電壓擊穿試驗儀裝置介紹

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的控制應具有以下功能：

 電壓峰值與電壓有效值的比率應等于根號2±5%(1.34到1.48)，對于電路中的測試樣品，所有的電壓都應大于擊穿電壓的50%。

2 電壓應具有滿足維持到擊穿電壓的能力。對于大多數的材料來說，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。對于更復雜的電極結構，或是對于高損耗測試材料，則需要更高的電流。對于大多數測試來說，電源需要在測試低電容的0.5kVA，10kV到5kVA，100kV的范圍內變化。

表1  用于不同絕緣材料絕緣強度測試的典型電極A

A 在ASTM標準中，這些電極都是較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。應參考控制被測材料的標準，以確定材料是否合適。

C 電極表面應拋光并清除上次測試留下的雜物。

D 參考恰當的標準，以確定所安裝上側電極的負載力。除非另有說明，否則上側電極應重50±2g。

E 參考恰當的標準，以確定適當間距的梯度。

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側直徑大于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，測量時應平行與表面。

3 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。電機驅動控制器更適合于進行快速測試慢速測試

4 在電源上安裝可以在三個周期內運行的切斷設備。該設備將電壓源設備與電源設備切斷，以保護電壓源不受試樣擊穿造成設備過載的影響。如果破裂后保持持續的電流，將造成測試樣品不必要的燃燒，電極的點蝕并污染液體環境介質。

5 斷路設備應具有位于次級升壓變壓器上可以調節電流的檢測元件，以便根據測試樣的性質進行調整和排列，以檢測試驗電流。設置檢測元件以應對12.3所定義的測試樣擊穿電流。

6 電流設置對測試結果具有重大影響。設置應足夠高，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。優化的電流設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置對所給測試樣進行測試。電極區域對電流的設置選擇具有重大的影響。

7 測試樣電流感應元件應位于升壓變壓器的前端。按測試樣電流校準電流檢測刻度。

8 應小心設置電流控制響應。如果控制設置得太高，在擊穿發生時，將不會產生響應。如果設置得太低，就會對漏電電流，電容電流或局部放電電流（電暈）產生響應，或在檢測元件位于前端時，對升壓變壓器的磁化電流產生響應。

9 電壓測量—備有電壓表以測定測試電壓有效值。應采用可以讀取峰值的電壓計，將讀數除以即為有效值。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，電壓計響應時間的滯后率不得超過全程的1％。

10 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載。

11要求電壓計較大可讀電壓要大于擊穿電壓，以便能夠準確讀取和記錄擊穿電壓。

12電極—對于給定的測試樣結構，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生相當大的變化。出于這個原因，在該測試方法時，應說明所使用的電極，并在報告中進行說明就顯得很重要了。

13參考本測試方法的文件詳細說明了表1中所列的電極。如果沒有詳細說明的電極，那么應從表1中挑選合適的電極，或在由于被測試材料的性質或結構而無法使用標準電極的情況下，采用雙方都認可的其他電極。一些特殊電極的例子，可以參見附錄X2。無論何種情況，都應在報告中說明所采用的電極。

14表1中的1到4型及6型電極的整個平面都應與測試樣相接觸。

15采用7型電極測試的測試樣，在測試中應處于電極內，其到電極邊緣的距離不得少于15mm。在大多數情況下，使用7型電極進行測試時，其電極表面應處于垂直位置。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，尤其對于在液相環境介質進行的測試。

16 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，則應及時更換電極。

17對電極的初次生產和隨后的表面重修應維持電極的特定結構以及光潔度，這是非常重要的。電極表面的平整度和表面光潔度應保證電極的整個區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的表面會對測試材料產生物理損壞。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。

18無論在大小或形狀上有多大的差別，位于較低應力集中處的電極，通常是比較大的且具有較大半徑的那一個，應具有接地電位。

19 在一些特定的液相金屬電極中，將使用電極箔，金屬球，水或導電涂層電極。應該認識到這造成了所得結果與其他類型電極所獲得的結果之間存在很大的不同。

20 由于電極對測試結果的影響，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。

21環境介質—有關本測試法的文件應說明環境介質和測試溫度。為了避免閃絡以及使擊穿前局部放電的影響較小化，即使是對于快速測試，應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。絕緣液的性質和前次使用的程度也會影響測試的結果。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，造成嚴重的表面放電以及燒蝕。一些在空氣中測試的電極系統應在電極周圍包上壓力墊片以防止閃絡。電極周圍墊片或封條的材料將影響擊穿電壓值。

22 如果在絕緣油中進行測試，應提供適當大小的油池。（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）。

23推薦使用滿足標準D3487中I型或II型的礦物油。根據測試法D877所測定的結果，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境介質。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。

24 絕緣油的性質對測試結果具有一定的影響。如上所述，除了擊穿電壓，在測試較薄（小于25μm（千分之一寸）的測試樣）時，污染物尤其重要。根據油和測試材料的性質，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果產生影響。經常更換絕緣油，或使用過濾器和其他修復設備有利于減小絕緣油性能變化對測試結果的影響。

25從不同電學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。如果要強制循環液體，應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維持在±5℃以內。在很多情況下，應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（參見操作規程D2413）。對于這些材料，絕緣池的設計應保證測試樣在測試前不得暴露于空氣當中。

26 如果在其他環境溫度或濕度下進行空氣中的測試，應準備加熱箱和濕度控制室。加熱箱應滿足D5423標準的要求，并能確保測試電壓適于使用的溫度。

27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決定控制室的設計。

28測試室—進行測試的測試室或測試區域應具有充足的空間以容納測試設備，并備有互鎖設備，以防止接觸到任何帶電部件。電壓源，測量設備，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域，測試電極之間不會發生閃絡和局部放電（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。