电极是首选。

连接在电极上的导线不应倾斜或以其他方式移动电极或导致样品上的压力变化，也不应导致样品周围的电场分布受到显着影响。

当测试非常薄的薄膜（例如，厚度小于 5.0 μm）时，这些材料的产品标准应指定使用的电极和操作工具。

身体程序和样品的制备程序。

5.2 垂直于非层压材料表面和垂直于层压材料层的测试

5.2.1 片材和片材（包括纸板、纸张、织物和薄膜）

5.2.1.1 不等直径电极

电极由两个金属圆柱体组成其边缘被倒圆为半径为 (3.0 ± 0.2) mm 的圆弧。电极的直径之一

它是（25.0±1.0）mm，高度约为25.0mm；另一个电极的直径为 (75.0 ± 1.0) mm，高度约为 15.0 mm。两电极同轴，

误差在2.0 mm以内，)。

笔记。不与电极接触的样品半径对结果并不重要，但应避免在周围介质中发生局部放电。

5.2.1.2 等径电极

如果使用能使上下电极准确对中（误差在 1.0 mm 以内）的装置，则下电极的直径可以减小到

(25.0±1.0)mm，两电极直径之差不大于0.2mm，如图1b)。这样测得的结果不一定和5.2.1.1一样。

径向电极测量的结果是相同的。

5.2.1.3 球板电极

电极由球体和金属板组成，上电极为直径为（20.0±1.0）mm的球体，下电极为直径

为（25.0±1.0）mm的金属板边缘圆整为半径为 2.5 毫米的圆弧。上下电极同轴，误差在1.0mm以内，

如图1c)所示。

5.2.1.4 厚样试验

当有规定时，厚度超过 3.0 毫米的薄板和薄板应从一侧加工到 (3.0 ± 0.2) 毫米的厚度。然后尝试

在测试过程中将高压电极放置在未加工的表面上。

为避免闪络或受现有设备限制，必要时可采用机械方式将试样厚度减薄。

5.2.2 带、膜和条

两个电极为两根金属棒，每根直径为（6.0±0.1）mm，垂直安装在夹具中，使一个电极在另一个电极

上方，样品夹在杆的两个端面。

上下电极应同轴，误差为0.1 mm。两个电极的端面应与其轴向垂直，端面的边缘半径为（1.0±

0.2）mm。上电极的质量为（50.0±2.0）g，应在夹具内沿垂直方向自由移动。

图 2 显示了一个合适的设备。如果试样需要在张力下进行测试，应将试样夹在架子上，使

试样放置在如图所示的指定位置。为了达到所需的拉伸，一种方便的方法是将样品的一端绕一个旋转的圆圈缠绕。

在棍子上。

为了防止条带边缘的闪络，可以使用薄膜或其他绝缘材料薄条来覆盖条带边缘并夹住样品。另外，

也可以在电极周围使用防弧密封圈，只要电极与密封圈之间留有1.0mm～2.0mm的环形间隙即可。下电极

样品与样品之间的间隙（上电极与样品接触之前）应小于 0.1 mm。

笔记。有关薄膜的测试，请参见 IEC 60674-2。

5.2.3 软管和软套管

按照 IEC 60684-2 进行测试。

5.2.4 硬管（内径100mm及以下）

外电极为金属箔带 (25.0 ± 1.0) mm 宽。内电极是与内壁紧密贴合的导体，如圆棒、管、箔或

填充直径为0.75mm~2.0mm的金属球，与管内表面良好接触。内电极的每一端应至少向外延伸

25mm。

在没有不良影响的情况下，可用凡士林将金属箔贴在样品的内外表面。

5.2.5 管子和空心圆柱体（内径大于100mm）

外电极为宽（75.0±1.0）mm的金属箔条，内电极为直径为（25.0±1.0）mm的圆形金属箔。金属箔应该是

它非常柔软，可以适应圆柱体的曲率，如图 3 所示。

5.2.6 铸造和成型材料

5.2.6.1 铸造材料

样品制备和测试符合 IEC 60455-2。

5.2.6.2 成型材料

5.2.6.2.1 总则

应用一对球电极，每个球的直径为（20.0±0.1）mm。布置电极时，使它们共用轴和样品。

该平面是垂直的（参见图 4）。如果试样是弹性体，则应使用 5.2.1.3 中的板电极[见图 1c)]。

5.2.6.2.2 热固性材料

厚度为 (1.0 ± 0.1) mm 的样品，根据 ISO 295 压缩成型或根据 ISO 10724 注塑成型，侧面尺寸

