GB T 16935.4-2011 低压系统内设备的绝缘配合.第4部分：高频电压应力考虑事项.pdf

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1、ICS 29. 120 K 30 道昌和国国家标准11: -、中华人民GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 低压系统内设备的绝缘配合第4部分:高频电压应力考虑事项Insulation coordination for equipment within low-voltage systems Part 4: Consideration of high-frequency voltage stress CIEC 60664-4: 2005 , IDT) 2011-12-30发布2012-05-01实施量生码1坊f为中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标

2、准化管理委员会发布GB/T 16935.4一2011/IEC60664-4: 2005 目次前言.1 引言.II 1 范围.2 规范性引用文件-3 术语和定义.4 电气间隙.5 爬电距离6 固体绝缘7 高频试验98 非正弦电压附录A(资料性附录)高频电压下电气间隙的绝缘特性附录B(资料性附录)高频电压下爬电距离的绝缘特性18附录c(资料性附录)高频电压下固体绝缘的绝缘特性21附录D(规范性附录)高频电压下的绝缘试验.27 附录E(资料性附录)非正弦高频电压作用下的绝缘特性u附录F(资料性附录)绝缘尺寸确定程序框图u参考文献. . . . . . 45 GB/T 16935.4-20门/IEC6

3、0664-4: 2005 目。吕GB/T 16935(低压系统内设备的绝缘配合分为以下4个部分:第1部分:原理、要求和试验;一一第3部分:利用涂层、罐封和模压进行防污保护;一一第4部分:高频电压应力考虑事项;一一第5部分:不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法。本部分是GB/T16935的第4部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用IEC60664-4: 2005(低压系统内设备的绝缘配合第4部分:高频电压应力考虑事项。本部分应与GB/T16935.1-2008 (低压系统内设备的绝缘配合第1部分:原理、要求和试验(IEC 60664-1: 200

4、7 , IDT)及GB/T16935.5-2008 (低压系统内设备的绝缘配合第5部分:不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法)(IEC 60664-5: 2007 ，IDT)配合使用。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国低压设备绝缘配合标准化技术委员会(SAC/TC417)归口。本部分起草单位:上海电器科学研究院。本部分主要起草人:章建兵、包革、吴庆云。I GB/T 16935.4-2011月EC60664-4: 2005 引低压设备内也可产生较高的电压应力。低压设备电压频率通常情况下为50/60Hz，但在某些情况下，低压系统中可存在较高的电压频率(400Hz)或较低的频率(162

5、/3 Hz)及直流电压。一个更特殊的情况是大功率射频发送器。这类设备的开发使得针对射频条件下设备的绝缘耐受能力的研究得以较早地开展，然而伴之而来的高频电压应力问题则未得到足够重视。当前，频率超过30kHz的高频工作电压越来越频繁地被应用到低压设备中，对于兆赫兹级别的高频电压的应用也将逐步展开。这些高频电压常常不是正弦波形。为了微缩电气部件，并获得设计的高效，需要将绝缘尺寸降至很小的范围，从而对固体绝缘造成很高的电压应力。电压频率增高的同时，局部放电对绝缘材料性能造成的退化效应也愈明显，两者大致成正比关系。从而，在高电压频率情况下局部放电对绝缘尺寸的影响远较工频情况下显著。随着电压频率的越来越高

6、及绝缘尺寸的越来越小，且未来这种情况会愈发加剧，为保证操作人员安全及设备的可靠性，由频率高至100MHz的高频电压形成的电压应力应纳入低压设备绝缘配合的考虑事项之中。本部分概括总结了有关高频绝缘应力的一些最为重要的数据，并阐释高频绝缘应力对绝缘材料及其尺寸的影响，规定了电气间隙、爬电距离及固体绝缘的数据。本部分亦给出了有关高频应力的试验方法。H G/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 1 范围低压系统内设备的绝缘配合第4部分:高频电压应力考虑事项GB/T 16935的本部分按电气设备的性能标准规定了电气设备的电气间隙、爬电距离及固体绝缘的要求。本部分包含了有关绝

