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用于不同絕緣材料的絕緣強度、介電強度、擊穿電壓測試的典型電極匯總
閱讀：5913發(fā)布時間：2017-11-9
用于不同絕緣材料的絕緣強度、介電強度、擊穿電壓測試的典型電極匯總：
1.1 電壓源—由變化正弦低壓電源通過升壓變壓器提供測試電壓。作為電壓源的變壓器及相關(guān)的控制應(yīng)具有以下功能：
1.1.1 電壓峰值與電壓有效值的比率應(yīng)等于
(1.34到1.48)，對于電路中的測試樣品，所有的電壓都應(yīng)大于擊穿電壓的50%。
1.1.2 電壓應(yīng)具有滿足維持到擊穿電壓的能力。對于大多數(shù)的材料來說，使用與表1所示電極相似的電極，輸出電流強度為40mA就可以了。對于更復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)，或是對于高損耗測試材料，則需要更高的電流。對于大多數(shù)測試來說，電源需要在測試低電容的0.5kVA，10kV到5kVA，100kV的范圍內(nèi)變化。
電極類型 | 電極說明B，C | 絕緣材料 |
1 | 反向柱直徑51mm（2in），圓邊厚度25mm(1in)， 半徑6.4mm（0.25in） | 平板紙張，薄膜，織物，橡膠，塑料，復(fù)合材料，木板，玻璃，云母和陶瓷 |
2 | 反向柱直徑25mm(1in)，圓邊厚度25mm(1in)， 半徑3.2mm（0.125in） | 和1型相同，尤其對于玻璃，云母，塑料和陶瓷 |
3 | 反向柱棒直徑6.4mm（0.25in），圓邊直徑為0.8mm (0.313in)D | 與1型相同，尤其對于油漆，塑料以及其他薄膜和磁帶：尤其是需要更小電極的小試樣，或是要求小區(qū)域測量的試樣 |
4 | 平板寬6.4mm（0.25in），長108mm（4.25in），兩端平徑3.2mm（0.125in） | 與1型相同，尤其是橡膠磁帶和其他較窄的薄片材料 |
5 | 半球形電極直徑12.7mm（0.5in）E | 裝填和處理化合物，膠狀和半固體化合物及油脂，包封，密封和壓縮材料 |
6 | 反向柱：低的一個直徑75mm(3in)，15mm(0.6in) 厚，高的一個直徑25mm(1in)，25mm厚，兩者圓形邊緣的半徑都為3mm（0.12in）F | 與1和2型一樣 |
7 | 反向循環(huán)平板，直徑150mmG，10mm厚，圓形邊緣的半徑為3到5mmH | 平板，厚板，或板塊材料，測試的電壓梯度都平行于表面 |
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測定材料進行評測。
B 電極通常采用黃銅或不銹鋼制造。應(yīng)參考控制被測材料的標(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，以測定平板材料。對于電極的同心度來說，他們沒有1型和2型電極那么重要。
G 只要測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，測量時應(yīng)平行與表面。
1.1.3 根據(jù)12.2，對可變低壓源的控制可以改變電源的壓力，使得合成的測試電壓流暢，均勻，沒有超量或是瞬變。在任何環(huán)境下，都不允許峰值電壓超過顯示電壓有效值的1.48倍。電機驅(qū)動控制器更適合于進行快速測試（參見12.2.1）或慢速測試（參見12.2.3)。
1.1.4 在電源上安裝可以在三個周期內(nèi)運行的切斷設(shè)備。該設(shè)備將電壓源設(shè)備與電源設(shè)備切斷，以保護電壓源不受試樣擊穿造成設(shè)備過載的影響。如果破裂后保持持續(xù)的電流，將造成測試樣品不必要的燃燒，電極的點蝕并污染液體環(huán)境介質(zhì)。
1.1.5 斷路設(shè)備應(yīng)具有位于次級升壓變壓器上可以調(diào)節(jié)電流的檢測元件，以便根據(jù)測試樣的性質(zhì)進行調(diào)整和排列，以檢測試驗電流。設(shè)置檢測元件以應(yīng)對12.3所定義的測試樣擊穿電流。
1.1.6 電流設(shè)置對測試結(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，無法通過斷路器，如果不夠高，將擊穿過度燃燒的測試樣，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試樣，這有賴于材料的具體使用情況以及測試的目的，有必要以多個電流設(shè)置對所給測試樣進行測試。電極區(qū)域?qū)﹄娏鞯脑O(shè)置選擇具有重大的影響。
1.1.7 測試樣電流感應(yīng)元件應(yīng)位于升壓變壓器的前端。按測試樣電流校準(zhǔn)電流檢測刻度。
1.1.8 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，將不會產(chǎn)生響應(yīng)。如果設(shè)置得太低，就會對漏電電流，電容電流或局部放電電流（電暈）產(chǎn)生響應(yīng)，或在檢測元件位于前端時，對升壓變壓器的磁化電流產(chǎn)生響應(yīng)。
1.2 電壓測量—備有電壓表以測定測試電壓有效值。應(yīng)采用可以讀取峰值的電壓計，將讀數(shù)除以√2即為有效值。電壓測量電路的總體誤差不能超過測量值的5%。另外，無論采用何種速度，電壓計響應(yīng)時間的滯后率不得超過全程的1％。
1.2.1 通過將電壓計或潛在變壓器連接到測試樣電極上，或連接到變壓器上獨立的電壓計線圈上，以測定電壓。后一種連接方式將不會影響升壓變壓器的負(fù)載。
1.2.2 要求電壓計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。
