GBT 29311-2012 電氣絕緣材料 交流電壓耐久性評定 通則

I Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 1 2 5 8附錄A(資料性附錄)威布爾分布 參考文獻 3 4圖3遞增應力下的電壓耐久性曲線 7Ⅲ本標準等同采用IEC/TS61251:2008《電氣絕緣材料交流電壓耐久性評價通則》。——GB/T29310—2012電1GB/T29311—2012/IEC/TS耐久性評定通則IEC60243(所有部分)絕緣材料電氣強度試驗方法(Electricstrengthofinsulatingmaterials—2GB/T29311—2012/IEC/TS6樣品sampleE:電應力。E?:電氣闕值應力。M:一般威布水分布的尺度參數(shù)(兩個變量)na:有差異的電壓耐久性系數(shù)。R:尺寸比例t:時間。to:恒定應力E?下介質擊穿時間。v:介質擊穿應力值。在不同的電壓下測試幾組多個試樣的樣品可以揭示施加3GB/T29311—2012/IEC/TS61251:曲線的精確繪制需要在不同的電壓下多次試驗，并且一些試驗需要在導致介質擊穿時間長的電壓初始部分為短時低斜率區(qū)域，中間部分(可能很長時間)為斜率陡峭的區(qū)域，最后部分趨于水平(見圖1)。不同材料或系統(tǒng)的電壓耐久性曲線形狀可能有很大的變化。E擊穿時間(或非常接近的0.8E?；?.9E?)做相同應力下的恒定電壓試驗用以測定該恒定應力下的介質擊穿時間b)應檢查并記錄被試試樣和試樣介質擊穿的條件，以備后續(xù)試驗結果分析所用，試樣介質擊穿的條件應保證在高應力下的失效模式與其他試樣在較低應力下的失效模式4GB/T29311—2012/IEC/TS61251:4.5電壓耐久性系數(shù)(VEC)-n電壓耐久性曲線的斜率是材料或系統(tǒng)對電應力響應的反映，n是無量綱參數(shù)。對低斜率的電壓耐必具有高的電氣強度。如果材料的短時電氣強度高足以彌補電壓耐久性力下低VEC材料的介質擊穿時間長，在認為材料具有高的電壓耐久性之前，n值應與高的平均電氣強4.6有差異的VEC(na)如果電壓耐久線在雙對數(shù)坐標系中是曲線，曲線的斜率可以通過任上曲線斜率的倒數(shù)值(見圖2)。圖2在電壓耐久性曲線上任意點確定有差異的VEC(na)4.8電壓耐久性關系L=cE-#…………(1)L——介質擊穿時間c和n是取決于溫度和其他環(huán)境條件的常數(shù)。 (2)5L=c(E一E?)”如果E.趨于0,式(3)為反冪函數(shù)模型，當短期和中期數(shù)據(jù)在雙對數(shù)坐標系中擬合成一條直線時， (4) (5) (6)在雙對數(shù)曲線圖上對于具有直線或直線段的電壓耐久性曲線的公式為式(1)和式(2),當在雙對數(shù)In(L)=1n(c)—nln(E) (7)在雙對數(shù)坐標系中式(7)為電壓耐久性直線方程，其斜率為-1/n。由于斜率的倒數(shù)值等于VEC,故VEC也能表示反冪函數(shù)模型的指數(shù)n。試樣的形狀及加工工藝取決于試驗目的。對于研究目的，已進行了以空穴部降解研究，但這不是本標準的范圍。對于外部放電造成的材料降解的評定與比較應按IEC5.2恒定應力試驗在恒定應力試驗中，試驗期間施加在試樣上的電壓幅值保持不變。通常所選6GB/T29311—2012/IEC/TS通常，選擇3或4個不同電壓進行試驗，提供3或4個數(shù)據(jù)繪制電壓耐久性曲線，常常4個點也不數(shù)據(jù)與直線的擬合可以通過回歸分析來建立(見IEC62539),如果認為擬合性曲線可擬合成其斜率負倒數(shù)為VEC的一條直線。如果曲線成彎曲形，斜率為有差異的VEC值對于任何試驗電壓，與不同概率函數(shù)相擬合的介質擊穿時間都可以測試。如果數(shù)據(jù)符合威布爾分布，試驗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為直線(按威布爾坐標),直線的斜率為分布的形狀參數(shù)β(參見附錄A)。在不同電壓在試驗期間可以檢測如tanδ或局部放電診斷量，當在不同電壓下獲得的ta告表明在較低的應力下的失效時間比在較高應力下以趨勢外推法所通過提高頻率的試驗可以檢查電壓閾值，如5.3所示。另一種方法是在低應力下評定電壓耐久性線通常向圖的左邊位移，并且在相同的電應力下介質擊穿時間較短。電壓耐久性試驗通常在室溫下進度的信息。5.3高頻率下試驗有時通過提高施加電壓的頻率來減少試驗時間，工頻f下的介質擊穿時間L:可以通過試驗頻率 (8)但式(8)的有效性沒有證明，特別是如果測試頻率高于工頻f的10倍時。