7、缘配合的电气试验方法。本部分规定的最小电气间隙的值不适用于存在离子化气体的情况，针对该情况的特殊要求将由相关技术委员会规定。本部分适用于低压设备内耐受高频电压应力的基本绝缘、附加绝缘及加强绝缘。本部分中的绝缘尺寸数据直接适用于基本绝缘;对于加强绝缘，IEC60664-1中给出的附加要求适用;本部分适用于基波频率在30kHz至10MHz范围之内的任意类型的周期电压作用条件下的电气间隙、爬电距离及固体绝缘尺寸的确定。本部分应与IEC60664-1或IEC60664-5配合使用。通过上述三项标准的配合使用，可使得IEC 60664-1及IEC60664-5的电压频率限值提高至30kHz以上。在电压频

8、率超过30kHz时，本部分也适用于IEC60664-3及对类型1的保护。对于类型2的保护仍在考虑之中。注1:频率范围超过10MHz的尺寸数据在考虑之中。注2:本部分未考虑对主电路的高频放射。在设备的正常使用过程中，一般认为放射到主电路上的高频电压所形成的干扰与绝缘应力相比可忽略，故可不予考虑。本部分适用于应用在海拔不超过2000m环境中、额定电压不超过交流1000V的电器设备。本部分不适用于以下场合z一一在液态环境中;一除空气外的其余气体环境中;一在压缩空气中。注3:在电器设备的内部电路中可能会存在更高的电压。注4:用于海拔超过2000m场合的要求可从IEC60664-1附录A的表A.2中给出

9、。本部分旨在为负责各种不同电器设备标准的技术委员会提供指导，以协调各设备的相关要求，使得在规定空气中的电气间隙、爬电距离及固体绝缘时可达到绝缘配合的目的。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用f本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。IEC 60112: 2003 固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法(Method for determining the comparative and the proof tracking indices of solid insulatin

10、g materials under moist conditions) IEC 60664-1 :1 992 低压系统内设备的绝缘配合第1部分:原理、要求和试验(Insulationcoordi nation for equipment within low-voltage systems-Part 1: Principles, requirements and tests) (Amend ment 1 (2000)、(Amendment2 (2002) IEC 60664-5: 2003 低压系统内设备的绝缘配合第5部分:不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法CInsulationcoo

11、rdination for equipment within low-voltage systems-Part 5: A compre hensive method for determining clearances and creepage distances equal to or less than 2 mm) 1 GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 IEC指南104:1997安全性出版物的起草方法及基础或族安全性出版物的使用方法(Theprepa ration of safety publications and the use of basic

12、 safety publications and group safety publications) 3 术语和定义IEC 60664-1中给出的术语和定义以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1 近似均匀电场approximately homogeneous field 当某一电场的频率超过30kHz，且其导电部分的弯曲半径大于等于电气间隙的20%，则该电场被视为近似均匀电场。3.2 非均匀电场inhomogeneous field 当某一电场的频率超过30kHz，且其导电部分的弯曲半径小于电气间隙的20%，则该电场被视为非均匀电场。3.3 Upeak 跨接在绝缘层两端的任一类型的周期性峰

13、值电压的峰值。3.4 f国飞电气间隙的击穿电压开始下降时的临界电压频率。3.5 fmin 电气间隙的击穿电压的下降幅度达到最大时的电压频率。3.6 局部版电电压PD-voltage 局部放电起始电压以及局部放电熄灭电压U，的统称。3. 7 电场强度electrical fiJerl strength 单位长度上的电压梯度，通常表示为kV/mm，记为E。4 电气间醋4. 1 一般条件本条适用于暴露于空气中的电气间隙。用以确定尺寸的数据仅在海拔2000m及以下适用。若海拔超过2000m，则IEC60664-1中表A.2的海拔修正系数适用。4.2 基本信息按照附录A.1给出的基本信息，如果周期性电压

14、相关，则电气间隙的耐受能力仅受电压频率影响(见IEC60664-1或IEC60664-5中3.1. 1. 2)。可按IEC60664-1或IEC60664-5中3.1. 1. 1确定瞬时过电压下的尺寸。4.3 均匀及近似均匀电场4.3. 1 近似均匀电场的条件当一个电场的频率超过30kHz，且其传导部分的弯曲半径大于或等于电气间隙的20%，则视该电2 GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 场为近似均匀电场。4.3.2 击穿特性的试验数据附录A.2.1给出以下结论，击穿电压出现下降的临界频率fcrit取决于电气间隙的值，它们之间具有如下关系:0.2 !crit

