儀器型號：ZDH-20KV   儀器名稱：耐電弧測試儀  高電壓小電流測試儀 耐電弧性能試驗(yàn)儀 固體絕緣材料耐壓耐電弧測試儀

GBT 1411-2002干固體絕緣材料耐高電壓、小電流電弧放電的試驗(yàn)

一、范圍

本標(biāo)準(zhǔn)敘述的試驗(yàn)方法能夠提供同類絕緣材料當(dāng)其被暴露于高電壓、小電流電弧放電時(shí)，它們之間耐受發(fā)生在緊靠表面損壞情況的初步差異。

電弧放電引起局部熱的和化學(xué)的分解與腐蝕并終在絕緣材料上形成導(dǎo)電通道。試驗(yàn)條件的嚴(yán)酷程度是逐漸增加的：開始幾個(gè)階段，小電流電弧放電反復(fù)中斷，而到了后來幾個(gè)階段，電弧電流逐級增大。

由于本試驗(yàn)方法操作方便和試驗(yàn)所需要的時(shí)間短，因此，它適用于材料初步篩選、檢查材料組分變化的影響和質(zhì)量控制檢驗(yàn)。

過去使用本試驗(yàn)方法的經(jīng)驗(yàn)表明，熱固性材料試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性是可以接受的。而對熱塑性材料，一些實(shí)驗(yàn)室報(bào)告表明，其試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)不能接受的大的偏差，這就導(dǎo)致本*方法不能應(yīng)用于熱塑性材料的試驗(yàn)。

注：正試圖在試驗(yàn)過程中通過控制電極壓力和穿入材料的深度，以減小熱塑性材料試驗(yàn)結(jié)果的分散性。不采取這種控制電極的措施而就對許多熱塑性材料進(jìn)行試驗(yàn)，這樣的試驗(yàn)可能沒太大意義。

通常，不允許只根據(jù)本試驗(yàn)方法就對一些材料的相對耐電弧等級作出結(jié)論，因?yàn)檫@些材料可能受制于其他類型的電弧作用。

材料的相對耐電弧等級可能與那些由潮濕耐漏電起痕試驗(yàn)（例如IEC 60112，IEC 60587及IEC 61302）獲得的等級不同，也與材料在實(shí)際使用中的工作狀況不同，因?yàn)樵谶@些場合中，材料承受電弧放電的強(qiáng)度、重復(fù)頻率以及時(shí)間等的差別很大。

二、規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

IEC 60112：1979固體絕緣材料在潮濕條件下相比漏電起痕指數(shù)和耐漏電起痕指數(shù)的測定方法

IEC 60212：1971固體電氣絕緣材料在試驗(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)條件

IEC 60587：1984評定在嚴(yán)酷環(huán)境條件下使用的電氣絕緣材料耐漏電起痕和蝕損的試驗(yàn)方法

IEC 61302：1995電氣絕緣材料評定耐漏電起痕和蝕損的方法旋轉(zhuǎn)輪沉浸試驗(yàn)

三、定義

下列定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

失效failure

當(dāng)被試材料內(nèi)形成導(dǎo)電通道時(shí)，認(rèn)為材料已經(jīng)失效。如果電弧引起某一材料燃燒和當(dāng)電弧被切斷后材料還繼續(xù)燃燒，則也認(rèn)為材料已經(jīng)失效。

注1：當(dāng)電弧放電因深入材料內(nèi)部而消失時(shí)，回路電流通常會(huì)發(fā)生變化且聲音發(fā)生明顯改變。

注2：對某些材料，在電極間電弧全部熄滅前，在相當(dāng)長的時(shí)間范圍內(nèi)，朝失效發(fā)展的趨勢增加，僅當(dāng)所有電弧已熄滅才發(fā)生失效。

注3：對某些材料，在電弧已經(jīng)熄滅之后，在靠近電極處可能觀察到持續(xù)的火花。不應(yīng)該把這種火花視為屬于電弧部分。

注4：如果在電弧中斷期間材料繼續(xù)燃燒，則材料的這種伴隨電弧而發(fā)生的燃燒，只能視為失效。在其他情況下，繼續(xù)試驗(yàn)下去直至形成導(dǎo)電通道。

