【国家标准(GB)】 绝缘液体 测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法

ICS29.035.10
中华人民共和国国家标准
GB/T21216-—2007/IEC61620：1998绝缘液体
测量电导和电容确定介质损耗
因数的试验方法
Insulating liguids--Determination of the dielectric dissipation factorby measurement of the conductance and capacitanceTest method（IEC61620：1998,IDT)
2007-12-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码肪伪
中国国家标准化管理委员会
2008-05-20实施
中华人民共和国
国家标准
绝缘液体
测量电导和电客确定介质损耗
因数的试验方法
GB/T21216—2007/IEC61620:1998*
中国标准出版社出版发行
北京复兴门外三里河北街16号
邮政编码：100045
网址spc.net.cn
电话：68523946
68517548
中国标准出版社秦皇岛印刷厂印剧各地新华书店经销
开本880×12301/16印张1字数25千字2008年4月第一版2008年4月第一次印刷*
书号：155066：1-30927定价16.00元如有印装差错
由本社发行中心调换
版权专有侵权必究
举报电话：（010)68533533
GB/T21216—2007/IEC61620：1998本标准等同采用IEC61620：1998《绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法》（英文版）。
为便于使用，本标准与IEC61620：1998相比，做了下列编辑性修改：删除了国际标准的“前言”；
用小数点符号‘代替小数点符号‘，；b)
用“V/mm\代替\Vmm-1”“S/m\代替“Sm-1”“kV/cm\代替“kVcm-1”；删除“规范性引用文件”中的引用标准“IEC60475液体电介质取样方法”，因为其已包含在GB/T5654-2007中。
本标准的附录A、附录B为规范性附录，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（SAC/TC51)归口。本标准起草单位：桂林电器科学研究所、西安交通大学。本标准主要起草人：王先锋、曹晓珑。本标准为首次制定。
GB/T21216-—2007/IEC61620：1998引言
只有在热力学平衡条件下测得的电导率。才可以认为是绝缘液体的一个特征参数为了满足这个要求，应避免高电场强度和/或持续电压作用，这种情况不同于GB/T5654一2007中直流电阻率的测量（电场强度可达250V/mm，充电时间为1min）。大部分电工用的液体在没有偶极损耗的情况下，其介质损耗因数tans、电导率。和相对电容率之间满足下述关系：
式中@一2元，为电源频率。
因此，通过测量tano或。都可以获得液体的电导性能。实际上，利用常规仪器测得tans后换算来的电阻率与根据GB/T5654一2007测得的直流电阻率之间有很大差异。在热力学平衡条件下测量电导率。的新仪器得到普遍的应用。这种仪器测量方便，并可获得准确的很小的。值，新仪器甚至可以在室温下测量未使用过的绝缘液体的。。Ⅱ
1范围
GB/T21216—2007/IEC61620:1998绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法
本标准介绍了一种测量绝缘液体的介质损耗因数tan的方法，该方法通过同步测量电导G和电容C后经换算得到tand，本标准适用于未使用过的绝缘液体和运行中的变压器或其他电力设备中使用的绝缘液体。
尽管本标准适用于GB/T5654一2C07中提到的所有液体，甚至是高绝缘性能液体，但该标准并不能替代GB/T5654-2007。本方法可以在工频下准确的测量小到10-的介质损耗因数，其测量范围为10-到1之间，特殊条件下可以达到200。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/T5654--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（IEC60247：2004IDT)
GB/T6379.1—2004测量方法与结果的准确度第1部分：总则与定义（ISO5725-1：1994，IDT）GB/T6379.2一2004测量方法与结果的准确度第2部分：确定标准测量方法的重复性和再现性的基本方法（ISO5725-2：1994，IDT）ISO5725-3：1994测量方法与结果的准确度第3部分：标准测量方法精密度的中间度量ISO5725-4：1994测量方法与结果的准确度第4部分：确定标准测量方法正确度的基本方法3定义
下列定义适用于本标准。
电导率conductivity
电导电流密度i与电场强度E之比的一个标量或矩阵量，其关系式为：j=E
电阻率resistivity
电导率的倒数，如下：
