GB T 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.pdf

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1、中华人民共和国国家标准液体绝撮材料工频相对介电常数、介质损耗因敬和体积电阻率的测量Measurement of relative permittivty.delectric dissipation factor at power frequency and volume resistivity of insul ating Iiquids UDC 621.315 .615 ,621 .317.3 G/T 5654.85 本标准适用于在试验温度下呈液态的绝缘材料的相对介电常数、介质损耗因数和体积电阻率的测量飞l本方法L要用于对没有使用过的液体绝缘材料进行试验u但也适用于试验在诸如变压器rl!缆及

2、民他电气设备内的己用绝缘液体的作为例行试验时可采用如附录A所述的简化方法。本标准参照采用国际标准IEC247(1978)(绝缘液体的相对介电常数、介质损耗因数和自流咆Illl字的测量制订的巴1 定义1. 1 相对介电常数在个电容器两电极之间和周园全部只由被试绝缘材料充满时的电容与同样电极形状的真宅电容之比。1.2 介质损耗因数绝缘材料的介质损能角正切。绝缘材料的介质损耗角是外施交流电乐与它里面流过的电流之间的相角的余角1. 3 体积电阻率绝缘材料内的直流电场强度与稳态密度之商。实际t可将体积电阻率看为4个单位主Ji.丰积型的体识电阻。2 概述2. 1 相对介电常数和介质损耗因数液体绝缘材料的相

3、对介电常数和介质损耗因数很大程度上取决于试验条件.特别是温度和l施加电压的频率。相对介电常数和介质损耗因数是由介质极化和电导引起的。在王频和本方法所推荐的强度F咱损耗主要归因于液体的电导ep归因于液体内自由载流子的存在。测量值与如下因素有关:2. 1. 1 杂质试样巾含奋微量可电离的溶解杂质或肢体颗粒.会强烈地影响介质损耗因数值u肉此，测量液体的介电特性对指出电离杂质的存在很有价值。但杂质含量对相对介电常数影响较小。2. 1. 2 样品(取样和保存)取样或操作方法不适当所造成的试样污染、电极未洗净或没烘干等，均会使测试结果不可鄂L年Thl, 贮藏期问长期暴露在强光下会导致变质，使测试值增大;长

4、期暴露在潮湿环境下会增加其水含量.致使影响测量值。因此，样品必须保存在手燥、避觅处。要严格遵守取样规则，防止污染样品。为了取得1正确的测试值，应规定样品的最长存放期限。国家标准局1985-11-25发布1986斗2们实能1; ,) 1 GiT 5654 85 一一一一Z.I.3 温度介质损耗因数与绝对温度倒数成指数式关系变化。因此，需要在相当精确的温度条件下进行测量。然而，在较高温度下，介质损挺因数值会随试样JJP热及恒温时间而变化，甚毫不2日电场时也是如此。通常认为初始俏能较好地代表液体的实际状态，所以要求在强度一达到平衡时就测量损耗因数2. 1. 4 电场强度4般地说，试验电应对测试值影响

5、较小。但在A般E频电桥常用的试验电压范围内(相电于电场强度100-1000V/ mm)，电!王对介质损耗因数测试1自己有所影响。而当电场强度过高时贝IJ因电披的4次放巨:试样!汽电等原因，会造成测试值明显增大。因此，应在规定的电场强度F进行测量。2.2体和也li非体积也Pll率的测量值与如下因素有关:2.2.1 温度体和(电盹3卡与绝对温度倒数成指数式关系变化。因此需安在相当精确的温度条件下进行测量。与介质损耗闵数随试样JJu热是恒温时间的变化-样，体积电阻，草也随试样加热及恒温时间而变化。因此，也安求1:1温度达到!-衡时就j1IJ最体积电阻准。2.2.2 电场强度休积电fi率nJ受施加!的

