液体绝缘材料相对电容率介质损耗因数和直流电阻率的测量.docx

液体绝缘材料相对电容率介质损耗因数和直流电阻率的测量.docx

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液体绝缘材料相对电容率介质损耗因数和直流电阻率的测量

液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量

1范围

  本标准规定了在试验温度下液体绝缘材料的介质损耗因数、相对电容率和直流电阻率的测量方法。

  本标准主要是对未使用过的液体做参考性试验，但也适用于在运行中的变压器、电缆和其他电工设备中的液体。

然而，本标准只适用于单相液体，当做例行测量时可以采用简化方法和附录c所述的方法。

    对于非碳氢化合物绝缘液体，则要求采用其他清洗方法a

2规范性引用文件

    下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

   GB/T1409-2006固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法（IEC60250；1969，MOD） 

   GB/T1410-2006  固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法（IEC60093:

1980,IDT）

   GB/T21216-2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法（IEC6162011998，IDT）

   IEC60475液体电介质取样方法

3术语和定义

    下列术语和定义适用于本标准。

 3.1

    （相对）电容率 permittirrity（relattve）

    绝缘材料的相对电容率是一电容器的两电极周围和两电极之间均充满该绝缘材料时所具有的电容量 

与同样电极结构在真空中的电容量

之比。

    用该电极在空气中的电容量

代替

，对于测量相对电容率具有足够的精确度。

 3.2

    介质损耗因数（tan

）  dielectricdissipationfactor（tan

）

    绝缘材料的介质损耗因数（tan

）是损耗角的正切．

    当电容器的介质仅由一种绝缘材料组成时，损耗角是指外施电压与由此引起的电流之间的相位差偏离

/2的弧度。

    注：

实际应用中．tan

测得值低于0.005时，tan

和功率因数（PF）基本上相同．可用一个简单的换算公式将两者进行换算，功率因数是损耗角的正弦，功率因数和介质损耗因数之间的关系可表达为下式：

    …………………………………

（1）

  式中；

 PF——功率因数；

 tan

——介质损耗因数。

3.3

    直流电阻率（体积） d．c．resistivity（volume）

    绝缘材料的体积电阻率是在材料内的直流电场强度与稳态电流密度的比值。

    注；电阻率的单位是欧姆米（

m）．

4概述

    电容率、tan

和电阻率，无论是单一还是全部，都是绝缘液体的固有质量和污染程度的重要指标。

这些参数都可用于解释所要求的介电特性发生偏离的原因，也可解释其对于使用该液体的设备所产生的潜在影响。

4.1  电容率和介质损耗因数tan

   电气绝缘液体的电容率和介质损耗因数（tan

）在相当大程度上取决于试验条件，特别是温度和施加电压频率，电容率和介质损耗因数是介质极化和材料电导的度量。

   在工频和足够高的温度下，与本方法推荐的一样，损耗刻仅归于液体的电导。

即归因于液体中自由载流子的存在。

因此，测量高纯净绝缘液体的介电性质，对判断电离杂质的存在很有价值。

   介质损耗与测量频率成反比，且随介质的粘度的变化而变化。

试验电压值对测量损耗因数影响不大，但是，应考虑到高的电场强度会引起电级的二次效应、介质发热、放电等影响。

    较大的杂质所引起的的电容率的变化相对较小，而其介质损耗则强烈地手极小量的可电离溶解杂质或胶状颗粒影响。

某些液体有较大的极性，所以对杂质的敏感性较之碳氢化合物液体要强的多。

因此在操作时要比碳氢化合物液体更应小心。

通常认为初始值能较好地代表液体的实际状态，所以更希望在一达到温度平衡时就测量介质损耗因数，介质损耗因数对温度的变化很敏感，通常是随温度的增加成指数式的增大，因此需要在足够精确地温度条件下进行测量。