应足以防止闪络（见 5.4）。

如果不能使用 (1.0 ± 0.1) mm 厚的试样，则可以使用 (2.0 ± 0.2) mm 厚的试样。

5.2.6.2.3 热塑性材料

试样按照ISO 294-1和ISO 294-3注塑成型，尺寸为60 mm×60 mm×1 mm。如果该

尺寸不足以防止闪络（见 5.4）或相关材料标准要求的模压试样，在这种情况下，应根据 ISO 293 模压成型

的扁平试样的直径至少为 100.0 mm，厚度为(1.0 ± 0.1) 毫米。

注塑或压塑的条件见相关材料标准。如果没有适用的材料标准，这些条件应由供需双方协商确定。

5.2.6.2.4 弹性体 施加

厚度为（1.0±0.1）mm 的试样。这些试样是根据标准条件制成的，它们的侧面尺寸应足以防止闪络。

（见 5.4）。如果没有有效的标准，这些条件应由供需双方协商。

对于电极装置，应使用 5.2.1.3 中的板电极[见图 1c)]。至于低硬度弹性体，如硅橡胶，则应分为

不要使用合适的浇注材料作为填充材料或周围介质。

5.2.7 硬模制部件

对于不能放置在平面电极之间的模制绝缘体，应使用对置的等直径球电极。通常用作此类测试

的电杆直径为12.5mm或20.0mm（见图5）。

5.2.8 清漆

按照 IEC 60464-2 进行测试。

5.2.9 填充胶

电极为两个金属球，每个金属球的直径为 12.5 mm 至 13.0 mm。水平放置同轴，彼此分开，除非另有规定

（1.0±0.1）mm，并嵌入填料中。应注意避免出现空隙，尤其是避免两个电极之间出现空隙。由于使用不同

从电极距离得到的结果不能直接比较，所以在材料规格和测试报告中应注明间隙长度。

5.3 平行于非层压材料表面和平行于层压材料层的测试

5.3.1 总则

如果不需要区分击穿是通过样品击穿还是沿样品表面击穿，可使用5.3.2或5.3.3

的电极，优先使用5.3.2的电极。

当要求防止表面损伤时，应使用 5.3.3 的电极。

5.3.2 平行板电极

5.3.2.1 片材和片材

测试片材和片材时，样品的厚度就是测试材料的厚度。样品为矩形，长 (100 ± 2) mm，宽 (25.0 ± 0.2) mm。

试样的长边应切成垂直于材料表面的两个平行平面。样品夹在金属平行板之间，两块金属板之间的距离为

25mm，厚度不小于10mm，作为两个电极，对金属板施加电压。对于薄材料，可以使用两个或三个样品。

局部放置，即使它们的长边以适当的角度支撑上电极。电极的大小应足以覆盖样品

边缘应距试样每侧至少 15 mm。应注意确保试样两侧的整个区域与电极接触良好。电极边缘

应适当倒圆，半径为 3mm~5mm，以避免电极边缘和侧面之间出现飞弧（见图 6）。

如果现有设备不允许样品分解，样品宽度可以减小到（15.0±0.2）mm或（10.0±0.2）mm。测试

样品宽度的这种减少应在报告中说明。

该电极仅适用于测试厚度至少为 1.5 mm 的硬质材料。

5.3.2.2 管道和圆筒

对管道和圆柱体进行试验时，试样应为一个完整的环或一段长度为 100 mm 的圆弧，轴向长度为（25±

0.2）mm。试样的两端应加工成垂直于管或圆柱轴线的两个平行面。根据 5.3.2.1

的测试方法将样品放在两个平行板之间，对所描述的片材和片材进行测试。如有必要，可使用 2 至 3 个样品来支撑上电极。电极应有足够大的尺子

为使电极覆盖样品至少超出样品两侧15mm，样品两侧的整个区域应与电极接触良好。

5.3.3 锥形针电极

在试样上垂直试样表面钻两个平行孔，两个孔的中心距为（25±1）mm。两个孔的直径是这样

固定的。用锥度为2%左右的铰刀扩孔后，每个孔的大端直径不小于4.5mm，不大于5.5mm。

钻孔的两个孔完全穿透样品，或者如果样品是一根大管子，则孔只穿过一个管壁，并在孔的整个长度上铰接

刀铰。

钻孔和铰孔时，孔周围的材料不应有任何损坏，如劈裂、压碎或碳化。

用作电极的锥形销的锥度为（2.0±0.02）%并压入，但不要锤击两个孔，使它们紧密贴合，并

在每侧突出试样至少2毫米（见图7 ）。

