絕緣材料電氣介電強度的試驗方法？

絕緣材料電氣介電強度的試驗方法？

1.試驗目的

量化固體絕緣材料在工頻（50 Hz）正弦電場下的“擊穿電壓（Breakdown Voltage, Ub）"，并計算其“電氣介電強度（Electric Strength, Eb = Ub / d，單位 kV mm^-1）"，用以評估材料在額定工作場強下的安全裕度與失效閾值。

2.適用對象

熱固性層壓制品、工程塑料、橡膠、云母基復合材、陶瓷及玻璃等固體介質；可擴展至電纜絕緣切片、電機槽楔、變壓器撐條等成品樣件。

3.試樣制備

尺寸：厚度 d 優先 0.2 mm～2.0 mm（±2 %），直徑 φ = 100 mm 或邊長 100 mm 方片；

數量：不少于 5 個有效樣片，若用于仲裁檢驗則 ≥ 10 個；

預處理：置于 23 ℃±2 ℃、相對濕度 50 %±5 % 環境下不少于 16 h，滿足 GB/T 2918 狀態調節要求。

4.電極系統

主電極：不銹鋼或黃銅材質，直徑 25 mm±0.5 mm，邊緣倒角 R 3 mm，表面粗糙度 Ra ≤ 0.4 µm；

對電極：直徑 75 mm±1 mm，厚度 ≥ 6 mm，確保均勻電場；

安裝：電極同軸度偏差 ≤ 0.1 mm，試樣與電極間無可見氣泡；必要時在絕緣油（介電常數 2.2～2.5，擊穿電壓 ≥ 60 kV/2.5 mm）中測試，以抑制表面爬電。

5.環境條件

溫度 23 ℃±2 ℃，相對濕度 ≤ 80 %，大氣壓 86 kPa～106 kPa；試驗區域背景電磁場畸變率 < 5 %，接地電阻 ≤ 4 Ω。

6.升壓方式

短時（快速）法：從零開始，以 0.5 kV s^-1～1.0 kV s^-1 勻速升壓，直至試樣擊穿；

步進法：每級升壓 ΔU = 預期擊穿電壓的 10 %，每級保持 10 s，繼續升壓直至擊穿；

耐壓法：直接施加規定電壓（如 20 kV），維持 1 min，觀察是否發生擊穿或漏電流 > 20 mA。

7.擊穿判別

回路電流瞬時躍升 ≥ 10 mA 并持續 ≥ 3 個工頻周期，伴隨電壓驟降、試樣穿孔、閃絡或燒焦，即判定為擊穿；設備應能在 10 ms 內切斷高壓，防止持續電弧碳化。

8.數據采集

自動記錄擊穿瞬間電壓峰值 Ub（精度 ±1 %），并計算電氣介電強度 Eb = Ub / d，結果保留三位有效數字；同步保存漏電流-電壓曲線，用于失效機理分析。

9.結果處理

剔除粗大誤差（Grubbs 檢驗，α = 0.05）后，取算術平均值 ēb 與標準差 σ；報告須包含“特征擊穿場強 E0.5（Weibull 尺度參數）"與“形狀參數 m"，評估批次一致性。

10.安全防護

試驗腔體具備 15 kPa 防爆泄壓閥，門聯鎖 + 零位啟動 + 急停雙回路；操作人員須佩戴 30 kV 絕緣手套，穿 500 V 絕緣鞋，執行“兩人一機"監護制度。

11.報告要素

① 試材名稱、批號與供貨方；② 試樣厚度及電極配置示意；③ 升壓方式與速率；④ 各次擊穿電壓原始值、平均值與 Weibull 曲線；⑤ 試驗日期、環境溫濕度及設備校準有效期。

12.標準更新要點

新增直流疊加因素：允許在工頻電壓基礎上疊加 ≤ 20 % 的直流偏置，模擬高壓直流輸電工況；

引入 500 V/s 快速上升法，適配超薄（< 0.1 mm）納米復合膜；