擊穿強度測試儀ZJC-20KV符合美標ASTM D149、國標GB/T1408、GB/T1695-2005、GB/T3333、GB12913-2008、JJG 795-2004標準，詳細參數請致電咨詢！

在工業頻率下固體電氣絕緣材料的擊穿電壓、介電強度

和絕緣強度的標準測試方法1

本標準是以固定代號D149發布的。其后的數字表示原文本正式通過的年號；在有修訂的情況下，為上一次的修訂年號；圓括號中數字為上一次重新確認的年號。上標符號（ε）表示對上次修改或重新確定的版本有編輯上的修改。

本標準已經批準被*機構采用。

擊穿強度測試儀ZJC-20KV基本介紹：

產品型號：ZJC-20KV、ZJC-50KV、ZJC-100KV

產品品牌：航天縱橫

控制方式：計算機控制

符合標準：GB/T1408、ASTM D149等

適用材料：橡膠、塑料、薄膜、陶瓷、玻璃、漆膜、樹脂、電線電纜、絕緣油等絕緣材料

測試項目：擊穿電壓測試、介電強度測試、電氣強度測試、耐電壓擊穿強度測試等

試驗電壓：20KV、50KV、100KV、150KV等

電壓精度：≤1%-≤5%

適用材料：絕緣材料

升壓速率：0.1KV/S-3KV/S

試驗方式：交流/直流、耐壓、擊穿、梯度升壓

控制系統：PLC控制升壓

核心部件：采用進口配件

試驗介質：絕緣油、空氣

顯示方式：曲線顯示、數據打印

設備組成：主機、計算機、電極

電極規格：25mm、75mm、6mm

電器容量：3KVA、5KVA、10KVA

耐壓時間：0-8H

安全保護：九級安全保護

質保日期：三年、終身維護。

培訓方式：工程師上門培訓安裝

出據證書：514所、304所、科學研究院等單位均可

主機尺寸：700*800*1300mm、1900*1300*1700mm

主機重量：100KG、200KG

1. 范圍

1.1 該試驗方法覆蓋了在工業頻率下，即所規定的特定條件下，測定固體絕緣材料絕緣強度的流程。2，3

1.2 除非另有說明，否則本測試的規定頻率為60Hz。但是，該測試方法同樣可以應用于25到800Hz的條件下。如果頻率大于800Hz，那么將產生介質加熱的問題。

1.3 本測試方法將與其他ASTM標準或涉及該試驗方法的其他標準結合使用。本方法的參考文獻中將詳細說明所使用的具體標準（參見5.5）。

1.4 本方法可以應用于各種溫度，以及適宜的氣相或液相環境介質。

1.5 本方法不能用于測定在本測試條件下為液態的絕緣材料。

1.6 本方法不能用于測定本征絕緣強度，直流電絕緣強度，或是電應力條件下的熱失效（參考測試方法D3151）。

1.7 本測試方法zui常用于測定擊穿電壓與試樣厚度的關系（擊穿）。也能測定擊穿電壓與固體試樣表面情況以及氣相或液相環境介質的關系（閃絡）。如果加上第12條的修改說明，本測試方法還能用于驗證試驗。

1.8 本測試方法與電工協會（IEC)出版的243-1標準類似。本方法中的所有流程包含在IEC 243-1標準中。本方法和IEC 243-1主要是在編輯上有所區別。

1.9 本標準并沒有*列舉所有的安全聲明，如果有必要，根據實際使用情況進行斟酌。使用本規范前，使用者有責任制定符合安全和健康要求的條例和規范，并明確該規范的使用范圍。具體的危害將在第7部分中闡述。也可以參見6.4.1節。

