《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》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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 a2 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
2、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/T 1409-2006 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(IEC 60250；1969，MOD) GB/T 1410-2006 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法(IEC 60093:1980,IDT)GB/T 21216-2007 绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法(IEC 6162011998，IDT)IEC 60475 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
3、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 ) dielectric dissipation factor (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
4、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） dcresistivity (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
5、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
6、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
7、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 1 min，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/T 5654-2007/IEC 60247:2004当在同一试样上相继测量电容率、损耗因数
8、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 1 min 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
9、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
10、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
11、 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 2 000 V 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
12、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 50 Hz 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 45 mL。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/T 5654-2007/IEC 60247 :20041-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
13、 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 15 cm3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
14、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/T 1409-2006 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/T 1410-2006 中规定一致。5.6 测时器用于测量电化时间，准确到 0.5 s。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/T 5654-2007/IEC 60247:2004用于清洗
15、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 6080）、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最为重要的。在进行参考实验以前，清洗试验池。在连续进行例行试验时，一定要经常清洗试验池。在进行例行试验时，只要上一次测得液体的特性在规定值范围能，且上一次和这次被测液
16、体的化学类型相似，就不必清洗试验池。但下一次试验前，应在一定体积的待测样品至少冲洗三次。可使用许多种不同类型的清洗程序，只要他们已被证明是有效地。在附录 A 和附录 B 中介绍了另外清洗的程序。7.1 磷酸钠盐清洗程序完全拆卸试验池彻底的清洗所有的组件部分，并更换两次溶剂（见第 6 章）用丙酮漂洗所有部件，然后用软性擦皂和洗洁剂洗涤。用 5%的磷酸钠盐蒸馏水溶液或取水离子水溶液煮沸至 5min。然后用蒸馏水或去离子水漂洗几次。将所有部件在蒸馏水溶液或取水离子水溶液煮至少 30min。因为某些材料可能会老化，在加热 105110的烘箱充分烘干不超过 20min。干燥时间取决于整个试验池的结构通常用 60min120min 足以出去任何水分。4.2 试验池的存放 当试验池不用时，推荐使用经常试验且清洁的绝缘液体保存起来。或当试验不同液体时，用对试验池无损
