GBT22689-2008测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的推荐试验方法.pdf

I C S2 9 0 3 5 9 9 K1 5 a 圄 中华人民共$ - n 国国家标准 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：19 91 测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能 力的推荐试验方法 R e c o m m e n d e dt e s tm e t h o d sf o rd e t e r m i n i n gt h er e l a t i v er e s i s t a n c eo fi n s u l a t i n g m a t e r i a l st ob r e a k d o w nb ys u r f a c ed i s c h a r g e s 2 0 0 8 1 2 - 3 1 发布 ( I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 ，I D T ) 2 0 0 9 1 1 0 1 实施 宰瞀髁紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会“” 前言 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 本标准等同采用I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 ( 第2 版) 测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的推荐试 验方法( 英文版) 。 本标准在技术上与I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 ( 第2 版) 一致，仅做了下列编辑性修改： 删除了I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 的前言和引言，增加国家标准的前言； 用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”； 在第2 章的规范性引用文件中，将I E C6 0 2 1 2 ：1 9 7 1 改写为G B T1 0 5 8 0 - - 2 0 0 3 。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会( S A C T C3 0 1 ) 归口。 本标准起草单位：桂林电器科学研究所、机械工业北京电工技术经济研究所。 本标准主要起草人：王先锋、郭丽平。 本标准为首次发布。 1 范围 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿熊 力的推荐试验方法 本标准规定了固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的试验方法。 本标准适用于评定固体绝缘材料暴露于表面放电时的相对耐击穿的能力。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 G B T7 3 5 42 0 0 3 局部放电测量( I E C6 0 2 7 0 ：2 0 0 0 ，I D T ) G B T1 0 5 8 0 - - 2 0 0 3 固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件( I E C6 0 2 1 2 ：1 9 7 1 ，I D T ) G B T1 6 9 2 7 ( 所有部分) 离电压试验技术( e q vI E C6 0 0 6 0 1 、I E C6 0 0 6 0 2 ) 3 原理 当固体绝缘材料暴露于工业用频率的电场强度中而产生表面放电时，需要有一些简单的方法来评 定其相对耐表面放电而击穿的能力。 经验表明，在试验期间，如果在电极周围及试样表面通以干燥循环空气，则用几种不同类型的电极 产生表面放电，并以材料完全击穿作为耐久试验的判断标准，可得到材料有关该类应力的相似而有重复 性的分级。 4 试验装置 4 1 试验电极 试验应使用一个不锈钢圆柱电极和一个平板电极。不锈钢电极应符合如下要求。 4 1 1 圆柱电极 直径为6m m 士O 3m m 的圆柱体，其边缘倒成半径为1m m 的圆弧。该电极的质量不超过3 0g ，且 应垂直放置于试样表面。对于柔软材料，为防止可能发生的机械损伤，允许此电极与试样间有一个不超 过1 0 0 , u m 的间隙。 对于很薄的试样( 厚度小于1 0 0p m ) ，较为方便的做法是将其放在固定间距1 0 0 , u m 的两电极之间。 