GB/T 1408 Insulating Materials - Test Methods for Electric Strength is classified into the following three parts:
——Part 1: Test at power frequencies;
——Part 2: Additional requirements for tests using direct voltage;
——Part 3: Additional requirements for 1.2/50μs impulse tests.
This part is Part 3 of GB/T 1408.
This part is developed according to the rules specified in GB/T 1.1-2009.
This part replaces GB/T 1408.3-2007 Insulating Materials - Test Methods for Electric Strength - Part 3: Additional Requirements for 1.2/50μs Impulse Tests; the following technical changes have been made with respect to GB/T 1408.3-2007 (the previous edition):
——"GB/T 1408.1-2006" is revised as "GB/T 1408.1-2006" in full text;
——The word “impulse” (脈沖) in full text is changed to “impulse” (沖擊);
——The word "virtual" (虛) in Terms is changed to "virtual" (視在) (see 3.3~3.6, 3.3~3.6 of edition 2007);
——Terms "impulse breakdown voltage" and "withstand voltage" are added (see 3.7 and 3.8);
——"Report content" is modified.
The translation method used in this part is identical to IEC 60243-3: 2013 Electric Strength of Insulating Materials - Test Methods - Part 3: Additional Requirements for 1,2/50 μs Impulse Tests (edition 3).
This standard was proposed by the China Electrical Equipment Industrial Association.
This part is under the jurisdiction of SAC/TC 301 Technical Committee on National Electrical Insulating Material and Insulation System Evaluation of Standardization Administration of China.
The previous edition of the standard superseded by this part is:
——GB/T 1408.3-2007.
Insulating Materials - Test Methods for Electric Strength -
Part 3: Additional Requirements for 1.2/50μs Impulse Tests
1 Scope
This part of GB/T 1408 gives requirements additional to those in GB/T 1408.1 for the determination of the electric strength of solid insulating materials under 1,2/50 μs impulse voltage stress.
2 Normative References
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
GB/T 1408.1-2016 Insulating Materials - Test Methods for Electric Strength - Part 1: Test at Power Frequencies (IEC 60243-1: 2013, IDT)
3 Terms and Definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in GB/T 1408.1-2016 apply.
3.1
full impulse-voltage wave
aperiodic transient voltage that rises rapidly to a maximum value, then falls less rapidly to zero (see Figure 1)
3.2
peak value of an impulse-voltage wave
Up
maximum value of voltage
3.3
virtual peak value of an impulse-voltage wave
U1
value derived from a recording of an impulse-voltage wave on which high-frequency oscillations, or overshoot of a limited magnitude, may be present
3.4
virtual origin of an impulse-voltage wave
O1
point of intersection O1 with the line of zero voltage of a line drawn through the points of 0,3 and 0,9 times the virtual peak value on the front of an impulse-voltage wave
3.5
virtual front time of an impulse-voltage wave
t1
equal to 1,67 times the interval tf between the instants when the voltage is 0,3 and 0,9 times the peak value (tf, Figure 1)
3.6
virtual front time to half-value
t2
time interval t2 between the virtual origin O1 and the instant on the tail when the voltage has decreased to half the peak value
3.7
impulse breakdown voltage
nominal peak voltage that the wave causing breakdown would have reached if breakdown had not occurred
3.8
withstand voltage
highest nominal peak voltage of a set of three impulses which did not cause breakdown
Figure 1 Full Impulse-voltage Wave
4 Significance of the Test
In addition to the information of Clause 4 of GB/T 1408.1-2016, the following points are of importance in connection with impulse-voltage tests.
High-voltage equipment may be subjected to transient voltage stresses resulting from such causes as nearby lightning strokes. This is particularly true of apparatus such as transformers and switchgears used in electrical power transmission and distribution systems. The ability of insulating materials to withstand these transient voltages is important in establishing the reliability of apparatus insulated with these materials.
Transient voltages caused by lightning may be of either positive or negative polarity. In a symmetrical field between identical electrodes, the polarity has no effect on the electric strength. However, with dissimilar electrodes, there may be a pronounced polarity effect. When asymmetrical electrodes are used for testing materials with which the tester has no previous experience or knowledge, it is recommended that comparative tests be made with both directions of polarity.