2. 引用文件

2.1 ASTM標準：4

D374  固體電絕緣體厚度的測試方法（2013年取消）5

D618  試驗用調節塑料操作規程

D877  用圓盤電極測定電絕緣液體介電擊穿電壓的試驗方法

D1711  電絕緣相關術語

D2413  用液體介質浸漬的絕緣紙和紙板的制備規程

D3151  在電氣應力下固體電氣絕緣材料的熱失效的測試方法（2007年取消）5

D3487  在電設備中使用的礦物絕緣油的標準規范

D5423  強制對流試驗爐中的電氣絕緣評估規范

2.2 IEC標準

出版物243-1  固體絕緣材料介電強度的試驗方法—第1部分：在工業頻率下測試6

2.3 ANSI標準

C68.1  絕緣測試技術，IEEE標準號4 7

1 本試驗方法在ASTM委員會D09（電子和電氣絕緣材料）的管轄范圍內，D09.12分會（電學試驗）負直接責任。

本版本于2013年4月1日被批準，2013年4月出版。首版于1922年被批準。上一版為D149-09于2009年被批準。 DOI: 10.1520/D0149-09R13。

2 Bartnikas, R., 第3章, “高電壓測量,” 固體絕緣材料的電學性能,測量技術, 第IIB卷, 工程電介質, R. Bartnikas, Editor, ASTM STP 926, ASTM, Philadelphia, 1987。

3 Nelson, J. K., 第5章, “固體的電介質擊穿,” 固體絕緣材料的電學性能: 分子結構和電學行為, 第IIA卷, 工程電介質, R. Bartnikas和R. M. Eichorn,Editors, ASTM STP 783, ASTM, Philadelphia, 1983。

4 對于參照的ASTM標準，請查看ASTM.astm。。ｏｒｇ，或ASTM客戶中心，郵件：service@astm.org。對于ASTM標準卷冊的信息，參看ASTM的標準文件摘錄頁。

5 該歷史標準的批準版本見。

6 可從電工學協會（IEC）獲得，地址：3 rue de Varembé, Case postale 131, CH-1211, Geneva 20, Switzerland, .iec.ch。

7可從美國國家標準協會 (ANSI)獲得，地址：25 W. 43rd St.,4th Floor, New York, NY 10036,

3. 術語

3.1 定義：

3.1.1 介質擊穿電壓（電擊穿電壓），名詞：使得位于兩個電極之間的絕緣材料失去介電性能的電勢差（參見附錄X1）。

3.1.1.1 討論一介質擊穿電壓有時也簡稱“擊穿電壓”。

3.1.2 介電失效（在測試中），名詞：指在測試限制的電場條件下，能夠持久由介電電導率上升所證明的情況。

3.1.3 絕緣強度，名詞：指在測試的特定條件下，使得絕緣材料介電失效時的電壓梯度。

3.1.4 電氣強度，名詞：參見絕緣強度。

3.1.4.1 討論一在上，“電氣強度”更常用些。

3.1.5 閃絡，名詞：指發生在絕緣體或絕緣體周圍介質的破壞性電火花，不一定對絕緣體產生*損害。

3.1.6 其他與固體絕緣體材料相關術語的定義，參見術語D1711。

4. 測試方法概要

4.1 在工業電頻率條件下（如無特殊說明，則為60Hz），對測試樣品采用不同的電壓。以使用電壓所描述三種方法中的一種，將電壓從0或從低于擊穿電壓的恰當電壓開始，升高到測試樣品發生介電失效為止。

4.2 大多數情況下，在測試樣品的兩邊安裝簡單的測試電極，以進行電壓測試。測試樣品可以是模制的，也可以是鑄造的，或是從扁平薄板或厚板上切割下來的。也可以使用其他的電極或樣品結構以適應樣品材料的幾何形狀，或是模擬正在被評估材料的特定用途。

5. 意義和使用

5.1 電絕緣材料的絕緣強度是決定材料可以在何種條件下使用的關鍵性能。在很多情況下，材料的絕緣強度是所使用裝置設計的決定性因素。

5.2 本方法中介紹的測試，將用于提供部分所需的信息，以判斷材料在一定應用條件下的適用性；當然也能用于檢測由于流程的變化，老化的程度，或是其他制造或環境條件而造成的變化或是與正常特征的偏差。該測試方法可以有效地應用于流程控制，驗證或研究測試。

5.3 本測試方法所獲得的結果，很少能直接用于實際使用材料介電性能的判斷。在大多數情況下，還需要對其他功能測試和/或對其他材料測試所獲得的結果進行比較，以估計出它們對特定材料的影響，才能進行評價。

