GB T 5654-2007 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.pdf
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1、ICS 2903599K 15 蘑亘中华人民共和国国家标准GBT 5654-2007IEC 60247:2004代替GBT 5654 1985液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数2007-12-03发布和直流电阻率的测量Insulating liquidsMeasurement of relative permittivity,dielectric dissipation factor and dcresistivity(IEC 60247:2004,IDT)2008-05-20实施宰瞀徽紫瓣訾矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅111前 言GBT 5654-2007IEC 60247:200
2、4本标准等同采用IEC 60247:2004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(英文版)。为便于使用,本标准做了下列编辑性修改。a)用小数点符号代替小数点符号,;b)“本国际标准”一词改为“本标准”;本标准代替GBT 5654 1985液体绝缘材料工频相对介电常数、介质损耗因数和体积电阻率的测量。本标准与GBT 5654-1985相比主要变化如下:a)本标准增加了“引言”及“规范性引用文件”章节;b)在直流电阻率测量中,将“试验电压使液体承受200 V300 Vmm”改为“试验电压应使液体承受250 Vram”;将电化时间“60 s”改为“60 s2 s”;将“注试样15
3、rain后开始测量”改为“不超过10 rain开始测量”;c)本标准增加了图z、图3、图4、图5。本标准的附录A、附录B、附录C为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国绝缘材料标准化技术委员会(SACTC 51)归口。本标准起草单位:桂林电器科学研究所。本标准主要起草人:王先锋。本标准历次版本发布情况为:GBT 56541985。GBT 5654-2007IEC 60247:2004引 言健康和安全:警告:本标准不涉及所有与使用有关的安全问题,使用本标准的人员有责任建立合适的健康与安全规则,并在使用之前确定受规则限制的适用范围。环境:本标准会导致产生某些绝缘液体、化学品、使用过
4、的样品容器和油污染固体等问题,对这些物品的处置应按相关法规进行,以减少对环境的影响和危害,并应作好一切预防措施以防止这些液体因遗弃而污染环境。1范围GBT 5654-2007IEC 60247:2004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。2规范性引用文件下列文件中的条
5、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。GBT 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)GBT 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)GBT 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 61620:19
6、98,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。31(相对)电容率permittivity(relative)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c。与同样电极结构在真空中的电容量c0之比。用该电极在空气中的电容量c。代替C0,对于测量相对电容率具有足够的精确度。32介质损耗因数(ta硒)dielectric dissipation factor(tanS)绝缘材料的介质损耗因数(ta时)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
7、:实际应用中,tand测得值低于0005时,ta时和功率因数(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:PF一:竺竺: (1)1+(tan占)2】aBT 5654-20071EC 60247:2004式中:PF功率因数;tan d介质损耗因数。33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(nm)。4概述电容率、tan a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
8、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。41 电窖率和介质损耗因数(tan 6)电气绝缘液体的电容率和介质损耗因数(tan d)在相当大程度上取决于试验条件,特别是温度和施加电压的频率,电容率和介质损耗因数都是介质极化和材料电导的度量。在工频和足够高的温度下,与本方法中推荐的一样,损耗可仅归因于液体的电导,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特性,对判别电离杂质的存在很有价值。介质损耗与测量频率成反比,且随介质粘度的变化而变化。试验电压值对测量损耗因数影响不大,它通常只是受电桥的灵敏度所限制。但是,应考虑到高的电场强度
9、会引起电极的二次效应、介质发热、放电等影响。较大的杂质所引起的电容率的变化相对较小,而其介质损耗_赠强烈地受极小量的可电离溶解杂质或胶体微粒的影响。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得多。极性还导致它有较高的溶解和电离的能力,因此在操作时要比对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,所以更希望能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,通常是隧温度的增加成指数式的增大,因此需要在足够精确的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达到与试验池平衡。42电阻率用本标准的方法测得的电阻率通常并不是真正
10、的电阻率。当施加直流电压后,由于电荷迁移,将使液体的起始特性发生随时间而变化。真正的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GBT 21216-2007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,主要有:a)温度电阻率对温度的变化特别敏感,是按1K指数变化。因此需要在足够精确的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
11、逐渐减少到一极限值。一般规定电化时间为1 rain,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142)。43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 d的结果。,GBT 5654-2007IEC 60247:2004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真流电压以前进行。工频试验后,应将两电极短路1 rain后再开始测量电阻率。44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 8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
12、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51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。511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。512用来制造试验池的材料应是无气孔的,并能经受所要求的温度,电极的中心对准应不受温度变
13、化的影响。513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镀锦的电极。514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
14、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隙。但应注意到这间隙会减小电极间距的精度。515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。516符合511刭515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z 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,
15、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50 Hz时应低于10。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5cm。GBT 5654-20071EC 60247:200441提升把手;2保护环;3石英垫圈;4石英垫圈;
16、5液体最低水平线;6内电极;7外电极。注1:渡体容量约45 mL。注2: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GBT 5654-2007IEC 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试验池的屏蔽示图5一T,0:l|i|:r、r;llGBT 5654-2007IEC 60247;20046l 。萨j,皆学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GBT 5654-2007IEC 60247:20041绝缘材料;2温度计插孔;3过剩液体的两个流出口;
17、4间脓。注:注满试验池的液体量:约15 cm3。图4测量液体用两端试验池示图单位为毫米7GBT 5654-2007IEC 60247:20041不锈钢容器;2外电极;3内电极;4盖子;5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52试验箱试验箱应能保持其温度不超过规定值的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。53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。54 电容率和损耗因数的测量仪器只要其测量精度和分辨率适合于被试样品,可采用任何
18、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GBT 1409-2006中规定一致。55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。合适的仪器和试验线路与GBT 1410-2006中规定一致。56测时器用于测量电化时间,准确到05 s。57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GBT 5654-2007IEC 60247:2004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6080)
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