当必须要采用小试样从而减少其电容发热时，允许采用直径小于6m m 的圆柱电极，电极边缘倒成 半径为1m m 的圆弧。 图1 为两种可采用的电极装置的示例。当上电极与试样间不需要有间隙时，可用在图l b ) 中所示 的装置来防止电极发生轻微倾斜，也可用其他合适的装置。 4 1 2 平板电极 平板电极的面积应大于在试验电压下圆柱体电极放电所覆盖的面积。 4 1 3 电极装置 电极装置应具有轴对称。进气口所在的位置应满足对各种电极都有尽可能均匀的空气分布，以保 证结果的重复性好。在一个试样上面可用一个或多个电极进行试验。如果使用多个电极，电极间距应 l G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 足以防止相邻电极问放电的相互影响，且应不小于5 0m m ，见图2 。 4 2 试样 应在具有下列标称厚度之一或几个厚度的试样上进行试验( 即3 0m m ，1 6m m ，1 Om m ，5 0 0p m ， 1 0 0p m 和2 5p m ) 。对于每个标称厚度，应在每个电压下做9 个试样的试验。 试样应有合适的面积以避免闪络，并具有均匀而符合标称偏差的厚度，经受放电的试样上表面应没 有污染。 为避免试样与平板电极间可能发生的微小放电，必须在试样下表面加一个导电电极。应注意确保 所选择的电极材料不影响或不明显改变试样的性能。 通常可使用下述材料： a ) 真空镀铬、银或金。试样在加上电极后必须进行条件处理； b ) 锡箔或铝箔。厚度为0 0 2 5m m ，与试样同面积。用合适的凡士林或硅脂将其粘到试样上。 所用的油脂量应尽可能少。必须防止油脂粘到试样的另一面，且油脂不会因化学降解而对试 样产生有害影响； c ) 导电银漆。 应按G B T1 0 5 8 0 - - 2 0 0 3 处理的试样上进行试验。 注：特殊试验可在薄膜材料叠层上进行，但其结果多半与等厚的相同材料的试验结果不一致。 4 3 试验条件 通常在不受应力的试样上进行试验，但也可以在放电过程中使试样同时经受机械应力，可以施加拉 力，也可在曲面电极上使薄片试样弯曲。当施加机械应力时，应使硬质材料的变形不超过0 5 ，对柔 质材料的变形不超过5 。 通常，应在相对湿度不超过2 0 的干燥空气中进行试验( 使空气通过一个盛有例如C a C I z 的合适 干燥剂的干燥柱，便可得到z o 或更小的相对湿度) 。 空气应有足够的干燥度，且其流速应足够大，以保证试验条件下测得的寿命不受降解产物局部浓度 的影响( 对每一试样空气流速为0 5L m n 比较合适) 。 注1 ：通常在z 3 2 的温度下进行试验。也可在别的温度下例如在被试材料的使用温度下或按照 G B T1 0 5 8 02 0 0 3 进行试验更为有益。 注2 ：在特殊情况下，可在不是空气的其他媒质中进行试验。 注3 ：为防止由于活性气体( 例如在空气中的O z 和N Q ) 而可能损害健康，建议在密闭容器内试验，使空气流过试 样后直接排出实验室。 4 4 试验电压 4 4 1 试验电压的频率和波形 推荐在工频下( 4 8H z 6 2H z ) 进行试验，如果在更高频率下进行试验，则应测定在试验条件下被 试材料的耐久性与频率的函数关系，以计算出其在工频下的等值耐久性。如果在工频下进行试验，则需 要报告工频下的计算寿命和在试验频率下测得的试验寿命。 工频或较高频率的电压应近似于正弦波，其峰值与有效值之比应小于娩1 ( 1 土5 ) 。试验电压中 不包含振幅超过5 的谐波( 见G B T1 6 9 2 7 ) 。 4 4 2 新材料试验 在同一频率及其他条件相同的情况下，应至少以3 个电压点来确定寿命随外施电压豹变化。最高 试验电压的选择要使试样寿命相当于在工频下不小于1 0 0h ；最低试验电压的选择要使试样寿命相当 于在工频下不小于50 0 0h 。 对薄试样( 厚度小于1 0 0v m ) 允许选择的最低试验电压，使预期寿命相当于在工频下为10 0 0h 。 同时试验9 个试样，当第5 个击穿后结束试验。该击穿值代表中间值。 2 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 4 4 3 在前已评定过的材料上做例行验收试验 应在根据先前对材料研究而预定的电压及测定频率，时试验寿命，以使材料相当于在工频下一年 破坏。 对薄材料( 厚度小于i 0 0p m ) ，试验电压的选择要使预期寿命在工频下为10 0 0h 。 5 电气设备 5 1 高压电源 在工频( 4 8H z 6 2H z ) 下测试所采用的升压变压器、调压器、断路器及电压伏特表应符合 G B T1 6 9 2 7 的规定。 在较高频率下测试，可以采用发电机、变压器或具有适当功率输出的电子振荡器。 5 2 终点控制装置 假如试样上有干燥空气循环，则试验电压的短时中断( 几分钟) 几乎对寿命无影响。