【国家标准(GB)】 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

中华人民共和国国家标准
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Measurement of relati ve permlttivity , dlelectricdisslpatlon factor at power frequency and volumeresist vity of insulatiag IlquldsUDC 621.315
. 615 : 621
.317.3
GB 5654—86
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本方法主要用于对没有使用过的液体绝缘材料进行试验。但也适用于试验在诸如变压器。电缆及其他电气设备内的已用绝缘液体。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1EC247（1978）《绝缘液体的相对介电常数、介质损耗因数和直流电阻率的测量》制订的。
1定义
1.1相对介电常数
在一个电容器两电极之间和周阔全部只由被试绝缘材料充满时的电容与冏样电极形状的真空电容之比。
1.2介质损耗因数
绝缘材料的介质损耗角正切。
绝缘材料的介质损耗角是外施交流电压与它里面流过的电流之间的相角的余角。1.3体积电阻率
绝缘材料内的真流电场强度与稳态密度之商。实际上可将体积电阻率看为一个单位立方体积里的体积电阻。
2概述
2.1相对介电常数和介质损耗凶数液体绝缘材料的相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。在工频和本方法所推荐的温度下，损耗主要归因于液体的电导即归因于液体内月由载流子的存在。测量值与如下因素有关：2.1.1杂质
试样中含有微鼠可电离的溶解杂质或胶体颗粒，会强烈地影响介质损耗因数值。因此：測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靠。样品裁期间长期暴露在强光下会导致变质，使测试值增大；长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，样品必须保存在干燥、避光处。要严格遵守取样规则，防止污染样品。为了取得正确的测试值，应规定样品的最长存放期限。国家标准局1985-11-25发布
1986-12-01实施
2.1.8温度
GB 5654 --85
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，介质损耗因数值会随试样加热及恒温时间而变化，甚至不加电场时也是如此。通常认为初始值能较好地代表液体的实际状态，所以要求在温度一达到平衡时就测量损耗因数。2.1.4电场强度
一般地说，试验电压对测试值影响较小。但在一般工频电桥常用的试验电压范图内（相当于电场强度100~1000V/mm），电压对介质损耗因数测试值已有所影响。而当电场强度过高时则因电极的二次效应、试样放电等原因，会造成测试值明显增大。因此，应在规定的电场强度下进行测量。2.2体积电阻率
体积电阻率的测量值与如下因素有关：2.2.1温度
体积电阻率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。与介质损耗因数随试样加热及恒温时间的变化样，体积电阻率也随试样加热及恒温时间而变化。因此，也要求当温度一达到平衡时就测鼠体积电阻率。2.2.2电场强度
体积电阻率可受施加的电场强度的影响，为了结果的可比性，应在规定的电场强度下进行测量。2.2.3充电时间
如充电时间不一样，其结果不能相比。一般规定充电时间为60s。2.2.4杂质
试样污染可严重地影响体积电阻率的测最。试样中含有微量电离杂质和胶体杂质会使体积电阻率大为降低。同样，弥散状态水分的存在明显地降低体积电阻率。而溶解的水只有当它接近饱和程度时才会有明显的影响。
尽管上述各因素会影响其测值，体积电阻率仍然尼-一有用的指标。2.3测量次序
