高電壓小電流試驗機 （耐電弧試驗儀）

GBT 1411-2002干固體絕緣材料耐高電壓、

小電流電弧放電的試驗

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LDH-15KV耐電弧試驗機（高電壓小電流試驗儀）

一、高電壓小電流試驗機 （耐電弧試驗儀）范圍

本標準敘述的試驗方法能夠提供同類(lèi)絕緣材料當其被暴露于高電壓、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電通道。試驗條件的嚴酷程度是逐漸增加的：開(kāi)始幾個(gè)階段，小電流電弧放電反復中斷，而到了后來(lái)幾個(gè)階段，電弧電流逐級增大。

二、高電壓小電流試驗機 （耐電弧試驗儀）規范性引用文件

下列文件中的條款通過(guò)本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協(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，其版本適用于本標準。

三、定義

下列定義適用于本標準。

3.1

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

3.2

耐電弧 arc resistance

從試驗開(kāi)始直至試樣失效的總時(shí)間，秒。

四、設備

4.1試驗回路

試驗設備電氣回路的主要部件如圖1所示。

注：次級回路接線(xiàn)雜散電容應小于40pF。大的雜散電容可能會(huì )干擾電弧的形狀并影響試驗結果。

4.1.1變壓器，T_V

該變壓器的額定次級電壓（開(kāi)路）為15kV，額定次級電流（短路）為60mA，線(xiàn)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(xiàn)路電壓匹配。

注：推薦初級電壓電源變化保持±2%。

4.1.3電壓表，VL

AC電壓表，其準確度為±0.5%，能讀出電源電壓的%。

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(jiàn)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(xiàn)圈構成的這種電感器是不實(shí)用的，令人滿(mǎn)意的電感器是將導線(xiàn)繞在直徑約12.7mm和內長(cháng)15.9mm的絕緣非金屬芯子上的8個(gè)3000匝~5000匝的線(xiàn)圈串聯(lián)而成。

4.1.8斷電器，B

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

4.1.9計時(shí)器，TT

秒表或電動(dòng)計時(shí)器，準確至±1s。

4.1.10接觸器，C_S

當罩在電極裝置上的通風(fēng)防護罩降至設定位置時(shí)，該通風(fēng)防護罩觸動(dòng)常開(kāi)（NO）微型開(kāi)關(guān)，而微型開(kāi)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。當通風(fēng)防護罩升起時(shí)，變壓器斷開(kāi)，操作者得到保護。

4.2電極和電極裝置

4.2.1電極

電極由直徑2.4mm±0.05mm無(wú)裂紋、凹痕或粗糙疵點(diǎn)的鎢棒制成?；顒?dòng)電極長(cháng)至少20mm。推薦將這個(gè)活動(dòng)電極固定于把柄上，使得在削尖后的電極能準確定位。該電極應經(jīng)研磨拋光，以形成與軸線(xiàn)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)現鎢焊條是適用于這種電極的。

注2：在削尖過(guò)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。該裝置應這樣構成，使得每一個(gè)試樣上部表面在每一次試驗時(shí)都處在同一高度上。應調節每一電極，使得它以0.5N±0.05N的力無(wú)約束地靜置于試樣上。不應對試樣進(jìn)行抽風(fēng)，只有當試驗過(guò)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。

從略高于試樣的平面位置，應提供觀(guān)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）每一次試驗后，應該用不起毛的實(shí)驗室用的紙巾蘸以丙酮或乙醇之類(lèi)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。

4.3試驗箱

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

4.4校準

4.4.1開(kāi)路工作電壓

開(kāi)路狀況下，將電壓調節至12.5kV。根據開(kāi)路的初級電壓對次級電壓的比，用電壓表V_L測量該電壓。

五、試樣

5.1對材料作正規比較時(shí)，應在每一材料的試樣上至少做5次試驗。

六、條件處理

除另有規定外，試樣應在23℃±2℃、50%±5%相對濕度（按IEC 60212中的標準大氣B）標準大氣中至少暴露24h。

七、程序

觀(guān)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)生不規則的閃爍，則表明回路常數不正確或者材料正在以及大速率釋放出氣體產(chǎn)物。

八、結果

8.1本試驗的結果是以秒表示的失效時(shí)間。

注：許多材料常常是在嚴酷程度發(fā)生變化后的開(kāi)頭幾秒內失去抵抗能力的。當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)階段內所經(jīng)過(guò)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(zhù)很大的差異。

8.2已經(jīng)觀(guān)察到的四種通常失效類(lèi)型

8.2.1由于許多無(wú)機電介質(zhì)變成白熱狀態(tài)，致使它們變成能夠導電。然而，當冷卻時(shí)，它們又恢復到其原先絕緣狀態(tài)。

8.2.2某些有機復合物突然發(fā)生火焰，但在材料內不形成明顯的導電通道。

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

8.2.4第四種類(lèi)型是表面發(fā)生碳化直至出現足夠的碳而形成導電。