下面所述的方法使试样温度在很短的时间内带到与试验池平衡。

4.2电阻率

   用本标准的方法测得的电阻率通常并不是真正的电阻率。

当施加直流电压后，由于电荷迁移，将使液体起始特性随时间变化。

真正大电阻率只有在低电压下且在刚施加电压后才可得到。

本标准使用比较高的电压且经较长时间，因此其结果通常是与GB/T21215-2007所得到的不同。

    本标准中液体的电阻率测量结果与试验条件有关，柱要有：

   a）温度

    电阻率对温度的变化特别敏感，是按1/K指数变化。

因此需要在足够精确地温度条件下进行测量。

 b）  电场强度的值

  给定试样的电阻率可受施加电场强度的影响。

为了获得可比的结果，应在近似相等的电压梯度下进行测量，并应在相同极性下进行，此时应注明其梯度值和极性。

 c）电化时间

  当施加直流电压时，由于电荷向两电极迁移，流经试样的电流将逐渐减少到一极限值。

一般规定电化时间为1min，不同的电化时间可导致试验结果明显不同[某些高粘度的液体可能需要相当长的电化时间（见l4.2）]。

4.3测量次序

    将直流电压施加在试样上，会改变其随后测量的工频tan

的结果。

GB/T5654-2007/IEC60247:

2004

    当在同一试样上相继测量电容率、损耗因数和电阻率时，工频下测量应在对试样施加直流电压以前进行。

工频试验后，应将两电极短路1min后再开始测量电阻率。

4.4导致错误结果的因素

    虽然只有严重污染才会影响电容率。

但微量的污染却能强烈地影响tan

和电阻率。

    不可靠的结果通常是由于不适当的取样或处理试样所造成的污染、由未洗净试验池或吸收了水份，特别是存在不溶解的水份所引起。

    在贮藏期间长久暴露在强光线下会导致电介质劣化，采用所推荐液体样品贮存和运输以及试验池的结构和净化的标准化程序，可使由污染引起的误差减至最小。

5仪器

5.1试验池

    同一试验池可用来测量电容率、介质损耗因数和直流电阻率。

适合于这些用途的试验池应符合如下要求。

5.1.1试验池应设计成能容易拆洗所有的部件，并易于重新装配而不致明显地改变空池的电容量。

同时试验池还应能在所要求的恒定温度下使用，并提供以所需精确度来测量和控制液体温度的方法。

外加热的炉（或浴）或内部电加热的试验池都可以使用。

5.1.2用来制造试验池的材料应是元气孔的，并能经受所要求的温度，电极的中心对准应不受温度变化的影响。

5.1.3与被试液体接触的电极表面应抛光如镜面，以便清洗容易。

液体和电极之间应没有相互的化学作用，它们也不应受清洗材料的影响。

用不锈钢制造的试验池（电极）对试验所有类型的绝缘液体都是适用的，不应使用铝和铝合金做电极，因为它们会被碱性的洗净剂腐蚀。

    注：

通常在表面上电镀不如一种金属制成的电极好．但表面镀金、镍或铑，只要镀得好并保持完好无损也可满意地使用，殷钢镀铑电极较好且具有较低热膨胀的优点．也可采用在黄铜上镀镍或金和在不锈钢上饺镍的电极．