因此，当一个电 极下的试样破坏后，允许断路器动作以及切断试验电源并同时停止用于记录试验时间的记时钟。然而， 更方便的是将每一个试验电极串联一个熔断丝或断路器，这样可记录每个试样的试验时间。合适的熔 丝装置是由一根0 0 3m m 的细铜丝与高压电极串联组成。熔丝粘在一个插脚和记时装置相连的微型 开关的动臂之间。 与每一试样串联的电阻应不超过1 0k n 。 注：应注意当一个试样破坏或断开电路时，不应由于可能的电压波动而对剩余的几个试样产生干扰。 6 程序 试验装置应满足第4 章的要求。 按4 2 所述准备试样，并将其放在4 1 所述的电极上或电极间。使用满足第5 章要求的电气设备， 在上、下电极间施加电压。按G B T7 3 5 42 0 0 3 所述的任一方法测量表面放电。 试验条件的规定应包括如下方面： a ) 要求做型式检验或例行检验； b ) 试样厚度的测量方法； c )在每个电压下的被测试样数若大于9 个，应规定试样数； d ) 试样上表面和棒状电极间的间隙； e ) 试样和平板电极的接触方式( 例如真空镀铝、银漆) ； f ) 若试验温度不是2 3 士2 ，应规定试验温度； g ) 若试验周围媒质不是空气，应规定具体媒质； h ) 若试验环境相对湿度大于2 0 ，应规定具体的相对湿度； i )在整个试验过程中加到试样上的机械应力的水平和类型； j )试验频率； k ) 所选择的试验电压是使试验寿命至少相当于工频时的10 0 0h 还是50 0 0h 。 7 应考虑的因子 当试样暴露于放电条件下，随着应力的增加，绝缘的耐久性迅速降低的过程与绝缘的类型、厚度、周 围媒质的温度有关。只有当使用完全相同的电极装置，且其他试验条件保持不变时，其数据才具有可 比性。 7 1 绝缘厚度 在耐久性试验开始时发生表面放电的电场强度( E ) 是绝缘厚度和相对介电常数的函数。在试验过 程中E 。值会改变，应测定其起始值。用厚度作为一个参数，画出施加的电场强度E 与试验寿命的关 3 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 9 1 系，便可确定厚度对耐久性的影响，见图3 a ) 。 对于圆柱棒电极对绝缘平板的放电，试验寿命随E E ，比值的增加而降低。而较薄试样往往比较 厚试样降低更快。画出一种材料E E 与试验寿命的关系图，可对它的耐放电性得到更好的了解，见 图3 b ) 。 E 和E 分别为施加的电压和放电起始电压除以平均试样厚度所得的值。 7 2 环境温度 许多材料的耐放电性随温度增加而降低。 7 3 机械应力 拉伸应力会使许多材料的耐放电性下降。而压缩应力无明显影响。 7 4 湿度 在潮湿大气下形成的导电膜可降低放电能力，但会引起化学降解。 7 5 空气压力 空气压力增加可使起始表面放电电压增高。然而，此时若发生放电，则因放电较强而使试验寿命 减短。 7 6 频率 若频率过高，积累的热量可引起热击穿，从而在高频下测得的电压耐久性寿命短于在工频下测得的 电压耐久性寿命。 7 7 导电表面层 在较高频率下比之工频下可更快地形成导电表面层。它对放电特性有影响且常形成周期性的或完 全的放电熄灭。因此，在较高频率下试验折算到工频的电压耐久性，可能会比在工频下实际得到的要高 得多。 8 试验报告 试验报告应包括如下内容： a ) 制造商对材料的说明和标志，包括型号、名称、添加剂。 b ) 试样制备方法及经受的预处理条件。 c ) 试样的标称厚度及测得的厚度范围。 d ) 在每个电压下试验的试样数。 e )电极质量( 若不是3 0g ，应注明) 。 f ) 试样表面与电极间间隙的宽度。 g ) 高压电极( 直径若不是6m m ，应注明) 。 h ) 试验媒质：空气或其他气体。 i ) 上电极的温度和气压。 j )湿度和每个试样上的气体速率。 k ) 在试验时所加机械应力的性质和大小。 1 ) 试验电压频率。 m ) 在所用的试验频率下，在每个试验电压下所有失效试样的击穿时间，如果试验频率不是 4 8H z 6 2H z ，还应注明这些值相应于在工频下的计算值。 n ) 如果可能，在每个试验电压下电老化试验开始时的最大放电量( 以p C 计) 。 o ) 以图形表示的试验结果。用电场强度E 对试验寿命中间值来表示的表面放电寿命曲线，见 图3 a ) 的示例。可将图画在半对数或对数纸上。另外还可加上用E E 表示，如图3 b ) 所示。 G B T2 2 6 8 9 - - 2 0 0 8 I E C6 0 3 4 3 ：1 9 91 单位为毫米 a ) 用单根圆柱电极的例子 b ) 用两根有活节的不倾斜的电极 1 高压电极； 2 带有高压电极接线的导向套筒( 用其他方法也可) ； 3 调节电极间隙用的紧固螺钉( 用其他方法也可) ； 4 高压电极的下部分( 当需要时) ； 5 空气喷嘴( 例如用P V C 制成) ； 6 试样； 7 低压电