5.4 在第12章中將具體說明三種電壓使用方法。方法A，快速測試；方法B，逐步測試；方法C，慢速測試。方法A常用于質量控制測試。較費時的方法B和C通常給出較低的結果，但在對不同材料進行相互比較時，它們所給出的結果更有說服力。如果可以安裝電動電壓控制器，那么慢速測試法將比逐步測試法更簡單，也更常用。方法B和C所獲得的結果可以相互比較。

5.5 詳細說明本測試法的文件如下：

5.5.1 電壓應用的方法。

5.5.2 如果是慢速測試法，應說明電壓的增速。

5.5.3 測試樣品的選擇，準備和調整。

5.5.4 測試時的環境介質和溫度。

5.5.5 電極。

5.5.6 在可能的情況下，電流傳感元件失效的標準，以及，

5.5.7 以及任何與*流程的偏差。

5.6 如果5.5所列要求沒有出現在說明文件中，可按以下*進行處理。

5.7 如果5.5所列的條目沒有詳細說明，那么就是在參考就不充分條件下進行測試，則測試不符合本方法的要求。如果5.5所列的條目沒有獲得嚴格控制，那么就無法實現15.2和15.3所陳述的精度。

5.8 電流傳感元件失效標準（電流設定和反應時間）的變化將明顯影響測試結果。

5.9 附錄X1包含了對絕緣強度測試顯著性更為復雜的討論。

6. 裝置

6.1 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：

6.1.1 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%。

6.1.2 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。

6.1.3 根據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（參見12.2.1）或慢速測試（參見12.2.3)。

6.1.4 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。

6.1.5 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。

6.1.6 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。

6.1.7 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。

6.1.8 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chan生響應。

6.2 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％。

6.2.1 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載。

6.2.2 要求電壓計zui大可讀電壓要大于擊穿電壓，以便能夠準確讀取和記錄擊穿電壓。

6.3 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。

6.3.1 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。

6.3.2 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。

6.3.3 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。

6.3.4 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，則應及時更換電極。

6.3.5 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。

6.3.6無論在大小或形狀上有多大的差別，位于zui低應力集中處的電極，通常是比較大的且具有zui大半徑的那一個，應具有接地電位。

6.3.7 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。

6.3.8 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。

6.4 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zui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。

6.4.1 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*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）。

    *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。

6.4.1.1 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。

6.4.1.2 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。

6.4.2 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。

6.4.3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決定控制室的設計。

6.5 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。

7. 危害

7.1 注意—在本測試中將會出現致命的電壓。有必要恰當地設計并安裝測試設備和所有與之電氣連接的設備，以保證安全操作。在測試中任何人都接觸的導電部件都應穩固的放在地上。在測試完成時，應采取措施置于地上的部件包括：（a）在測試中處于高壓條件下的部件，（b）在測試中獲得感應電荷的部件，或（c）即使在斷開與電壓源的連接后仍具有電荷的部件。通過指導讓所有的操作員以恰當的方式安全的進行測試。在進行高壓測試時，尤其是在壓縮氣體或是在油中進行時，擊穿所產生的能量足以引發大火，爆炸或測試室的破裂。設計測試設備，測試室和測試樣，以減小發生此類事故的可能性并消除人員傷亡的可能性。

7.2 警告—在高濃度條件下，臭氧將危害生理健康。由政府部門設定臭氧接觸極限，這通常是以美國政府工業衛生工作者會議8的*值為基礎。在電壓高到足以在空氣或其他含有氧

8 可從美國政府工業衛生工作者會議(ACGIH)獲得。

氣的大氣中產生局部或*放電時，將產生臭氧。在低濃度時，臭氧就具有了特殊的氣味，

但是持續的吸入臭氧會造成對臭氧暫時失去知覺。正因為如此，當持續出現臭氧的氣味或是一直存在臭氧產生的條件時，采用工業監控設備測量大氣中的臭氧濃度就十分重要了。采用恰當的方法，例如排氣口，可以將工作區域內的臭氧濃度降至可以接受的水平。