15、 : vdMHz . ( 1 ) 式中:d 电气间隙单位为毫米(mm)。附录A2.1给出的在均匀电场条件下的试验数据显示z对比于50/60Hz时的值击穿电压的最大下降幅度可达20%。击穿电压下降幅度最大时的频率记作fmin。注:为适应本部分，图A.l描述的fmin设为3MHz. 4.3.3 确定均匀电场及近似均匀电场条件下电气间隐尺寸暴露于空气中的大气压下均匀电场电气间隙的绝缘特性与频率之间的关系可概括如下:一一当电场频率大于fcrit时，击穿电压随频率增大而下降，击穿电压的最大下降幅度为20%; 击穿电压在频率为fmin时达到最小。若频率超过fmin后继续增大，则击穿电压会随之上升，并可超过

16、工频击穿电压。上述特征也适用于近似均匀电场。确定均匀电场电气间隙尺寸可依据IEC60664-1表F.7中的情况B的数值或IEC60664-5中的表3的数值;若采用上述数值需按IEC60664-1或IEC60664-5中4.1.1的要求进行耐受试验。确定近似均匀电场电气间隙尺寸的依据为IEC60664-1表F.7中的情况A的数值或IEC60664-5 中的表3中的数值;采用上述数值不需进行耐受试验。但其导电部分的弯曲半径需大于或等于电气间隙的20%。以下为两种确定电气间隙尺寸的方法:1.若元需进行精确判定，则可按照IEC60664-1中表F.7及IEC60664-3中表5要求，保证电气间隙在本部

17、分频率范围内具备耐受规定电压125%的能力。2.若需精确判定，则za) 若电压频率低于!crit(见公式(1)，则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求，使得电气间隙具备耐受规定电压100%的能力。b) 若电压频率高于fmin则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求，使得电气间隙具备耐受规定电压125%的能力。c) 若电压频率f介于fcrit及fmin之间，则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求使得电气间隙在(100% + !二车X25%)X!. . . . . . , ， 0 e 0_. ( 2 ) fmin一!

18、cri下具备耐受规定电压的能力。为获取临界频率fcrit的值，首先将电气间隙按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3设为规定耐受电压100%下的值。然后再比较电压频率与fcrit之间的大小关系，确定上述a)、b)、c)三种情况哪种适用。由于fcrit的估算值受所获电气间隙值大小的影响，从而可能需要进行二次重复估算。注:有关尺寸确定的进一步信息见附录F.4.4 非均匀电场4.4. 1 非均匀电场的条件电场频率超过30kHz，且其传导部分的弯曲半径小于电气间隙的20%，则视该电场为非均匀电场。GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 4.4.2 局

19、部放电和击穿特性的试验数据对于非均匀电场，fcrit可由公式。)近似获取。在电场频率大于fcrit情况下，非均匀电场频率对击穿电压的影响远较均匀电场显著。相比于工频情况，击穿电压值的下降幅度可达50%。在非均匀电场条件下，局部放电现象必然要在电压尚未达到击穿电压之前出现。频繁重复的放电现象会造成绝缘性能的迅速下降，从而应当保证电气间隙的尺寸足够大以防止局部放电现象的发生。试验数据在附录A.2. 2中给出。4.4.3 确定非均匀电场条件下电气间隙尺寸当电压频率值低于fcrit时(见式(1)，电气间隙的大小应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3耐受规定电压的100%确定。当电

20、压频率大于或等于fcrit时，确定尺寸应考虑电压频率的影响。由于瞬时过电压可触发局部放电，不应由任何稳态电压使得局部放电持续进行(见IEC60664-1中4.1.2.的，在尺寸的确定过程中应使用局部放电熄灭电压。图1给出相关的数据及限值曲线(见注)。注1:在定尺寸时，附录人2.2中的数据适用。100 10 / L -户川-7# J v / / / ./ / v / / f l/ EE毛0.1 0.01 0 0.2 O. 4 O. 6 O. 8 1 1. 2 u/kV(峰值)十测hl值;*定尺寸值.1. 4 1. 6 1. 8 2 注:d为电气间隙。图1确定非均匀电场条件下空气中大气压下的电气间