注5：即使材料以后又恢復(fù)電弧放電，仍然以整個(gè)電弧的次熄滅為失效。

3.2

耐電弧 arc resistance

從試驗(yàn)開始直至試樣失效的總時(shí)間，秒。

四、設(shè)備

4.1試驗(yàn)回路

試驗(yàn)設(shè)備電氣回路的主要部件如圖1所示。

注：次級回路接線雜散電容應(yīng)小于40pF。大的雜散電容可能會(huì)干擾電弧的形狀并影響試驗(yàn)結(jié)果。

4.1.1變壓器，T_V

該變壓器的額定次級電壓（開路）為15kV，額定次級電流（短路）為60mA，線路頻率為48Hz~62Hz。

4.1.2可變比自耦變壓器，T_C

額定容量為1kVA且與線路電壓匹配。

注：*初級電壓電源變化保持±2%。

4.1.3電壓表，VL

AC電壓表，其準(zhǔn)確度為±0.5%，能讀出電源電壓的%。

4.1.4毫安表，A

一種的有效值a.c.毫安表，能讀出10mA~40mA，準(zhǔn)確度為±5%。由于該毫安表僅當(dāng)進(jìn)行設(shè)定或改變回路時(shí)才用到它，因此，不用時(shí)可通過一個(gè)旁路開關(guān)使其短路。

注：盡管已經(jīng)采取措施抑制電弧電流的射頻分量，但當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行次組裝時(shí)，可能還是需要檢查射頻分量是否存在。的做法是應(yīng)用一個(gè)合適的熱電偶射頻（r.f.）型毫安表暫時(shí)與該毫安表串聯(lián)起來。

4.1.5電流控制電阻器，R₁₀，R₂₀，R₃₀及R₄₀

需要四個(gè)電阻器與變壓器T_V的初級串聯(lián)。這些電阻器必須在一定范圍內(nèi)可調(diào)，以便在校正過程允許對電流進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定。R₁₀總是接在回路中以便提供10mA電流。

4.1.6抑制電阻器，R₃

額定電阻為15kΩ±1.5kΩ并至少24W。該電阻器與電感（見4.1.7）一起用作抑制電弧電路中的寄生高頻。

4.1.7空芯電感器，X₃，1.2H～1.5H

注：用單個(gè)線圈構(gòu)成的這種電感器是不實(shí)用的，令人滿意的電感器是將導(dǎo)線繞在直徑約12.7mm和內(nèi)長15.9mm的絕緣非金屬芯子上的8個(gè)3000匝~5000匝的線圈串聯(lián)而成。

4.1.8斷電器，B

由電機(jī)驅(qū)動(dòng)或電子儀器操作的斷續(xù)器是用作按表1的預(yù)定程序進(jìn)行切斷和接通初級回路，以便獲得該試驗(yàn)的三個(gè)較低階段所需要的周期。斷續(xù)器的準(zhǔn)確度為±0.008s。

4.1.9計(jì)時(shí)器，TT

秒表或電動(dòng)計(jì)時(shí)器，準(zhǔn)確至±1s。

4.1.10接觸器，C_S

當(dāng)罩在電極裝置上的通風(fēng)防護(hù)罩降至設(shè)定位置時(shí)，該通風(fēng)防護(hù)罩觸動(dòng)常開（NO）微型開關(guān)，而微型開關(guān)又使接觸器C_S動(dòng)作并將變壓器T_V與回路接通，使得高壓HV施加于電極上。當(dāng)通風(fēng)防護(hù)罩升起時(shí)，變壓器斷開，操作者得到保護(hù)。

4.2電極和電極裝置

4.2.1電極

電極由直徑2.4mm±0.05mm無裂紋、凹痕或粗糙疵點(diǎn)的鎢棒制成?；顒?dòng)電極長至少20mm。*將這個(gè)活動(dòng)電極固定于把柄上，使得在削尖后的電極能準(zhǔn)確定位。該電極應(yīng)經(jīng)研磨拋光，以形成與軸線夾角為30°±1°的平橢圓面。圖2展示出固定于合適把柄上的電極的一個(gè)實(shí)例。