The standard wave shape is a 1,2/50 μs wave, reaching peak voltage in approximately 1,2 μs, and decaying to 50 % of peak value in approximately 50 μs after the beginning of the wave. This wave is intended to simulate a lightning stroke that may strike a system without breakdown.
Note: if the object being tested has appreciable inductive characteristics, it may be difficult or impossible to attain the specified wave shape with less than 5 % oscillations, as prescribed in 8.2. However, the procedures given in this standard are for capacitive specimen only. Testing of more complex configurations, such as between coils of completed apparatus or models of such apparatus, should be performed in accordance with the specifications for that apparatus.
Because of the short time involved, dielectric heating, other thermal effects and the influence of injected space-charges may be reduced during impulse testing of most materials. Thus, impulse tests usually give higher values than the peak voltage of short-term ac tests. From comparisons of the impulse electric strength with the values drawn from longer time tests, inferences may be drawn as to the modes of failure under the various tests for a given material.
5 Electrodes and Test Specimens
Clause 5 of GB/T 1408.1-2016 is applicable.
6 Conditioning before Tests
Clause 6 of GB/T 1408.1-2016 is applicable.
7 Surrounding Medium
Clause 7 of GB/T 1408.1-2016 is applicable.
8 Electrical Apparatus
8.1 Voltage source
The test voltage applied to the electrodes shall be provided by an impulse generator having the following characteristics.
A choice of either positive or negative polarity shall be provided, one of the connections to the electrodes being earthed.
Controls within the generator shall be capable of adjusting the shape of the wave applied to the test specimen under test to have a virtual front time t1 of (1,2 ± 0,36) μs, and virtual time to half-value t2 of (50 ± 10) μs (see Figure 1).
The voltage capability and energy-storage capacity of the generator shall be sufficient to apply impulse waves of the proper shape to any test specimens to be tested, up to the breakdown voltage or specified proof voltage of the material.
The peak value of the voltage is taken as the virtual peak value, provided that the conditions of 8.2 are satisfied.