21、隙(点面电极，5m半径)以避免局部放电(电气间隙注1mm)或击穿(电气间隐d品，应通过式(3)插值来求得某一特定厚度d所对应的电场强度(见图3)。6.3 E=(272+1叫川m. ( 3 ) 注1:若电场强度偏移量不超过电场强度平均值的20%则认为该电场为近似均匀。阳、怀、. 、气、忏卜、10 (EEMA)hh0.1 0.01 10 dlmm 0.1 注:E为场强。按式(3)确定固体绝缘尺寸所允许的电场强度在确定固体绝缘尺寸时，若使用到电场强度的数值，则电场必须为近似均匀分布，且不存在空洞或气隙。如果场强无法用上述公式计算(电场分布不均匀)或峰值大于式(3)或图(3)中的数值，或电场中的空洞或

22、气隙元法消除，或电压频率大于10MHz，则应进行高频电压局部放电试验或耐受试验。如考虑短时应力则进行耐受试验，若需考虑长期应力则进行局部放电试验，试验按IEC60664-1中3.3.3.2.2进行。图3GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 7 高频试验7. 1 基本要求下列试验在所施加的电压频率下进行:一一通过高频交流电压试验验证电气间隙和固体绝缘的短时介电强度;一一验证高频电压达到稳态时有元局部放电现象发生。由于高频情况下存在较大的电容性负载，高频试验主要是针对元器件及设备模块进行。若需对成套设备进行附加高频试验，则可按IEC60664-1中的4.1.2的

23、要求在工频电压下进行。7.2 试验电压源附录D.1给出了有关了试验电压源的要求。7.3 预处理除非技术委员会有其他规定，该试验应在一个新的试品上进行。对该试品进行温度和湿度方面的处理的目的在于1一一模拟设备正常工作时的最严酷条件;一一暴露设备在正常条件下没有出现的缺陷。IEC 60664-1中4.1.2.1所描述的预处理方法也适用于高频试验。7.4 高频击穿试验本试验与工频高压试验相类似(见IEC60664-1中4.1. 2. 3)。7.4. 1 试验方法高频耐受能力受设备温度及环境条件影响，故试验应在设备正常工作中可能遇到的最严酷条件下进行，包括由设备正常操作所引起的温升状况。试验持续时间为

24、1mino 7.4.2 试验结果在试验持续过程中不应发生击穿现象。试验结束后，试样表面不应留有肉眼可见的损伤(烧痕、溶化等。7.5 高频局部肢电试验7.5. 1 一般考虑IEC 60270描述了局部放电试验的一般方法。对于低压设备的局部放电试验，见IEC60664-1的4. 1. 2. 4及附录C适用，但对于高频电压的局部放电试验，则应按本部分对试验工具和试验方法进行修改。为了将试样受损降至最低，局部放电试验应当按严格的程序来进行，试验电压应在局部放电起始电压范围之内。应规定局部放电最低水平(通常低于10pC)，以确定失效标准。鉴于局部放电熄灭电压较难准确确定，且受其他因素如温度和湿度影响，而

25、这些因素在试验中经常被忽略，局部放电熄灭电压应包含一个安全系数Fl二1.2，局部放电熄灭电压数值应为该系数与周期性峰值电压最大值的乘积(见IEC 60664-1中4.1.2. 4);对于加强绝缘，因其需考虑更多危险，故其局部放电熄灭电压需再乘上一个安全系数几=1.250 (见IEC60664-1的4.1.2.的9 G/T 16935.4-20 11/IEC 60664-4 :2005 局部放电试验主要是针对元器件进行的。但也可对成套设备进行试验，在此情况下，对局部放电源的定位较为困难，测定的局部放电等级为有关装置内位置的函数。在型式试验中，局部放电试验主要检查绝缘系统的设计是否适当、绝缘材料的

26、选择是否合理、制造过程是否规范。这些试验在设备设计过程中也可发挥作用。通过进行抽样和常规检查，可以对整个制造过程进行检查，这对保证产品质量具有重要作用。由于试验中施加高频试验电压，因此要求用导电性外壳将受试系统屏蔽起来以避免与附近其他电子系统相互干扰，一般来说这种屏蔽措施在局部放电测量中足以满足干扰等级要求。7.5.2 试验方法鉴于试样在高频电压条件下极易受损，应尽可能快地提高试验电压，并避免造成试验电压跃变。高频局部放电试验中的噪声等级通常显著高出工频试验中的噪声等级。7.5.3 试验设备在高频电压条件下测定局部放电比在普通条件下困难，因为试验电压和局部放电信号在频谱上会有重叠，这需要恰当的