电阻resistance
充满液体试样的试验池的电阻为施加在该试验池上的电压U和直流电流或同相电流I的比值，1
GB/T21216—2007/IEC61620:1998如下：
在最简单的平板电极系统中，当电极面积为A、间距为L时，R=el
电导conductance
电阻的倒数，如下：
capacitance
的请验池的电容为电板的电量Q和施加在该试验池上的电压U的比值。对于平板充满液体试样的
电容器为：
其中为液体
对电容率。
介质损耗因数
ielectricdissipationfactor
介质损耗角正运
dielectric losstangent
的材料，tang是指吸收的有功功率对于正弦电压
阻R并联等效电路
其中=2元，为电源
频率。
附录C中详细的介级体电导的影响因素。4试验原理
率与无功功率的比值。在简单的电容C与电本方法是在试验池上施加交变方波电压的情况下来测量电容电流和电导电流。电容电流是在电压上升时间测量，电导电流是在电压稳定期间且在离子积累引起的电场千扰前测量。电流可以在方波电压的正、负半周期测量，并且采用多次测量来提高测量的准确度（见图1）。2
le=cdUidr
GB/T21216-—2007/IEC61620:1998R=U/R=GU
使用方波方法的工作原理
方波电压U(t)的幅值为土U，斜率为dU/dt，且周期性的翻转。在电压上升期间到下降期间的总电流为电容电流（位移电流)和电导电流之和，例如：+
I=cx(du)
电容电流Ic在U(t)的上升时间和下降时间期间测量。电导电流I在U（t)的平稳期间测量，即当U/R5仪器
本测试方法所用仪器由多个独立部件组装而成，仪器装置组成模块图如图2所示。3
GB/T21216—2007/IEC61620：1998图解：
试验池；
加热装置：
方波发生器；
测试电路；
仪表；
一记录仪。
5.1试验池
在一般情况下
另外一种在固
这种试验池可以提
图2测量装置方框图
5654一2007中推荐的三端试验池适合本测试方法。缘材料和测量电极间没有任何桥接线的试验池也适用于本方法，如图3所示。色缘性能材料测量的精确性，
图解：
封盖：
一内电极：
一外电极：
一不锈钢容器；
温度测量护套：
用于电气连接的BNC插头。
图3用于高绝缘液体的试验池示例6
GB/T21216—2007/IEC61620:1998内外电极间距离的典型值为4mm；最小距离不能小于1mm。推荐电极的使用材料为不锈钢。例如，内电极的直径为43mm，外电极的直径为51mm；电极高度为60mm；不锈钢容器的直径为65mm。尽管接触的表面依然很大，但是由于液体的总体积很大（V=200cm），所以比率×=“电极表面”“液体体积”仍然很小（x=2.6/cm），这种试验池的设计减小了与液体接触的表面污移影响。注：对于一些特殊类型的液体应该限制使用该试验池。5.2加热装置
加热装置应该满足保持测量单元在规定的温度，且误差在士1℃内的要求，该装置可以由强迫通风烘箱或恒温控制油浴配以支架构成。加热装置应具有与试验池的屏蔽电气连接。方波发生器
方波发生器应该提供
幅值：10V~1
频率：0.1Hz
波动：<1%
上升时间
F100ms
5.4测试电路
通过试验池的电导电流IR。
在每个半波的第二部分测量，并根据测量范围取多次测量的平均值。电测武电路给出
试验池的电导G
电导值的范围为
例如：当被测
试验池的电气
10-5S~2×10-14S时，最大误差必须小于2%。由电压上升期间测得的电流推导出当被测电容值的范围为10pF~1000pF时，不确定度必须小于19%
例如：一种精过少容率为6-2.电导值为2×10-S的波体，在工频50Ha下其ama-0.8×10-*。6取样
12007进行绝缘液体的样品取样，在运输和保存时注意避光根据GB/T5654
7标识
下列信息应注明：
用户或工厂；
前需要贴标识。
液体的名称（类型和等级）；
设备的名称；
取样日期和时间；
取样时的温度；
取样地点；
其他相关信息。
8试验程序
为了使介质损耗因数tans的测量准确可靠，必须遵循以下相关的规则：试验池的清洗：
试样的注入以及对试验池和试样的操作规程。5
GB/T21216—2007/1EC61620:19988.1试验池的清洗
8.1.1操作程序
根据试验池的清洁程度和被测液体的电导率大小，试验池清洗程序的复杂程度和所用时间都有所不同。
如果试验池的清洁程度未知或者有什么疑问，就需要进行试验池的清洗程序。只要被证明有效的各类清洗程序都可以使用。附录A提供了一种参考程序，适用于在两个实验室有争议的情况下使用。附录B以举例的方式介绍了一种简单实用的清洗程序。注：对于例行试验中同一批类型相同未使用过的液体试样进行连续试验时，如果所测得的试样性能参数值比规定值好，则同样的试验池可以不需清洗就可继续使用。如果不是这种情况，试验池在进行进一步试验前必须清洗。
8.1.2空试验池清洁度的检查