注1：已發(fā)現(xiàn)鎢焊條是適用于這種電極的。

注2：在削尖過程中，采用鋼制夾緊裝置夾持電極，有助于保證將尖頭電極加工成所要求的幾何形狀。

4.2.2電極裝置

該裝置提供了一種夾持電極和試樣的方法，使得電弧按正確的角度施加于試樣的上部表面。該裝置應(yīng)這樣構(gòu)成，使得每一個(gè)試樣上部表面在每一次試驗(yàn)時(shí)都處在同一高度上。應(yīng)調(diào)節(jié)每一電極，使得它以0.5N±0.05N的力無約束地靜置于試樣上。不應(yīng)對試樣進(jìn)行抽風(fēng)，只有當(dāng)試驗(yàn)過程中試樣釋放出煙霧或氣體時(shí)，才允許把這些燃燒產(chǎn)物排放掉。

兩個(gè)電極應(yīng)該這樣定位，使得當(dāng)這兩個(gè)電極靜置于試樣上時(shí)，它們是處在同一個(gè)垂直面內(nèi)且它們與水平方向傾斜35°±1°（這樣，兩電極軸間夾角為110°±2°），如圖3所示。橢圓表面的短軸應(yīng)成水平，兩間隔調(diào)節(jié)到6.35mm±0.1mm。

從略高于試樣的平面位置，應(yīng)提供觀察電弧的清晰視域。

注：對氣流的要求，正在考慮之中。

4.2.3清洗和削尖電極

4.2.3.1清洗電極

a）每一次試驗(yàn)后，應(yīng)該用不起毛的實(shí)驗(yàn)室用的紙巾蘸以丙酮或乙醇之類溶劑清洗電極，再用去離子水擦洗電極，然后用干凈的、干的不起毛的紙巾將其擦干。

b）如果經(jīng)過上述清洗后還有過量燃燒產(chǎn)物殘留在電極上，那么，已經(jīng)證明，施加一次約1min、40mA連續(xù)電?。ㄔ谠恢蒙蠠o試樣）對清除殘留物是有效的。

4.2.3.2削尖電極

當(dāng)在放大15倍下觀察電極時(shí)，電極應(yīng)保持原始橢圓面狀態(tài)且無毛刺或粗糙邊緣。

如果不符合上述要求，則應(yīng)削尖電極。

4.3試驗(yàn)箱

為防止通風(fēng)，試驗(yàn)箱應(yīng)是不通風(fēng)的密閉箱，其尺寸不小于300mm×150mm×100mm。

4.4校準(zhǔn)

4.4.1開路工作電壓

開路狀況下，將電壓調(diào)節(jié)至12.5kV。根據(jù)開路的初級電壓對次級電壓的比，用電壓表V_L測量該電壓。

4.4.2次級電流的調(diào)節(jié)

將兩個(gè)電極按準(zhǔn)確間隔距離置于陶瓷塊上，在關(guān)閉通風(fēng)防護(hù)罩情況下，給設(shè)備施加電壓并用可變電阻器R₁₀，R₂₀，R₃₀及R₄₀調(diào)節(jié)電流。

五、試樣

5.1對材料作正規(guī)比較時(shí)，應(yīng)在每一材料的試樣上至少做5次試驗(yàn)。

5.2試樣厚度應(yīng)是3mmmm。應(yīng)用其他厚度時(shí)應(yīng)予以報(bào)告。

5.3每一試樣應(yīng)具有必要的尺寸，使試驗(yàn)在平坦表面上進(jìn)行并可使電極裝置既應(yīng)距試樣邊緣不少于6mm，又應(yīng)距先前試驗(yàn)過的地方不少于12mm。試驗(yàn)薄的材料時(shí)，要預(yù)先把它們緊緊地夾在一起，使形