27、办法加以分离(滤波)。因为试验电压的频率值变动范围很大，故需使用调谐超窄带滤波器。这些措波器的中心频率应调至试验电压的频率。将非正弦试验电压信号从局部放电信号中分离出来尤为困难，故本部分不推荐此类试验。在测定局部放电强度时，使用数字存储示波器并结合一个带阻滤波器以抑制高频试验电压。附录D.2展示了几个高频电压条件下局部放电试验电路的例子。局部放电检测由具有快速抽样数字存储示波器的数字集成器完成。7.5.4 试验电路局部放电测定是通过检测局部放电电流实现的。将一个测量电阻Rm与试品串联。将此电阻两端的压降跨过一个带阻滤波器随加到一个具有高带宽(至少100MHz)的数字存储示波器的一条通道上，如此

28、连同由集总元件组成的试验电路，可获取60MHz的总带宽。由带阻滤波器去除馈至试样的电容性电流产生的压降。运用此方法可实现5pC的局部放电灵敏度。使用高频电压仪来测量高频试验电压，波形则可使用数字存储示波器的第二通道测得。有关试验电路的详细内容见附录D.2.2。7.5.5 试验电路要求的带宽在以下的分析中，试验电路具备一级低通传输特性(PTj特性)，即其低端截断频率为零，高端截断频率为(3dB)儿，其高端截断频率与其带宽相等。附录D.2.2阐述了有关试验电路可能的谐振点及低端截断频率的考虑。7.5.5. 1 解析局部放电脉冲所需的最小带宽对于高频试验电压，必须预计局部放电脉冲的高重复率。局部放电

29、脉冲的解析度必须足够大以避脉冲交叠，鉴于此仅可使用宽带测量装置。这和IEC60664-1在工频电压条件下给出的建议不同。局部放电测量电路的最小带宽应不小于局部放电脉冲频率以避免脉冲交叠。这是避免局部放电脉冲波形重叠的最低要求。若测量电路的高端截断频率fc五倍于局部放电脉冲，则认为此截断频率足够大，见附录D.2. 2. 2.1。7.5.5.2 分析局部放电脉冲所需最小带宽若需对局部放电脉冲菁、进行分析，并对局部放电之来源的空隙的形状及大小进行分析，则需要更大10 GB/T 16935.4-2011/IEC 60664-4 :2005 的带宽，见附录D.2. 2. 2. 20 7.5.6 试验电路

30、的布置试验电路应合理布置以避免局部放电脉冲交叠而且宜具备一些分析局部放电波形的能力，上述的布置需要对试验电路进行一些分析，见附录D.2. 20 7.5.6. 1 试验电路对传输特性的影响若要使局部放电脉冲的重现率足够大，则试验电路应具有近似非周期响应，高端截断频率Ic应尽可能高，详见附录D.2. 2. 3. 3. 10 为获取试验电路的非周期响应，试验线路的电感Lw和藕合电容器的电感LCK之和L应限定为:L=Lw 十LCKRm2C L一其中:Rm为局部放电电流的测量阻抗，有效电容C为:其中:C3为试验样品的电容。C= _C3CK 一-C3 +CK 在此情况下，高端截断频率Ic可通过将试验电路简

31、化为一个RC电路近似得出:而低端截断频率则为零。7.5.6.2 辑合电容对传输特性的影响fc=-2RmC . ( 4 ) . ( 5 ) . ( 6 ) . ( 7 ) 附录D.2.2.3.45阐述了搞合电容CK的大小对试验电路传输特性的影响。结果显示该影响作用很明显。不应选用电容比试验样品电容C3小的搞合电容器。藕合电容器电容过小会减弱测量信号，从而影响到测量结果，同时局部放电试验电路的灵敏度也会受影响。此外选用小电容的藕合电容器时可导致测量信号的异变。从附录D.2. 2. 3. 4中可以看出捐合电容的最小电容CK=C3，如有可能，应使得CK注lOXC30藕合电容的实际值应为上述数值及要得到