为了获得有意义的测试数据，空试验池的介电损耗值必须远小于被测液体。注：容器壁和电极可能会含有一些杂质，这些杂质最终可能溶解于液体中。8.1.3室温下充满待测液体的试验池清洁度的检查如果试验池非常清洁且液体的温度保持恒定，则。和tan值与时间无关，整个测试过程应该尽可能快的进行。实际上，可以在一分钟内完成，所以，对于单个试样的一次测量有足够把握获得准确值。在恒定温度下，电导率。（或者tans)有可能会随着时间增加而增大或减少，但是在注人液体两分钟内不会超过2%。在这种情况下可认为试验池足够清洁，而且在试样注入1min或更短时间内获得的第一个值可以被记录。免费标准bzxz.net
如果这样不成功，就需要再次清洗试验池，对同样的液体进行第二次取样和测试。同GB/T56542007推荐的一样，两次测量取较小值。8.1.4高于室温情况下测试试验池的检查在高温下进行测试时，首先要保证试验池中液体的温度恒定。除非试验池非常清洁，否则测试结果将和试验池如何加热到指定温度的方法有关。如果试验池非常清洁且液体的温度保持恒定，则。和tans值与时间无关。整个测试过程应该尽可能快的进行。实际上，在温度被认为达到恒定时，可尽快进行测试。所以，对于单个试样的一次测量有足够把握获得准确值。
尽管试验池中的液体保持在恒定温度下，电导率。（或者tan)仍然有可能随着时间增加而增大或减少。这种现象归结为以下几种原因：例如，高温加热可能会引起某种绝缘液体的组份变化，或者改变局部湿气含量。实际上，温度并不是恒定不变的，它的变化自然会影响到电导率α（或者tans)的变化。根据液体的性质，电导率（或者tan)总会随着温度的改变而改变，一般可以到5%/℃。因此，只有当温度波动足够小时，电导率（或者tano)变化的起因才可以确定。如果电导率。（或者tand)的变化在2min后小于2%时，电极杯被认为足够清洁，在温度被认为恒定后1min或更短时间内获得的测试值可以记录。如果电极杯不是很清洁，加热时间将影响测试结果，特别是第一个值，因为来自试验池的杂质溶解到了液体中，第一个测得的数据就需要被放弃，然后重新清洗试验池。8.2注入试样
当注人试样时，要保证周画空气中尽可能不含有易于溶解在液体中的蒸气或其他气体。电极应该完全浸在液体中。
注：试验池在不使用时，应放在干燥器内。8.3测试温度
液体的电导率和损耗因数可以在任意温度下测量。应从操作简单和节约时间的角度来考虑测试的环境温度。实际上环境温度一直在变化，所以应该6
确定一个公认的值（例如25℃士1℃）。GB/T21216-—2007/IEC61620:1998当然在更高温度下也可以进行测试（例如40℃土1℃，90℃士1℃或更高）。8.4加热方法
要使测试达到预定温度，可以采用几种不同的加热方法。加热过程所需的时间与所采用加热的方法有关，基本上在10min～60min之间。如果试验池不是足够清洁，则由杂质持续溶解而引起的电导率增加会受加热周期的影响，电导率的测量就会和加热方法有关。因此推荐试验池的加热越快越好。为达到这个目的，可以将试验池和被测液体（放在一清洁容器内）分开加热。另一种方法就是快速加热试验池中的液体。
注：将试验池和液体快速加热的方法可能导致比较明显的温度差。所以应用这种方法时，要根据被测液体的类型来证实温度的均匀性
8.5测试
将被测试样注人试验池道避免液体和试验池受到其他污染（见8.2)。按8.1.3和8.14清洁度，如果试验池足够清洁见8.1），记录值和C值。9
结果计算
结果可以根据下式计算：
式中：
单位为西门子（S)
单位为法（FD：
表示角频率，单位为弧度每秒（rad/s），o一表示所选频率，单位为赫兹（H2)注：如果被测池
式中：
测试温度下的相对电容率
表示电导，单
为西门子(S)；
表示电容，单位为法（P
已知。
表示电导率，单位为四门子每米（S/m）。10试验报告
报告应包含以下内容：
样品名称：
测试温度；
G和C的测量值；
tano的计算值。
11精确度
11.1概述
则液体的电导率可以根据下式计算CG
测试方法的精确度是指同一样品几次测量结果接近程度，GB/T6379.1—2004中规定利用重复性x和再现性R来评定精确度，计算方法由GB/T6379.2—2004，ISO5725-3：1994，ISO5725-4：1994来确定。6
GB/T21216—2007/IEC61620:1998描述绝缘液体介质损耗因数的×值和R值决定于被测液体的固有性质、是否使用过或未使用过，以及测试的温度。这些参数在tano值很小时（小于10-）被削弱，对于高绝缘性液体则受污染、处理、试验池的清洗等影响。
11.2重复性（x）
如果两次测量结果A和B为在同一实验室室温下获得，且其差值的绝对值满足下述关系，则该结果被接受：
IA-B|其中min(A,B)表示A和B中的较小值。对于未使用的绝缘液体：α=0.2；对于使用过的绝缘液体：α=0.1。11.3再现性（R）
如果两次测量结果A和B为在两个不同的实验室室温下获得，上述关系依然成立，但是α值不同。对于未使用的绝缘液体：a=0.35；对于使用过的绝缘液体：α=0.20。11.4x和R的举例
下表为在实验室间室温下对矿物绝缘油测试所得的×值和R值。表1不同条件的矿物绝缘油测试的×值和R值tang
未使用的矿物油
使用过的矿物泊1
使用过的矿物油2
1.5×10-4
1.0×10-3
1.2×10-6
3.5×10-5
1.2×10-4
0.4×10-6
0.8×10~4
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。