有時發(fā)現(xiàn)加速正比與頻率比的冪值高于1,這可能是在高頻下材料受到的不同應力條件引起的。眾所周知，介電常數(shù)和tanδ如果存在閾值應力，低應力下的高頻試驗可以提供跡象。如果工頻測試的結果表明可能存在一個7GB/T29311—2012/IEC/TS61251:在遞增應力試驗中，施加在每個試樣上的應力幅值隨時間增加。對于所有試由于可在低追加成本下獲得大量的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理是特別參數(shù)y[見式(A.2)和式(A.3)]。注意如果在不同的電壓遞增速率下的γ是一樣的有恒定的VEC。為了在開始恒定應力試驗前確定y,較好的辦法是遞增應為試驗。理論上可以推導出當對不同面積或體積的試樣的試驗結果要報同尺寸的兩個元件1和2在對應于相同介質擊穿概率下的應力E?和E?的比值通過式(9)給出：R——尺寸比率，即元件1和2的尺寸比例(面積或者體積)[見式(A.2)]。遞增應力試驗的數(shù)據(jù)通常比恒定應力試驗的數(shù)據(jù)分散性小。如果電壓耐 (10)n值通常在8～15之間，t。遠小于tp。遞增應力下的介質擊穿時間與恒定應力下的通常較小的介8a)遞增應力試驗或者類似于一個短時電氣強度試驗的分步電壓試驗，試驗中的平均介質擊穿電間to應該從電壓為E。的時候開始測量；使用一個零交叉開關啟動試驗和用一個計數(shù)器計算根據(jù)式(10),遞增應力下的介質擊穿時間tp與恒定應力下的介質擊穿時間te的理論比值為(n+a)在5.4提到的高應力下預先性能試驗；b)在低應力下的恒定應力試驗。在不同的應力下，足夠的試驗可以獲得電壓耐久性曲線而得到對被試材料長期運行狀況可靠的預測。在任何情況下至少需要3個測試電壓。其他的診斷測當被試材料或系統(tǒng)在雙對數(shù)坐標圖中顯示電升高速率對核對VEC是有用的。如果曲線顯示出閾值應力的傾向，在低于預期閾值應力的5%下進行通過分析常規(guī)電壓耐久性曲線，清楚表明在同樣的縱坐標(E/E。)值以及其他參數(shù)相同時VEC越有證明VEC是常數(shù)，應報告其平均值。在曲線的情況下，4.6中描述了有差異的系數(shù)na,測試na的應如果考慮的材料或系統(tǒng)出現(xiàn)一個技術上感興趣的電氣閾值應力(即電氣閾值應力不太低以至它的9a)測試試樣應隨機來自大批量的產(chǎn)品(來自相同的制造工藝);c)每個試樣用作同一的測試單元或測試目的，每一試驗或從一個試驗到另一個試驗期間周圍的在很多情況下，很低介質擊穿概率的電壓耐久性曲線比平均值或中值概率的介質擊穿時間的平均值或中值與低概率下的介質擊穿時間的差異是被試材分散函數(shù)。通過增加試樣數(shù)量或每組試樣擊穿的數(shù)量可以得到合理可信的為了對試驗精確性有直接的看法，在電壓耐久性曲線上對每個從試驗確定的點的置信區(qū)間都應F-試驗對核實數(shù)據(jù)偏離線性容差是有效的，但需要跨越幾十年的數(shù)據(jù)。電壓耐久性系數(shù)值越大，為了精確所需求的數(shù)據(jù)量也就越多制出電壓耐久性腳線圖。雖然如此，電壓耐久性曲線應同試驗報告一起完成 制備工藝；----試樣的處理條件(如有) 如果試驗結果是以電壓耐久性系數(shù)的形式給出的，那么曲線應該滿GB/T29311—2012/IEC/TS612(資料性附錄)威布爾分布A.1介質擊穿時間的威布爾分布介質擊穿時間的二參數(shù)威布爾分布通常表示如式(A.1)所示：P(t)——時間t介質擊穿概率；β——形狀參數(shù)；α——相對于P(t)=1-1/e=0.632的時間。通過兩次取對數(shù)可得式(A.2):Inln[1/(1—P)]=βln(t以1nln[1/(1-P)]對1n(t)作圖即得斜率為β的直線。威布爾坐標紙是根據(jù)這樣的坐標系刻度面特制的坐標紙。A.2介質擊穿應力的威布爾分布介質擊穿應力的威布爾分布通常表示如式(A.3)所示：y——形狀參數(shù)；m與尺寸比率R成比例(見5.4)。在威布爾坐標紙上，可以得到斜率為γ的直線。如果不同尺寸的兩個元件受到不同的應力E?和E?,它們的介質擊穿概率P相同，則有式(A.4):根據(jù)式(A.4),很容易推導出5.4中的式(10)。A.3介質擊穿應力的廣義威布爾分布介質擊穿時間和應力的廣義威布爾分布如式(A.5)表示：式(A.5)中E為常數(shù)時，式(A.5)可轉化為式(A.1);t為常數(shù)時，式(A.5)可轉化為式(A.3)。對因此，在遞增應力試驗中，威布爾坐標紙上概率對應力的直線的斜率為(β+y)而不是γ。然而，通常情況下γ