6、电场强度的影响，为了结果酌可比性，应在规定的电场强度下进行测量。2.2.3充ttHJ|Uj如j光也时间不一样，其结果不能相比。一般规定充电时间为60s。2.2.44TIti .r.样rJ染口I盈地影响体和!电m率的视11M: 0试样，t，含有微量去电离杂质和1胶体杂质会使休职电阻率大XJ降低。同样，你彼伏态水分的#在11月5草地降低体积电阳，草。的j溶解的水只有当它接近饱和l程度时才会有UJj驳的辛UI有I, 尽管t述各因素会影响莫测母的，休积电阻率仍然是有用的指标。2 3 !i!lj自J欠f7当在同一1式样1.相继削挝相对介电常数、损耗时数和体帜电阳率时，交流测量总应在!气流测E以前进行。交

7、流i!ti撮之后阙电极应短路1min后边t!JfH测bt体和l咆Jl啦。3仪器3.1 相对介也常放和损耗因数的i贝IH二仪器对r刷使用，可用具育介顷惯耗囚数的分辨J均11)，的交流(拟)屯挤。但最仔阳)j吁i式恃f包容为l以IpFt时真匍10 )分辨为的电桥。3.2 体识Iti11.:U的洲fE仪器1史11j具千f10一Q以上分辨心的高阻i才旦E其他仪器测泣。iJi!l!过仪器引起的测ii去￥应保iJl一在2()%以fo 3.3 rt植业杆、J一电极1年能)白菜测量苦相对介电常数、介)员损耗肉数和休积电阻率。当进行精密测量时应使用三端电极杯。三端j电极怀里甸足以后军航测量电悦的保护电悦。通常-

8、gi线屏蔽i二接到保护电悦。如使用二峨电极杯iOOl)壤休积电阻率时，应以JE测量咆版与高压电极IJ的绝缘电n至少是被测液体电阻的100倍。1, iJ样，在交流下测量介质损足I均数时也应有枉!肢的比1自洗净烘干后的空杯损耗因数应接近零。电极杯_;应符合以下要求:a. 电极怀能容易地拆流所有苓件.能最新装自1;rfu不致明显地改变空杯的电容。它淄应能放在-. 个合适的亘54j刽或烘箱内，并能以IJ量内电极的温度。b. 用来制造电极杯的材料应无气孔、能给受所要求的温度。电极|同的同轴度应不受幅度变化的影响。与iJJ主液体接触的电极表面粗糙吱应不低于RaO.161川口，使之容易泊洗。f试验期间掖休平

9、.11HJLF GB/T 5654 85 极之间应无化学作用。电极也不受清洗剂的影响。由不锈钢制造的电极对试验所有类型的绝缘液体都是良仔的。不应用铝及其合金做电极杯，因为它们会被碱性的洗净齐IJ腐蚀。注:电般在面k电镶水如俨种金属制的f。但表面镀金、镇茹饨，只要镀得好并保持无损也可满意地使用。在殷钢t穰键是良仔的，井有低的热膨胀的优鼠。也育采用在黄锅上被镇戎金和在不锈钢上镶锦的。用来支撑电极的问休绝缘材料应具有低的损花园数、高的电阻率和足够的机械强度。，这些团体绝缘材料不应吸收试验液体以及请洗剂，也不与它们发生物理化学作用。注:通常认白烟mfj英是什远的绝缘材刺。1L:端i电悦11甘.IiJ使

10、用高师i陶瓷。C. 引线应使用屏蔽导线。为了抵抗外部电磁场的二1俨扰，在电极外面要加l一层接地的屏蔽套。满足七述要求的电被杯均可使用。可用于低粘度液体及施加电压不高于2000V的三端电椒怀实例示于下阁u最好拙。干种类型的液体用，个电极杯。3. 试验丰白试验箱应能保持温度在规定值的士o.5C以内。它可以由强制通风的烘箱或能控制温度并带有支撵电极杯的袖码箱或加热套组成。试验箱应有连接电极杯的屏蔽线。电植且料、fZf助于地同接地了的箱壳绝缘。3.5 玻璃器具采用ti1棚li1玻璃做的普通化学玻璃器具。用于1到注试样的所在玻璃器具应接第5章规忘洗净并充分地干燥。3.6 1卡时器用以测量充电时间。其准确