成的試樣厚度盡可能接近*的厚度。

5.4當(dāng)試驗(yàn)?zāi)Ｋ懿考r(shí)，應(yīng)施加電弧于被認(rèn)為有意義的位置。部件的比較試驗(yàn)，應(yīng)在類似的位置進(jìn)行。

5.5試驗(yàn)前應(yīng)使用合適的方法去除粉塵、濕氣和指印等。

警告：該清除程序可能對材料有影響。

六、條件處理

除另有規(guī)定外，試樣應(yīng)在23℃±2℃、50%±5%相對濕度（按IEC 60212中的標(biāo)準(zhǔn)大氣B）標(biāo)準(zhǔn)大氣中至少暴露24h。

七、程序

7.1測定耐電弧時(shí)，置試樣于電極裝置內(nèi)并調(diào)節(jié)電極間距至6.35mm±0.1mm。

7.2接通試驗(yàn)回路并觀察起始電弧、漏電起痕進(jìn)展和被試材料的任何奇特現(xiàn)象。如果任何試驗(yàn)階段的次試驗(yàn)進(jìn)展正常，則隨后的試驗(yàn)就不必再仔細(xì)觀察。

警告：在觀察電弧過程中，操作者要配戴防紫外線眼鏡或應(yīng)用紫外線遮護(hù)板。

觀察起始電弧以便確定它是否仍然保持平的且緊靠試樣表面。如果電弧頂部處于試樣表面上方約2mm或者電弧爬向電極上方而不再保持在電極處或者發(fā)生不規(guī)則的閃爍，則表明回路常數(shù)不正確或者材料正在以*速率釋放出氣體產(chǎn)物。

7.3每次1min試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，電弧嚴(yán)酷程度將按表1所示順序增加，直至按3.1定義發(fā)生失效。失效時(shí)，應(yīng)立即切斷電弧電流并停止記時(shí)。記錄5次試驗(yàn)的每一次到達(dá)失效的時(shí)間（s）。

八、結(jié)果

8.1本試驗(yàn)的結(jié)果是以秒表示的失效時(shí)間。

注：許多材料常常是在嚴(yán)酷程度發(fā)生變化后的開頭幾秒內(nèi)失去抵抗能力的。當(dāng)對材料的耐電弧作比較時(shí)，兩者差異處于兩個(gè)階段交替的那幾秒要比處于單個(gè)階段內(nèi)所經(jīng)過的相同的那幾秒時(shí)間重要的多。因此，耐電弧在178s與182s之間和耐電弧在174s與178s之間兩者存在著很大的差異。

8.2已經(jīng)觀察到的四種通常失效類型

8.2.1由于許多無機(jī)電介質(zhì)變成白熱狀態(tài)，致使它們變成能夠?qū)щ姟Ｈ欢?，?dāng)冷卻時(shí)，它們又恢復(fù)到其原先絕緣狀態(tài)。

8.2.2某些有機(jī)復(fù)合物突然發(fā)生火焰，但在材料內(nèi)不形成明顯的導(dǎo)電通道。

8.2.3另外一些材料可見到因漏電起痕而導(dǎo)致失效，即當(dāng)電弧消失時(shí)，在電極間形成一條細(xì)金屬絲似的線。

8.2.4第四種類型是表面發(fā)生碳化直至出現(xiàn)足夠的碳而形成導(dǎo)電。

九、報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下述內(nèi)容：

9.1被試材料的鑒別和被試的厚度。

9.2耐電弧試驗(yàn)儀（固體絕緣材料）試驗(yàn)前的清洗和條件處理的細(xì)節(jié)。

9.3耐電弧試驗(yàn)儀（固體絕緣材料）耐電弧時(shí)間的中值、小值和大值。

9.4耐電弧試驗(yàn)儀（固體絕緣材料）觀察到的特殊現(xiàn)象，例 如，燃燒和軟化。

表1 每階段1min的程序

單位為毫米

1—把柄；

2—電極     圖2 安裝在把柄內(nèi)的電極（示例）

單位為毫安

 圖3 電極裝置（示例）