Foreword i
1 Scope
2 Normative References
3 Terms and Definitions
4 Significance of the Test
5 Electrodes and Test Specimens
6 Conditioning before Tests
7 Surrounding Medium
8 Electrical Apparatus
9 Procedure
10 Application of Voltage
11 Criterion of Breakdown
12 Number of Tests
13 Report
ICS 29.035.99
K 15
GB
中華人民共和國國標準
GB/T 1408.3-2016/IEC 60243-3：2013
代替GB/T 1408.3—2007
絕緣材料 電氣強度試驗方法
第3部分：1.2/50μs沖擊試驗補充要求
Insulating materials—Test methods for electric strength—
Part 3：Additional requirements for 1.2/50μs impulse tests
(IEC 60243-3：2013，Electric strength of insulating materials—
Test methods—Part 3：Additional requirements for 1.2/50 μs
impulse tests，IDT)
2016-12-13發布 2017-07-01實施
中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局
中國國家標準化管理委員會 發布
前言
GB/T 1408《絕緣材料 電氣強度試驗方法》分為以下三個部分：
——第1部分：工頻下試驗；
——第2部分：對應用直流電壓試驗的附加要求；
——第3部分：1.2/50μs沖擊試驗補充要求。
本部分為GB/T 1408的第3部分。
本部分按照GB/T 1.1—2009給出的規則起草。
本部分代替GB/T 1408.3—2007《絕緣材料電氣強度試驗方法 第3部分：1.2/50μs脈沖試驗補充要求》，與GB/T 1408.3—2007相比主要技術變化如下：
——全文將“GB/T 1408.1—2006”修改為“GB/T 1408.1—2016”；
——將全文中的“脈沖”改為“沖擊”；
——將術語中的“虛”改為“視在”(見3.3~3.6，2007年版的3.3~3.6)；
——增加了“沖擊擊穿電壓”和“耐受電壓”術語(見3.7和3.8)；
——修改了“報告內容”。
本部分使用翻譯法等同采用IEC 60243-3：2013《絕緣材料電氣強度 試驗方法 第3部分：1.2/50μs沖擊試驗補充要求》(第3版)。
本部分由中國電器工業協會提出。
本部分由全國電氣絕緣材料與絕緣系統評定標準化技術委員會(SAC/TC 301)歸口。
本部分起草單位：機械工業北京電工技術經濟研究所、嘉興市新大陸機電有限公司、佛山市順德區質量技術監督標準與編碼所、桂林電器科學研究院有限公司、北京北重汽輪電機有限責任公司。
本部分主要起草人：劉亞麗、陸云峰、陳昊、吳化軍、周到、劉暉、王先鋒、劉鳳娟。
本部分所代替標準的歷次版本發布情況為：
——GB/T 1408.3-2007。
絕緣材料 電氣強度試驗方法
第3部分：1.2/50μs沖擊試驗補充要求
1 范圍
GB/T 1408的本部分對GB/T 1408.1補充了在1.2/50μs沖擊電壓應力下，對固體絕緣材料電氣強度測定的補充要求。
2 規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 1408.1—2016 絕緣材料 電氣強度試驗方法 第1部分：工頻下試驗(IEC 60243-1：2013，IDT)
3 術語和定義
GB/T 1408.1-2016界定的術語和定義適用于本文件。
3.1
全沖擊電壓波 full impulse-voltage wave
迅速升到最大值，然后迅速回落到零的非周期性暫態電壓(見圖1)。
3.2
沖擊電壓峰值 peak value of an impulse-voltage wave
Up
電壓的最大值。
3.3
沖擊電壓波視在峰值 virtual peak value of an impulse-voltage wave
U1
從一個具有高頻振蕩或限制量級過沖的沖擊電壓波形記錄中衍生的數值。
3.4
沖擊電壓波視在電壓起始點 virtual origin of an impulse- voltage wave
O1
交點O1是一條在沖擊電壓波前端，通過0.3倍視在峰值和0.9倍視在峰值的直線與零電壓的交點。
3.5
沖擊電壓波的視在波前時間 virtual front time of an impulse- voltage wave
t1
t1 的1.67倍，其中t1是0.3倍與0.9倍峰值之間的時間間隔(t1見圖1)。
3.6
沖擊電壓波的視在半峰值時間 virtual front time to half-value
t2
視在電壓起始點O1和當電壓下降到峰值一半時與波尾交點之間的時間間隔。
3.7
沖擊擊穿電壓 impulse breakdown voltage