1.3 電極—對于給定的測試樣結(jié)構(gòu)，擊穿電壓還是會由于測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。出于這個原因，在該測試方法時，應(yīng)說明所使用的電極，并在報告中進行說明就顯得很重要了。
1.3.1 參考本測試方法的文件詳細(xì)說明了表1中所列的電極。如果沒有詳細(xì)說明的電極，那么應(yīng)從表1中挑選合適的電極，或在由于被測試材料的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)而無法使用標(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。無論何種情況，都應(yīng)在報告中說明所采用的電極。
1.3.2 表1中的1到4型及6型電極的整個平面都應(yīng)與測試樣相接觸。
1.3.3 采用7型電極測試的測試樣，在測試中應(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型電極進行測試時，其電極表面應(yīng)處于垂直位置。水平放置電極的測試不能與垂直放置電極的測試進行直接比較，尤其對于在液相環(huán)境介質(zhì)進行的測試。
1.3.4 保持電極表面的清潔和光滑，清除先前測試所留下的雜物。如果電極表面粗糙，則應(yīng)及時更換電極。
1.3.5 對電極的初次生產(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)保證電極的整個區(qū)域都能與測試樣緊密接觸。在測試非常薄的材料時，表面光潔度將尤為重要，這是由于電極不恰當(dāng)?shù)谋砻鏁y試材料產(chǎn)生物理損壞。表面重修時，不能改變電極表面與特定邊緣半徑之間的過渡。
1.3.6無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，應(yīng)具有接地電位。
1.3.7 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。
1.3.8 由于電極對測試結(jié)果的影響，常常會得到一些額外的信息，以至于需要對多種電極進行測試才能了解一個材料（或一組材料）的絕緣性能。這對于研究測試尤為具有價值。
1.4 環(huán)境介質(zhì)—有關(guān)本測試法的文件應(yīng)說明環(huán)境介質(zhì)和測試溫度。為了避免閃絡(luò)以及使擊穿前局部放電的影響zui小化，即使是對于快速測試，應(yīng)更傾向于甚至是必須在絕緣液中進行測試（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行比較。絕緣液的性質(zhì)和前次使用的程度也會影響測試的結(jié)果。在某些場合，在空氣中進行測試，需要大量的測試樣，或者會在擊穿前，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。
1.4.1 如果在絕緣油中進行測試，應(yīng)提供適當(dāng)大小的油池。（注意—在測試電壓高于10kV時，并不推薦使用玻璃容器，因為擊穿所釋放出來的能量足以擊碎容器。而金屬池必須進行接地）。
推薦使用滿足標(biāo)準(zhǔn)D3487中I型或II型的礦物油。根據(jù)測試法D877所測定的結(jié)果，其擊穿電壓至少為26kV。如果另有說明，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。
1.4.1.1 絕緣油的性質(zhì)對測試結(jié)果具有一定的影響。如上所述，除了擊穿電壓，在測試較?。ㄐ∮?5μm（千分之一寸）的測試樣）時，污染物尤其重要。根據(jù)油和測試材料的性質(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測量結(jié)果產(chǎn)生影響。經(jīng)常更換絕緣油，或使用過濾器和其他修復(fù)設(shè)備有利于減小絕緣油性能變化對測試結(jié)果的影響。
1.4.1.2 從不同電學(xué)性能液體中測得的擊穿值通常不能進行比較。（參見Xl.4.7）如果在不同于室溫的條件下進行測試，應(yīng)通過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。如果要強制循環(huán)液體，應(yīng)防止氣泡進入到液體中。除非另有說明，否則電極上的測試溫度應(yīng)維持在±5℃以內(nèi)。在很多情況下，應(yīng)說明測試樣將在絕緣油中進行測試，測試樣在測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）。對于這些材料，絕緣池的設(shè)計應(yīng)保證測試樣在測試前不得暴露于空氣當(dāng)中。
1.4.2 如果在其他環(huán)境溫度或濕度下進行空氣中的測試，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，并能確保測試電壓適于使用的溫度。
1.4.3除了在空氣以外，在其他氣體中進行測試也要求使用可以排除或充滿測試氣體的控制室，這些控制室通常還要控制壓力。由所進行測試項目的性質(zhì)決定控制室的設(shè)計。
1.5 測試室—進行測試的測試室或測試區(qū)域應(yīng)具有充足的空間以容納測試設(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）所有進出帶電部件區(qū)域的門或倉門都必須互鎖，以便在開始測試時切斷電壓源；(2)應(yīng)盡可能的清除干凈，使得電極表面和測試樣之間沒有扭曲的區(qū)域，測試電極之間不會發(fā)生閃絡(luò)和局部放電（電暈）；以及(3)在測試之間測試樣的插入和替換都應(yīng)盡可能的簡單便捷。在測試中常常需要對電極和測試樣進行目測。
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