32、试验电路非周期响应所需要的电容数值(见7.5.6.1 式(5)之间的较大值。7.6 试验结果举例低压设备的许多元器件已进行了高频电压试验，其中大部分试验数据尚未公开。附录D.3给出了一些一般性的试验结果。8 非正弦电压8. 1 基本考虑本部分主要考虑正弦高频电压对绝缘尺寸及试验的影响。然而在许多实际场合中，实际的电压应力与正弦电压应力相差很大。具有各种不同波形的周期性脉冲可在许多场合下出现。在此情况下，有必要对脉冲波形进行谐波分析，并解析出相关的正弦频率。以下各章节未考虑电压波形对绕阻绝缘间电压分布的影响。11 GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 8.2

33、周期性脉冲电压图4给出了此类电压波形的一个示例。再现峰值电压工作电压工作电压再现峰值电压图4周期脉冲电压(见IEC60664-1) 8.3 谐波分析附录E.2给出了对具有不同波形的周期性脉冲电压的谐波分析。在任一情况下，频谱均由基波确定。基波与最重要的三次谐披之间的关系不因所考虑的脉冲畸变而受到较大影响。即使叠加一个较强的振荡电压，上述关系也不会有较大改变。由此，则可针对脉冲电压的基波频率设计和试验电气间隙、爬电距离及同体绝缘，而其非正弦电压部分的峰值则可通过调整基波的幅度至峰值加以考虑。8.4 确定绝缘参数的步骤与试验在确定电气间隙尺寸时，非正弦电压的峰值及峰值电压的重现频率是相关的。在确定

34、电气间隙的过程中，可将非正弦电压等效为一个具有相同的峰值电压及频率的正弦电压，若波峰电压与波谷电压不相等，则取其中较大者为峰值电压。由于在尺寸确定过程中，局部放电与击穿是两个相关因素，确定爬电距离时，上述结论同样适用。在确定固体绝缘时，如6.3所述，一般要进行高频高压试验。在8.3的谐波分析中可以得出非正弦电压的基波幅度远大于三次谐波的幅度，即使脉冲波形具有很大的周期性峰值仍如此。从而在高频高压试验中，正弦试验电压的幅度应为非正弦电压原始波形的峰值及其一次谐波幅度之间的较大值，其频率一般取非正弦电压的基波频率。若电压频率最高不超过10MHz，且电场近似均匀，固体绝缘层间不存在任何空洞或气隙，则

35、可用6.3中的尺寸确定方法替代高频试验。12 GB/T 16935.4-20门/IEC60664-4: 2005 附录A(资料性附录)高频电压下电气间醋的绝缘特性A.1 电气间隙的击穿概念电气间隙击穿的持续时间通常小于1问。在此时间段内，工频交流电压的幅度几乎为常数(如频率为50Hz的情况下，其幅度在1ffiS的时间内保持在其峰值99%的范围以内)。因而在电气间隙的击穿过程中，电压峰值触发击穿。对于本部分范围的电气间隙，交流和直流击穿电压一致。在更高频率情况下，在电气间隙击穿过程中应考虑电压从其峰值上跌落甚至极性发生反转所产生的影响。这使得击穿电压有所上升。到目前为止，击穿起始时所形成的离子(

36、通常为正离子)所构成的效应未纳入考虑。这些离子在正弦波形的波峰处生成，在下半个波形时间段内，这些离子具有充足的时间游离到电极中。不过在电气间隙较大或高频电压情况下，在离子从电气间隙中撤出之前，极性可能己发生反转。这可能会造成静电场的畸变并降低击穿电压。在气压为0.1MPa情况下，离子的平均速率u大致为:v=6 X 102旦5 在正弦波的波峰到零点的时间间隔内，离子移动的距离5为v s=巫了.( A.1 ) .( A.2 ) 当频率f=50Hz时，S的值为1.91 ffio因此，在工频情况下这只会对很大的电气间隙产生影响。然而，若频率曾至千赫兹级别时，这种效应对于较小的电气间隙也会产生影响。上述