11、到0.55Q4 清洗用溶剂m Ji古洗电极杯的目HlJ至少符合上飞!v纯要求并贮存在棕色的玻璃瓶里。桶1在溶齐IJ应经过滤后贮ff在棕包的玻璃瓶煌。t手尖袖手口佳油通常用蛇类溶剂清洗，直u溶剂汽油、J二l:Ii皖、吓!苯、油画盖等。真他类液体可应用合适的榕剂。5 清洗电极杯视til1l介电性能时，对电极杯的消洗是最为重娶的。lJSl;)(J绝缘液体对极微小污染的影响都极为敏感。因此必须严格峻照下述方法要jft进行ga. 325k拆卸电极杯。b. 彻底洗涤所有组成零件，更换二次溶剂。C. 先用1剧，然后用软性擦皂或洗净剂洗涤之。磨料顿粒和j磨擦41作不应损伤金属表面粗糙度。d. 用5%的铺酸纳蒸

12、筒水路液煮沸至少5mn，然后用蒸馈水洗几次。e. 用蒸饿水煮沸1h 0 f. 在105-110C的烘箱r11烘f各零件60-90min。g. f江饭洗j争后，不要用于直接接触它们的表面，并注意将零件放置在清j占的面上，不要使其受潮气或灰尘的污染。注使iH证;州时bZ技草苦，陆防燃烧和对人体的毒性。6 取样路:样时，应饺被试液体的取样方法标准进行，务必保证样品不致污染雯潮。样品应在容器1:封、这光保存，谨防受潮。样品存放时间应尽可能矩，一般不得凶过两个星期。除有特殊要求外，在试验前不再经过滤、F燥等处理。b:;:-; GB!T 5654 85 7 试样准备1.1 将盛有样品的容器放在试验室内。试

13、验室空气应洁净，相对湿度不超过70%。7.2 倾斜容器并缓慢旋转使样品均匀。打开容器口，用干净的无绒布或细滤纸擦净容器口。倒出一点液体样品冲洗容器口表面。然后将所需试样倒入带盖的锥形烧瓶中。1.3 将盛有试样的锥形烧瓶放人烘箱内使试样加热到扭过要求的试验温度5-lOC，在此温度下保持的时间不应越过1ho 8 试样注入电极杯8.1 装配电极杯(此时电极怀还是热的)，注意不要用手直接接触电极或绝缘表面，并将装配好的电极杯放到比规定的试验温度高5-10(:的加热箱里。注z为了检驰电极是否洁净F燥，通常此时要测量空电极的介质损在因数(陇1f近零)，并记录空怀电容。8.2 当内电极温度坦过试验温度时迅速

14、取出电极杯，并将内电极提出(不要让它直接接触任何表面)。将份加热过的试样注满电极杯，剩余的加热过的试样放!烘箱原位。放入内电极，并两次抬起和放F内电极以涮洗电极杯。再取出内电板，倒掉涮洗液并立即用第二份加热过的试样再注人电极怀。8.3 装好电极杯，并把它放入符合试验温度的试验箱中，接好电路，并保证在15min以内达到温度予衡。f主=沟rt果tE在15mn内达到平悔.首先要选悸仔试样、电恒杯及试验箱预热温度，而且要迅速地完成8.2、8.3条两步操作。迅速操作不但可防li电极过分冷却，也可避免灰尘敬粒在电极怀的温润面k聚集。 试验温度本试验方法适合于在较宽的温度范围内试验绝缘掖休。除非被试液体的规