这些电极仅适用于测试厚度至少为 1.5 mm 的硬质材料。

5.3.4 平行圆柱电极

测试高电气强度大于 15 mm 的样品时，将样品切成 100 mm × 50 mm，如图 8 所示。如图所示

钻两个孔，每个孔的直径为 0.1毫米或小于圆柱形电极的直径。圆柱形电极的直径为（6.0±

0.1) 毫米，具有半球形端。每个孔的底部为半球形，以贴合电极端部，使电极端部与孔底部的

间隙在任何一点不超过 0.05 mm。如果材料规范中没有另外规定，两个孔的边沿其长度方向的距离应为

（10±1）mm，每个孔应延伸到相对表面内（2.25±0.25）mm。图 8 显示了两种可选形式的通气电极。

显示。使用带小凹槽的电极时，这些小凹槽的位置应与电极间距正好相反。

5.4 样品

除了上述文章中描述的情况外，通常还需要注意以下几点。

a) 制备固体材料试样时，应注意试样与电极接触的两个表面应平行，并应尽可能平整光滑；

b) 对于垂直于材料表面的试验，要求试样有足够大的面积以防止试验过程中的闪络；

c) 对于垂直于材料表面的试验，不能直接比较不同厚度试样的结果（见第 4 章）。

5.5 电极间距离

用于计算电气强度的两个电极之间的距离应为以下之一（如待测材料中规定的）。

a) 标称厚度或两个电极之间的距离（除非另有规定，一般使用此值）；

b) 对于平行于表面的试验，试样的平均厚度或两个电极之间的距离；

c) 在每个试样的击穿点附近或两个电极之间的距离处直接测量的厚度。

6 试验前的条件处理

绝缘材料的电气强度随温度和水分含量而变化。如果测试材料已经规定，则应遵循。除非另一个

有约定的条件，样品应在（23±2）℃，相对湿度（50±5）%，即IEC 60212规定的标准环

大气中处理不低于24 小时。

7 周围介质

7.1 总则

试验材料应在选择的周围介质中防止闪络。符合 IEC 60296 的变压器油、IEC 60836 的硅油 IEC 61099

的酯液或合适的浇注材料可用作合适的介质。并且在测试过程中周围介质不应有任何材料和材料。

显着的相互作用，例如测试过程中的膨胀。

对于击穿电压相对较低的样品，可以在空气中进行测试，尤其是在高温下进行测试时。

在中等测试电压下，电极边缘的放电也会对测试值产生很大影响。

如果尝试在另一种介质中测试材料的性能，则可以应用这种介质。

选择对测试材料影响最小的介质。

周围的介质可能对测试结果有很大的影响，特别是对于纸、纸板等易吸收的材料，所以应该在样品制备过程中。

所有必要的步骤（例如，干燥和浸渍）都按顺序确定，以及测试期间周围介质的状态。

样品和电极需要足够的时间才能达到所需的温度，但某些材料可能会因长时间暴露于高温而受到影响。

7.2 高温空气试验 在高温空气

试验时，可在任何设计良好的烘箱中进行。烤箱必须有足够大的体积来容纳样品和电力。

极端地使它们在测试过程中不会闪烁。烘箱应配备空气循环装置，使样品周围的温度在规定温度的±2℃以内。

一般要保持均匀，在测试点附近放置温度计、热电偶或其他测温装置来测量温度。

7.3 液体测试

当试验在绝缘液体中进行时，绝缘液体应具有足够的电气强度以避免闪络。在可变压力的情况下，

在油的相对介电常数较高的液体中测试的样品可能表现出比在变压器油中测得的更高的电气强度。

变压器油或其他液体的杂质含量可能会影响测量的电气强度。

高温试验可以在液体容器中的烘箱（见 7.1）或以绝缘油作为传热介质的恒温控制器中进行。

在准备好的油浴中。在这种情况下，应采取适当的液体循环措施，使样品周围的温度大致均匀，并保持

在规定温度的 ±2 °C 范围内。

7.4 固体材料试验

对于板状软弹性体样品，应使用合适的浇注材料，该材料最好在室温下固化并具有介电常数。

类似于测试弹性体。在铸造过程中，应避免出现空隙，特别是在经过真空处理的圆柱形电极和测试板中。

卷之间。灌封材料对电极和试板表面应有足够的附着力。

对于有机硅弹性体，它可以是通过双组分室温硫化固化的低粘度硅橡胶。

8 电气设备

8.1 电压源

采用变压低压正弦电源为升压变压器供电，获得试验电压。变压器及其电源及其调节装置。