37、两种效应的叠加形成的典型弧线可得出一个针对确定频率fmin(这个频率处于3MHz的数量级之内)的最小击穿电压。A.2 试验数据A. 2.1 均匀及近似均匀电场分布对于均匀电场分布下的电气间隙，击穿电压Ub如图A.13J所述。若电压频率数量级在25MHz 之内，则击穿电压与在50Hz状况下几乎一致。从图中还可看出电气间隙的值对于击穿电压有重要影响。相对于当前电压频率，击穿电压随着频率增大首次出现下降时的频段具有重要意义。该频段位于3M数量级内，图A.24J对该频段给出了更详尽的描述。该数据与本部分涉及的范围相关。研究结果表明，在均匀电场下，高频击穿电压相比电压频率为50/60Hz时击穿电压的最大

38、下降幅度为20%。在大气压为0.1MPa时击穿电压首次下降时的临界频率fcrit2J取决于电气间隙的值:0.2 fcrit -函f7MHz.(A. 3) 从图A.2中给出的附加曲线中可以看出，试验数据相对于式A.3中的临界频率值有所偏离。这是由于试验数据不完整，其精确性未得到验证。式A.3通常用于电气间隙的确定。13 GB/T 16935.4-20 11/IEC 60664-4: 2005 、h 、11 卜-t-卜、i 阳、_l -,. 卜、 / 忏-，.卜._，_卜、h、也r-t-h、-1-.4 卜-严飞飞/ 忏-._t-I-T-I-l-. 阳、W J r-+-t-卜-冒_,_ v r-+-

39、r-. 、由伊队俨/吨 -16 10 14 12 6 4 2 8 (副誓言AD0 0.01 100 000 d=0.5 mm,+d=1 mm,*d= 1. 5 mm,6d=2 mm，兴d=2.5mm,+d=3 mm，合d=3.5mm,.d=4 mm. 10 000 1 000 100 11kHz 10 0.1 说明:Ub为击穿电压;d为电气间隙。均匀电场条件下空气中大气压下的高频击穿特性，频率范围50Hz-25 MHz3 图A.114 GB/T 16935.4-2011月EC60664-4: 2005 民飞1飞!. 同| 问-问1 阳、崎rl 1 r-嗣同T、 队r-飞.、l-、 同-怜|L

40、?、严-怜、.阳k |哀飞+ 16 12 8 10 6 4 14 2 (姻誓言且已10 000 10 11kHz +d=0.5 mm;女d=1mm; -8-d=l. 5 mm;提d=2mm;+d=2. 5 mm;企d=3mm; .d=3. 5 mm; .d=4 mm; 制=4.5mm; .d=5 mm;申公式(A3).1 000 100 0.1 0 0.01 注:Ub为击穿电压;d为电气间隙。均匀电场条件下空气中大气压下的高频击穿特性，频率范围50Hz-2. 5 MHz 4J 图A.2非均匀电场分布在非均匀电场条件下，若电压超过局部放电起始电压，则在高频电压应力作用下可用肉眼在针头处观测到较强

41、的发光现象。若电压继续上升，则会形成一个细微的通道开始向逆向电极(平面)延伸，并导致击穿，从而致使针头损坏，如图A.3所示。在非均匀电场条件下，fcrit仍可从式A.3中近似得出。在电压频率大于fcrit时，频率对击穿电压的影响远比均匀电场状况下显著。击穿电压的下降幅度相对于50Hz时可超过50%。15 A.2.2 GB/T 16935.4-20门/IEC60664-4: 2005 图A.3击穿后(上)与击穿前(下)针头的对比近期，针对空气中大气压下非均匀间隙(点面)的局部放电起始电压进行了详细的测量5J6J。测量中使用尖端电极树型针COgura)，其半径为5.30m和100m;或一种符合IS

42、078647J CB. Braun) 的单通道排管，其有效半径为5m;后者通常称作BB型针。一般说来可以通过使用针型电极来模拟非均匀电场条件，条件是针型电极的有效长度为电气间隙的三倍左右8J。从而有效长度近似为20mm的BB型针电极所适用的最大电气间隙为7mmo 图A.46J中的比较测定法在电压频率为100kHz的条件下进行，结果表明树型针COgura，30m，5m)和BB型针(约5m)的表现状态没有大的差异。图A.4中较低的击穿低压值由BB型针测得。故一般使用的定尺寸数据都出自BB型针测试。2.5 2 . _ _.-4 .-斗岳-二_.; 1. 5 噜i(剧唱盘)0.5 。0.5 1. 5