15、范另有规定，一般试验在90C下进行。10 介质损耗因数(tg)的测量10.1 试验电压试验采用50Hz电山。电压值由被试液体的规范而定。通常，可根据测试仪器的件质及被试液体的安求在电场强度为0.03-1 kV/mm之间选悔。但必须注意电场强度对测试值有影响。因此，用不同电!玉测试得到的结果不可互比。10.2 ll最10.2.1 试样注入电极杯后络lSmin，内电极温度与所要求的试验温度之差应不大于士1C，此时开始测量介质损耗因数。注意，仅在测量时施加电压。由于加热时间对测量值有影响，因此应尽快完成测量。10.2.2 测量完后立即倒出第一份试样，并将第二份试样注人电极杯进行测量。操作过程同第-次

16、(B.不必再涮洗)。两次读数之间的差别不应大于0.0001加上两个值中较大-个的25%。10.2.3 如果不能满足上述重复性要求，继续对试样进行测量，宣到相邻两次读数之差不超过0.0001b日两个值中较大一个的25%为止。此时测得的结果才认为有放。n，喧复测量可以在同样咽式的另一个电极怀巾进行.(旦真重复性必须符合t述妻求。10.3 报告取两次离制。量中较小的-个值作为液休样品的介质损耗因数。报告11还应包恬:a. 电极怀类型和以空气为介质时的电容，b. 试验电压反电极问隙，c . 试验温度， ;,1 1 G/T 5654 85 d. 测量次数及每个结果。11 相对介电常数(e，)的测量通常相

17、对介电常数与介质损耗因数的测量是同时进行的。11.1 当用设计很好的并预先校正过的三端电极怀肘sC. -.二.(1) r C且式中，C.-在澳q量温度下有试样时电极杯的电容，pF J C.-在测量温度下空电极杯的电容，pF 0 11.2 当采用二端电极或没经校正的三端电极杯时z11 .2.1 首先测量干净的电极怀以干燥空气为介质的电容。然后测量装有已知相对介电常数为句的液体的电容。按F式计算电极常数C.和修正电容C =一一一-2.UH-. ( 2 ) Cep: Cg=C-C. . . . . . ( 3 ) 式中ECu-一注有已知相对介电常数为en的盼佳液的电极杯的电容，pF I C.-以空气

18、为介质的电极杯的电容，pF。11 .2.2测量含有被试液体的电极杯的电容CXICx-C. er = C. ., . ( 4 ) 11 .8 两次重复测量所得的Er值的差不应跑过较大4个值的5%。否则，继续注试样测量直到达到此重复性要求为止。此时测量才认为有纹。11.4 报告两次有效测量的平均值作为液体样品的相对介电常数。报告中还应包括:. 电极杯类型及以空气为介质的电容，b. 试验电压及电极向隙，C. 试验温度。12 体积电阻率的测量12.1 试验电压除另有规定外，直流试验电压一般选用使液体承受200-300 V / mm的电场强度。12.2 充电时间通常，充电时间为60so12.8 测量如果

19、在这试样?上已经测过损耗因数，两电极应短接1min后宣即开始测量体积电阻率。如果仅测量体积电阻率，则在电极杯注试样15min后立即开始测量。接好测量仪器和电源的连接线。电源的正极接到电极杯的外电极上。加上直流电压，在充电itlos时立即记录电阻值。f仨g也可用以电流为i庄数的仪器，但其他基本要求仍需遵守。短接电极杯两电极5min。倒掉电极怀里的液体。从样品中倒出第二个试样重复测量。用F式计算体积电阻率，单位为Q.m: 式中zR-一-测出的试样电阻值，Q I k一一空电极常数，m。G/T 5654 85 p二K.R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 5