5.1.4用来支撑电极的固体绝缘材料应具有较低的介质损耗因数和较高的电阻率，这些固体绝缘材料不应吸收参照液体、被试液体以及清洗材料，也不应受它们的影响。

    注；通常认为熔融石英是用作试验池合适的绝缘材料，由于普通金属和石英的线膨胀系数不同，它们接合面之间需要具有充分的径向间踪．但应注意到这间隙会减小电极间距的精度．

5.1.5保护电极和测量电极之间横跨液面及固体绝缘材料的距离应足够大，以便能承受施加的试验电压。

5.1.6符合5.1.1到5.1.5要求的任何试验池均可使用，用于低黏度液体和施加电压不超过2000V的试验池见图1—图5。

    三端试验池提供了足以屏蔽测量电极的有效保护电极系统。

当进行极精密的电容率测量时应选择三端试验池。

在这种测量中，如有必要，还要求加上一个可拆卸的特殊屏蔽环，并与连接测量电极和电桥的同轴电缆的外层导体（屏蔽）相连接（见图2）。

  在用两端试验池时，引线屏蔽层通常是接到保护电极的。

为了防止屏蔽层同任何其他表面接触，应将它牢牢地夹在电缆的绝缘层上。

当用这样的试验池测量电阻率时，空池的绝缘撑环的电阻至少是被测液体电阻的100倍。

同样，在交流下测量介质损耗因数也应有相应的比值。

  对于较好的绝缘液体，可能由于绝缘撑环附加的损耗而改变测量值。

为此，建议使用在两电极间无任何固体绝缘材料支撑的试验池，这样的空试验池的损耗因数在50Hz时应低于10-6。

    为了使与液体接触表面的污染影响减到最小，建议采用具有电极表面面积与液体体积之比小的试验池，例如小于5/cm。

3-石英垫圈；

4-石英垫圈；

5-液体最低水平线；

6-内电极；

7-外电极．

注1：

液体容量约45mL。

注；：

所有与液体接触的面均应抛光．

图1 测量液体用三端试验池示图

单位为毫米

GB/T5654-2007/IEC60247:

2004

1-屏蔽电缆；

2-可移动的屏蔽罩（不锈钢）；

3-内电极环；

4-保护环；

5-外电极．

图2图1试验池的屏蔽示图

1-充液玻璃管；

2-排气玻璃管；

3-保护电极；

4-测温元件管；

5-测量电极；

6—箍紧联接环；

7-高压电极，

图3试验池的装配图

1-绝缘材料；

2-温度计插孔

3-过剩液体的两个流出口；

4-间隙．

注：

注满试验池的液体盘：

约15cm3．

图4测量液体用两端试验池示图

   1-不锈钢容器；

   2-外电极

   3-内电极

   4-篮子

   5一电气联接用的BNC（裸镍铬）插头

   6-测温护套

图5测量低损耗介电液体用的试验池示图

5.2试验箱

  试验箱应能保持其温度不超过规定值的士1℃，并有连接试验池的屏蔽线，试验池应完全与试验箱接地外壳绝缘。

5.3玻璃器皿

  应采用由硼硅玻璃做的普通化学玻璃器皿，例如；烧杯、量筒、滴管等，且用于操作试样的所有玻璃器皿至少都应按第6章规定的标准清洗并仔细干燥。

5.4电容率和损耗因数的测量仪器

    只要其测置精度和分辨率适合予被试样品，可采用任何交流电容和介质损耗因数测量仪器。

    交流电容电桥及试验线路的示例与GB/T1409-2006中规定一致。

5.5直流电阻率的测量仪器

    只要其精度和分辨率适合于被试样品，可采用任何仪器。

合适的仪器和试!

线路与GB/T1410-2006中规定一致。

5.6测时器

    用于测量电化时间，准确到0.5s。

5.7安全措施

    危险警示——应确保设备的安全装置正常运行．

6清洗用溶剂

GB/T5654-2007/IEC60247:

2004

  用于清洗试验池的溶剂应至少是符合工业纯要求的，其对试验结果应无影响，溶剂应贮存在棕色的玻璃瓶里。

  如果溶剂是以桶装交货的，应过滤，过滤后的溶剂应贮存在具有标记的茶色玻璃瓶里。

  烃类溶剂，例如汽油（沸点60℃～80℃）、正庚烷、环已烷和甲苯，对清洗烃类油是合适的。

对于有机酯液体，推荐用酒精清洗，对于硅液体，则用甲苯清洗。

其他的绝缘液体，可能需要专用的溶剂清洗。

7 清洗试验池

由于绝缘液体对极微小的污染的影响都极为敏感，因此测量介电性能时试验池的清洗是