43、2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5. 5 6 d/mm 女30m:.sm:接BB.注:Ui为局部放电起始电压;d为电气间隙。图A.4空气中的具有不同点半径的点面电极在大气压下的局部放电的起始电压，频率f=100 kHz6J 由于局部放电熄灭电压容易再现，应对这个值进行规定。局部放电熄灭电压的值与绝缘参数的确定有关，局部放电现象的产生可由瞬时过电压引发，且不应在任何稳态电压下持续(见1EC60664-1中4. 1. 2. 4)。16 GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 图A.56J给出的是在频率为460kHz时测得的局部放电熄灭电压及击穿电压的值。击

44、穿电压试验受试验电压源所能供给的最大试验电压所限。3 - -旷v -司It- J v r- / 2.5 2 是吕1. 5 擎.皿-. 1 D 0.5 00 0.5 1 1. 5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 dfmm 女Ujl叫+Ub/kV.。注:d为电气间隙;U，为局部放电熄灭电压;Ub为击穿电压。图A.5空气中点面电极(BB型针)在大气压下的局部放电熄灭电压和击穿电压，电压频率f=460kHz6J 2. 5 2 - -_.国_, / l-以 J / 1. 5 (时申誓言己0.5 000.511.522.533.544.555.566.57 df

45、mm 犬马/kV;+Ub/kVo 注:d为电气间隙;U，为局部放电熄灭电压;Ub为击穿电压。图A.6空气中点面电极(BB型针)在大气压下的局部放电熄灭电压和击穿电压，电压频率f=1 MHz6J 图A.6给出的是在频率为1MHz时测得的局部放电熄灭电压及击穿电压的值6J。对于小于1 mm的电气间隙，局部放电起始电压和击穿电压几乎相等，故在这种情况下元法区分局部放电和击穿。当电压频率达到3MHz时，试验的进行受到了较大的限制，试验结果只能提供一些假设性的数据，而这些数据和频率为1MHz时的数值几乎相同。因此在本部分范围内图6中的数据被认为与尺寸确定有关。应当注意的是局部放电起始电压的测得值在一定程

46、度上受试验电压的上升速率影响。17 GB/T 16935.4-20门/IEC60664-4: 2005 附录B(资料性附录)高频电压下爬电距离的绝缘特性B.1 爬电距离的耐受特性在IEC60664-1中，在确定爬电距离的过程中只考虑电痕化。然而最近的研究数据9J显示，这仅适用于某些严酷环境，尤其是在所使用的材料对电痕化不具备抵抗力的情况下(见IEC60112)。在某些较有利的环境条件下，电痕化现象对爬电距离的确定没有太太影响，特别是在当爬电距离小于2mm时，绝缘材料表面上的击穿电压的值可因环境污染而降低，从而必须考虑环境污染对确定爬电距离的影响(见IEC60664-5)。若污染程度较轻，且爬电

47、距离较小，则绝缘材料表面的击穿电压与爬电距离大小的确定有关，而对击穿电压的大小有影响的电压频率也应加以考虑。B.2 试验条件图B.1给出了用于测定小爬电距离的耐受特性的试验样品。表B.1列出了用于试验的材料。印制导体按标准的制造工艺敷在面板上。样品表面清洁且无涂层。每块样板上具有15个测量点，这些测量点位于平行的导体之间。图B.1同时给出了电极间距离的标称值。试验过程中测定局部放电电压和击穿电压。4 mm 图B.1用于测定不超过6.3mm的爬电距离的局部放电电压及耐受电压的试验样晶18 GB/T 16935.4-2011 /IEC 60664-4: 2005 试验中用到的材料材料分类材料描述B 环氧玻璃薄片FR4C 聚醋树脂(热固树脂)，型号:802D 盼隆树脂型号31.5 E 环氧玻璃薄片FR4外夜聚酷亚胶薄膜G 聚醋层压塑料GPOIII H 三聚氧胶树脂型号150表B.1测定局部放电电压及击穿电压时，将试验电压的上升速率设定为300V /s左右，以保证试验样品绝缘性能在试验过程中不发生显著的退化。如电压上升速率过小(如10V/s)，且电压频率较高，则在试验过程中基础材料可能会受损，这将导致测得的击穿电压值比实际值小10%左右。试验数据图B.2和图B.36J给出了试验结果(更详尽