8. 取樣

8.1 對該材料的說明中應定義詳細的取樣流程。

8.2 為了質量控制的目的，在取樣時應收集足夠的樣品以評估被測樣品的平均質量和被檢批次的變化情況，為了使所取樣品不受時間的影響，應在實驗室或其他測試區域已經開始準備測試樣時進行取樣。

8.3 為了獲得zui可取的測試條件，需要從那些遠離材料中明顯缺損或是間斷的地方進行取樣。對于卷材，除非要對缺損或間斷的出現或鄰近進行調查，否則應避免對外在的幾層進行取樣，例如卷材包的zui外層，或是緊鄰片或卷邊緣的材料。

8.4 取樣應足夠大，以便能夠按特殊材料的要求進行各項測試（參見12.4）。

9. 測試樣

9.1 準備和處理：

9.1.1 按照第8章的要求，從所選樣品中準備測試樣。

9.1.2 如果要使用平滑表面的電極，在不進行實際表面加工的情況下，測試樣與電極接觸的表面應盡可能具有平滑的平行面。

9.1.3 測試樣應具有足夠的大小以防止在測試時發生閃絡。對于薄的材料，使用足夠大的測試樣將便于在一片測試樣上進行多次的測試。

9.1.4 對于較厚的材料（通常厚度在2mm以上），應具有足夠的絕緣強度，以便在擊穿前出現閃絡或強烈的表面局部放電（電暈）。用于防止閃絡，或減少局部放電（電暈）的技術包括：

9.1.4.1 在測試時，將測試樣浸入到絕緣油中。環境介質因素對擊穿的影響參見X1.4.7。對于那些沒有干燥且浸入到油中的測試樣以及那些按照D2413操作規程準備的測試樣來說，這通常都是必要的（參見6.4)。

9.1.4.2 在測試的一側或兩側加工出一個凹槽或是鉆出一個平底的洞，以減少測試的厚度。如果采用不同的電極（如表1中的6型電極），那么只需加工一個表面，兩個電極中較大的一個應與加工好的表面相連接。加工測試樣時要小心，以免對測試樣造成污染或機械損壞。

9.1.4.3 用封條或整流罩繞住于測試樣相連接的電極，以減少閃絡的發生。

9.1.5 不平的材料應采用與樣品材料和幾何形狀相近的測試樣（和電極）進行測試。有必要按材料的說明確定對這些材料所使用的測試樣和電極。

9.1.6 無論材料的形狀如何，如果除了測試面對面的擊穿強度以外還要進行其他測試，則要在該材料的說明中指出所使用的測試樣和電極。

9.2 幾乎在所有的情況下，測試樣的實際厚度都很重要。除非另有說明，否則應在測試后，測量擊穿點鄰近區域的厚度。應在室溫條件下（25±5℃）進行測量，并根據D374測試法采取恰當的流程。

10. 校準

10.1 在校準測量時，測試樣應處于通路狀態，并注意那些以6.2所給精度進行測量的電極電壓。

10.2 將一個獨立的校準電壓表連接到測試電壓源的輸出端，以檢測測量設備的精度。校準測量適用的這類電壓表示例為：具有可比精度的電極電壓表，分壓器，或電壓互感器。

10.3 在電壓大于12kV有效值（16.9kV峰值）時，應用球隙校準電壓測量設備的讀數。ANSI C68.1將詳細說明此種校準的后續流程。

11. 調節

11.1 大多數固體絕緣體的擊穿強度都受到溫度和濕度的影響。因此在測試前，受此影響的材料應用控制好的溫度和相對濕度進行平衡。對于這種材料，調節應包括在參照本測試法的標準中。

11.2 除非另有說明。否則應按D618操作規程進行后續流程。

11.3 對于許多材料來說，濕度對擊穿強度的影響要大于溫度的影響。對材料進行足夠長時間的調節，以使得測試樣同時達到濕度和溫度的平衡。

11.4 如果調節時導致測試樣表面出現凝結水，應在測試前將測試樣表面擦干。通常這樣可以減少表面閃絡的可能性。