JB/T 3282-1999 测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的试验方法

K15中华人民共和圜机械行业标准JB/T3282-1999测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的试验方法199-08-06发布2000-01-01实施国家机械工业局发布JB/T3282-1999前言本标准是对JB3282-83《固体绝缘材料相对耐表面放电击穿性能试验方法》进行的修订本标准与JB3282—-83相比较,对其编写格式进行了修改,并根据IEC60343:1991完善了其技术内容。本标准从实施之日起,同时代替J3282-83本标准由全国绝缘材料标准化技术委员会提出并归口本标准起草单位:桂林电器科学研究所、西安交通大学、哈尔滨大电机研究所本标准起草人:韦君。本标准1983年l1月24日首次发布,1999年第一次修订本标准委托全国绝缘材料标准化技术委员会负责解释。中华人民共和国机械行业标准JBT3282-1999测定固体绝缘材料相对耐表面放电代替JB3282-83击穿能力的试验方法1范围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能力2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GBT10580-1989固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件( eqv IEC60212:1971)IEC60060高电压试验技术IEC60270:1981局部放电测量原理当固体绝缘材料暴露于工业用频率的电场强度而产生表面放电时,需要有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采用干燥循环空气,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判断标准的耐久试验,可得到材料有关该类应力相似而有重复性的分级。4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。不锈钢的确切等级并不重要。但这些电极应符合如下要求411圆柱电极直径为6±03mm的圆柱体,其边缘倒成半径1mm的圆弧。该电极的重量不超过30g,应垂直放置于试样表面。对于柔软材料,为防止可能发生的杋械损伤,允许此电极与试样间有一个不超过100Hm的间隙对于很薄的试样(厚度小于100m).较为方便的做法是将其放在固定间距100μm的两电极之间。当必须要釆用小试样从而减少其电容发热时,允许采用直径小于6mm的圆柱电极,电极边缘倒国家机械工业局1999-08-06批准20001-01实施JB/T3282-1999圆半径为lmm。图1为两种可采用的电极装置的例子。当上电极与试样间不需要有间隙时,可用在图1b中所示的装置来防止电极发生轻微倾斜,也可用其它合适的装置。4.12平板电极平板电极的面积应大于在试验电压下圆柱电极放电所覆盖的面积413电极装置电极装置应具有轴对称。进气口所在的位置应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,电极间距应以防止相邻电极间放电的相互影响,且应不小于50mm(见图2)42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3.0,1.6,10mm及500,100,5μm)。对于每个标称厚度,应在每个电压上做九个试样(即九个暴露于放电的试样表面)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。应注意所选择的电极材料必须不影响或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。试样加上电极后必须进行条件处理;b)锡箔或铝箔。厚度为025mm,与试样同样面积。用合适的凡土林油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,油脂不会因化学降解而对试样产生有害影响;c)导电银漆必须在已经按GBT10580处理过并达到完全平衡的试样上进行试验。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单层的相同材料的试验结果很不一致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为05%,对柔质材料的变形为5%‰。通常,应在相对湿度不超过20%的干燥空气中进行试验(使空气通过一个盛有例如CaC2的合适干燥剂的干燥柱,便可得到20%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。试验表明,空气流速为05lmin比较合适。1通常在23±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GBT10580进行试验。2在特殊情况下.可在其它媒质中进行试验3为防止由于活性气体〔例如空气中的O3和NO2)而可能损害健康.莛议在密闭容器内试验.使空气流过试样JB/T3282-1999后直接排出实验室。44试验电压4.4.1试验电压的频率和波形推荐在工频下(4862Hz)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±5%试验电压不包含振幅超过5%的谐波。(见IEC60060)在同一频率及其它条件相同的情况下,应至少以三个电压点来确定寿命随外施电压的变化。最高试验电压的选择要使试样寿命相当于在工频下不少于100h;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5000h。对薄试样(厚度小于100μm)允许选择的最低试验电压,使预期寿命相当于在工频下为1000h同时试验九个试样,当第五个击穿后结束试验。该击穿值为中值。44.2在前已评定过的材料上作例行验收试验。应在根据先前对材料研究而预定的电压下测定频率f下试验寿命,以使材料相当于在工频下一年破坏。对薄材料(厚度小于100μm),试验电压的选择要使预期寿命在工频下为1000h5电气设备5.1高压电源在工频48-62Hz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IEC60060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0.03mm的细铜丝与高压电极串联组成。熔丝联在一个插脚和记时装置相连的微型开关的动臂之间。与每一试样丰联的电阻决不应超过10K。注:应注意当一个试样破坏和减或断开电路时,不应因可能的电压波动而对剩余的几个试样产生干扰6程序试验设备应符合第4章要求按42所述准备试样,并将其放在如41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IEC60270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)要求做型式检验还是例行检验JB/T3282-1999b)试验厚度的测量方法c)在每个电压下的被测试样数若大于九个时,应规定试验数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23±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20%,应规定具体的相对湿度;)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)所选择的试验电压究竟是使试验寿命相当于工频至少100h还是5000h7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过程与绝缘的类型与厚度,周围媒质的温度有关。应指出,只是当使用完全相同的电极装置,且其它试验条件保持不变时,其数据才有可比性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与试验寿命关系,便可确定厚度对耐久性的影响(见图3a)对于圆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得更快。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3b)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72环境温度许多材料的耐放电性随温度增加而降低。73机械应力拉伸应力会使许多材料的耐放电性下降。而压缩压力似乎无明显影响74湿度在潮湿大气下形成的导电膜可降低放电能力,引起化学降解75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碱短:7.6频率若频率过高,积累的热量可引起热击穿,从而使用高频测量计算得的电压耐久性短于在工频下测得的试验寿命。77导电表面层在较商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JB/T3282-1999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测得的要高得多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(若知道);b)试样制备方法及经受过的预处理条件;c)试样的标称厚度及测得的厚度范围;d)在每电压下试验的试样数;)电极重量(若不是30g,注明之)f)试样与电极间的间隙g)高压电极(直径若不是6mm,注明之);h)试验媒质:空气或其它气体;i)上电极的温度和气压j温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;l)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62Hz,还应注明这些值相应于在工频下的计算值;n)如果可能,在每个试验电压当电老化试验开始时的最大放电量(以PC计)0)以图形表示的试验结果。用电场强度E对试验寿命中值来表示的表面放电寿命曲线(见图3a)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3b所示X详图86±036±0.32a)用单根圆柱电极的例子b)用两根有活节的不倾斜的电极高压电极;2-带有高压电极接线的导向套(用其它方法也可);3一调节电极间隙用的紧固螺钉(用其它方法也可;4一高压电极的下部分(当需要时一空气喷嘴(例如有PVC制成);6一试样;7—低压电极;8——电极支架(例如由云母玻璃板制成)图1电极装置JB/T3282-1999圆棒电极夹紧装置高压电极6士0.3DaoUD云母玻璃板8样品样品夹紧装置低压电极300由的云母玻璃板so P so图2电极装置表面放电:在21℃时材料厚度对其耐久性的影响。103.0mm1.0mm1.0 mm5×101×105×1021×1035×1035×1011×1025x1021×105×1031×104[hth50Hz下的寿命50Hz下的寿命图3a在半对数图上的寿命曲线图3b在对数图上的寿命曲线閂中华人民共和国机械行业标准测定固体绝缘材料相对耐表面放电击穿能力的试验方法机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷北京首体南路2号邮编100044)开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXXXX年XX月第X版年XX月第Ⅹ印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号XX-XXX机械工业标准服务网:htp:/ww. JB. ac cn