20、 ) 当主电极常数根据以空气为介质时的电极材、电容按下式计算sK二0.113C.，pF .( 6 ) 两次读数之差不应扭过两值中较高个的35%。否则，继续对试样进行测量。直到相邻两个读数之差不超过两值中较高一个的35%为止。此时试验才算有效。12. 报告两次有效测量的较高一个值作为样品的体积电阻率。报告中还应包括2a. 电极怀类型和空电极常数sb. 试验电压及电极间隙，C. 测量次数及每个结果， 试验温度。636 5 4 G/T 5654 . 85 三端电极杯实例1一绝缘，2 离比电极;3测量电极;4-.保护电极;5-一温度计孔日:FA.l 概要G/T 5654-85 附录A液体绝缘材料的介质

21、损耗因娥和体积电阻率例行试验的简化方法(补充件)当确定在电气设备中运行的绝缘液体以及未使用过的绝缘液体的介质损耗因数和体积电阻率是否比某些规定值更坏时，可采用此简化方法。本附录中所述的试验方法的精确度要比正文所叙述的方法低，但用它可较快地测量，而且具有仍然可以接受的精确度。A.2 电极杯仍可使用jE文中所述之电极杯。也可使用平板三端电极杯。平板三端电极杯的实例示于下图。最好一种类型的材料用个电极杯。平板三端电极杯实例1 测量电极，2一绝缘，3保护电极s4一高压电极，5绝缘A.3试验箱试验箱为能保持电极杯有足够均匀的试验温度的强制通风的烘箱、加热套或油浴箱。它能使电极杯内电极的温度与试验要求的温

22、度差不通过2Co不可用块热板加热，闵为它会使电极杯内温度差太大而导致不可靠的结果。I :i(l GB/T 5654 85 A.4 试验温度当试样温度在规定温度的土2C之内时就可以进行测量。A.5 清洗电极杯当不能使用正文第5章所述的清洗方法时，为了获得重复性好而合理的试验结果，采用下述方法清洗:A. 5. 1 超声波清洗法a. 拆卸电极杯。b. 用溶剂冲洗所有零件。c. 在超声波清洗器中用肥皂水将零件振荡20min;取出零件，用自来水及蒸馆水清洗之3再用蒸馆水振荡20miooA. 5. 2 溶剂清洗法a. 拆卸电极杯。b. 用溶剂彻底洗涤所有零件，更换二次溶剂。 先用丙隔，再用热自来水洗涤所有

23、零件。接着用蒸馆水清洗。A. 5. 3 清洗后的零件放jilJl05110C的烘箱中充分烘干约6090mtnA. 5. 4 当试验一组同类没有使用过的液体样品时，只要上A次试验过的样品的性能优于待测泊的规定值，可使用同一电极杯而无需中间清洗。如果试验过的前一样品的性能值劣子待测泊的规定值，则在做下一个试验之前必须清洗电极杯。A.6 试样准备、试样注入电极杯和测量应按正文第6、7章取样和存放样品。按第7、8章准备顶热试样，并将其注入电极杯p装好电极杯，放入试验箱中接好电路待15mino内电极温度与所要求的试验温度之差应为士2C。此时开始测量。对于粘度较低的液体也可以在室温下将液体试样注入未加热的

24、电极杯中，然后加热带试样的电极杯。从起始加热到液体达到试验温度应不超过lh。接好试验电路，当内电极温度与所要求的试验温度之差为士2C时进行测量。当电极杯顺序使用于不同试样时，虽然每次试验之间无需中途清洗，但总要用下次被测试样注满电极杯冲洗三次。巳老化的液体在高温加热或保存时要特别小心，以免进一步氧化。关T悬浮的外来物质的影响，可用孔径为5151m的多孔性融熔过滤器过滤前及过滤后的试样做试验的结果来判断。当同A试样上相继做交直流测量时，交流测量总是在直流测量以前进行。每批样品中只要取民个试样。附加说明:本标准由全国绝缘材料标准技术委员会提出和归口。本标准由桂林电器科学研究所、上海炼油厂、上海树脂)、西安热工研究所等单位组成的工作组起草。本标准主要起草人袁明珍。付19