未擊穿情況下，沖擊波導致擊穿產生的標稱峰值電壓。
3.8
耐受電壓 withstand voltage
未引發擊穿的一組三個沖擊的最高標稱峰值電壓。
圖1 全沖擊電壓波
4 試驗的意義
當進行沖擊電壓試驗時，除GB/T 1408.1—2016第4章要求外，還應考慮以下要求。
高電壓設備常因附近閃電沖擊而遭受短暫過電壓應力，特別是在變壓器和開關設備用于電力傳送和分配系統時。在評定電力設備的可靠性時，絕緣材料耐受暫態電壓的能力顯得非常重要。
由閃電造成的暫態電壓可能是正極性或者負極性的，此時相同電極之間的對稱區域中，極性對電氣強度沒有影響。然而，如果電極是不同的，極性會有明顯的影響。用不對稱電極測試材料，測試者又對此材料沒有以往的經驗和知識時，推薦對兩種極性做對比試驗。
標準波形是一個1.2/50μs波，峰值電壓大約在1.2μs，衰減到峰值的一半大約在波形起始后50μs，這種波用來模擬一個不導致絕緣系統擊穿的閃電沖擊。
注：如果被測試的材料有明顯的電感特性，很難甚至不可能獲得一個振蕩少于5%的波形，如8.2提到的。然而，本部分給出的條款只是針對容性試樣。復雜結構的測試，例如，在復雜設備的兩線圈之間進行的測試，或者類似模型的測試，應遵照該設備的技術規范。
在多數材料的沖擊測試中，由于沖擊時間很短，介質發熱、其他熱效應和空間電荷注入的影響被減弱。這樣，沖擊測試的值比短時間交流測試的峰電壓值要高。通過沖擊電壓測試和長時間耐壓測試的對比，可以推斷出不同測試情況下某種特定材料的失效模型。
5 電極和試樣
見GB/T 1408.1—2016第5章。
6 試驗前的條件處理
見GB/T 1408.1—2016第6章。
7 周圍媒質
見GB/T 1408.1—2016第7章。
8 電氣設備
8.1 電源
施加于電極間的試驗電壓應由具有下列特點的沖擊發生器提供。
可以選擇正或負極性電壓，其中一個電極應接地。
這個沖擊發生器應能控制并調整施加于試樣上電壓的波形，使之具有1.2μs±0.36μs視在波前時間t1，50μs±10μs半峰值的視在時間t2(見圖1)。
沖擊發生器的電壓容量和能量存儲應足夠大，使得加在任意待測的試樣上的沖擊電壓波有合適的形狀，要能達到材料的擊穿電壓或規定耐壓值。
在滿足8.2的條件下，電壓的峰值即為其視在峰值。
8.2 電壓測量
采取措施記錄施加在試樣上的電壓波形，并測量電壓視在峰值，視在波前時間和半值的視在時間(誤差在±5%之內)。
如果電壓波振蕩幅值不大于峰值的5%，頻率大于0.5 MHz，得到的將是一條平均曲線，其最大幅值是視在峰值。如果振蕩的幅值過大，頻率過低，這種電壓波形在標準測試中是不能被接受的。
9 程序
見GB/T 1408.1-2016第9章。
10 施加電壓
10.1 擊穿試驗
擊穿電壓試驗與GB/T 1408.1—2016第11章一致。
采用由3個等峰值電壓波為一組的一系列上升電壓波來施加沖擊電壓。初始沖擊電壓組的峰值電壓約為預計擊穿電壓的70%。
后續組的峰值增量應是初始沖擊電壓組峰值的5%~10%，GB/T 1408.1—2016的表1是適用的。
在沖擊發生器的連續沖擊之間應有足夠的時間間隔，以便發生器充分充電，一般三倍于充電時間常數的間隔是足夠的。
連續沖擊之間應有足夠的時間間隔，以使注入的空間電荷充分散逸。對于很多材料，沖擊發生器的充電時間會最終覆蓋這個時間。對于那些空間電荷長時間滯留的材料，其時間需要在材料規范中特殊說明。如果不知道這個時間間隔，但是認為材料有可能存在長時間的空間電荷滯留，應做長的沖擊時間間隔的附加測試，以確定擊穿電壓是否有顯著的差別。
當沖擊電壓施加到兩個電壓水平而試樣不發生擊穿時，這樣的測試才是有效的，而擊穿一般發生在第三個或者后續的電壓水平。
電氣強度應基于最后一個未發生擊穿的3個一組的電壓視在峰值。擊穿電壓是下一組引起擊穿的標稱電壓。
使用不對稱電極系統時，初步測試以確定哪個電極得到較低的擊穿電壓，如果得到明顯的差距，應使用得到較低測試結果的電極。
10.2 驗證試驗
依照GB/T 1408.1—2016的第11章，在試樣上施加一組三個規定驗證電壓(視在值)沖擊波，當需要進行校準時，在驗證電壓之前將三個峰值電壓不超過驗證電壓峰值80%的沖擊施加到試樣上。
11 擊穿判斷標準
見GB/T 1408.1—2016第11章。
12 試驗次數
見GB/T 1408.1—2016第12章。
13 報告
除非另有規定，報告應包括以下內容：
a) 被試材料的完整鑒別，試樣描述和制備方法；
b) 沖擊波的極性；
c) 電氣強度中間值(單位為kV/mm)和/或擊穿電壓中間值(單位為kN)(不是用于驗證測試的擊穿電壓)；
d) 每一試樣的厚度(見GB/T 1408.1-2016的5.4)；
e) 試驗過程的周圍媒質及其特征；
f) 當電極系統非對稱時，有極性的電極系統；
g) 電氣強度的個別值(單位為kV/mm)和/或擊穿電壓(單位為kV)(不是用于驗證測試的擊穿電壓)；
h) 測試過程中，空氣或者試樣所在的其他氣體的溫度、壓力和濕度；當試樣浸在液體中進行試驗時，液體媒質的溫度；
i) 測試前的預處理條件；
j) 每個測試試樣的最初標稱峰值電壓水平；
k) 指出測試試樣的擊穿類型和位置(例如，在電極邊緣)，對每個測試試樣，最后一組三個沖擊中的哪個沖擊導致了擊穿；
l) 對于每個試樣，發生擊穿的點在電壓波形上的位置(波前、峰值或者波尾)。