当在同一试样上相继测量相对介电常数、损耗因数和体积电阻率时，交流测量总应在直流测量以前进行。交流测量之后两电极应短路1min后立即开始测量体积电阻率。3仪器
3.1相对介电常数和损耗因数的测量仪器对丁规使用，可用具有介质损耗因数的分辨力为10-的变流（工频）电桥。但最好采用当试样电容为100pF时具有10-5分辨力的电桥。3.2体积电附率的测量仪器
使用具有10152以上分辨力的高阻计或其他仪器测量。测量仪器引起的测量误差应保证在20%以3.3电极坏
同-电极杯能用来测置相对介电带数、介质损耗因数和体积电阻率。当进行精密测量时应使用三端电极杯。三端电极杯里有足以屏蔽测最电极的保扩电极。通常引线屏蔽层接到保护电极。如使用二端电极杯测量休积电阻率时，应保证测量电极与商压电极间的绝缘电阻全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时也应有相应的比值。洗净烘干后的空杯损耗因数应接近零。电极杯还应符合以下要求：
a：电极杯能容易地拆洗所有零件，能重新装配而不致明显地改变空杯的电容。它还应能放在一个合适的恒温溶或烘箱内，并能测量内电极的温度。b，用来制造自极杯的材料应无气孔、能经受所要求的温度。电极间的同轴度应不受温接变化的影响。与试验液体接触的电极表面粗糙度应不低于Ra0.16μm，使之容易清洗。在试验期间液体和电GB5654—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好的。不应用铝及其合金做电极杯，因为它们会被碱性的洗净剂腐蚀。注：电极表面上电不如一种金置制的好。但表面镀金。镍或，只要得好井保持无报也可满意地使用。在钢上辨是良好的，并有低的热膨胀的优点。也有采用在黄铜上镀镍或金和在不锈钢上键镍的。用来支撑电极的战体绝缘材料应具有低的损耗因数、高的电阻率和足够的机械强度。这紫固体绝缘材料不应吸收试验液体以及清洗剂，也不与它们发生物理化学作用。注：通带认为融熔石英是合适的绝缘材料。在三端电极中也可使用高频陶瓷。心，，引线应使用屏蔽导线。为了抵抗外部电磁场的十扰，在电极外面要加--层接地的屏蔽套。满足上述要求的电极杯均可使用。可用于低粘度液体及施加电压不高于2000V的三端电极杯实例示于下图。最好测一-种类型的液体用一个电极杯。8.4试验箱
试验箱应能保持温度在规定值的土0.5℃以内。它可以由强制通风的烘箱或能控制温度并带有支撑电极杯的油浴箱或加热套组成。试验箱应有连接电极杯的屏蔽线。电极杯应很好地同接地了的箱壳绝缘。3.5玻璃器具
采用由硼硅玻璃做的普通化学玻璃器具。用于倒注试样的所有玻璃器具应按第5章规定洗净并充分地「燥。8.6计时器
用以测量充电时间。其准确到0.5s。4 清洗用溶剂
用于清洗电极杯的溶剂至少符合1.业纯要求并赋存在棕色的坡璃概里。桶装溶剂应经过滤后忙存在棕色的玻璃瓶里。
烃类袖和硅袖通常用烃类溶剂清洗，如溶剂汽油、正庚烷、甲苯，石油醚等。其他类液体可选用合适的溶剂。
5洗电极杯
测量介电性能时，对电极杯的清洗足最为重要的。因为绝缘液体对极微小污染的影响都极为敏感。因此必须严格按照下述方法要点进行：.完全拆卸电极杯。
b。御底洗涤所有组战零件，更换。次溶剂。c.先用丙酮，然后用软性擦皂或洗净剂洗涤之。磨料颗粒和磨擦动作不应损伤金属表面粗糙度。d．用5%的磷酸钠蒸馏水溶液煮沸至少5min，然后用蒸馏水洗儿次。e.用然馏水煮沸1h。
f、在105~110℃的烘箱中烘+各零件60~90min。名：电极洗净后，不要用手直接接触它们的表面，并注意将零件放置在清洁的面上，不要使其受潮气或灰尘的污染。
注：使用溶剂时应往意顾防燃烧和对人体的毒性。6取样
取样时，应按被试液体的取样方法标准避行，务必保证样品不致污染受潮。样品应在容器中密封、遮光保存，谨防受潮。样吊存放时间应尽可能短，一般不得超过两个星期。除有特殊要求外，在试验前不再经过滤、干燥等处理。7试样准备
GB565485
7.1将盛有样品的容器放在试验室内。试验室空气应洁净，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，7.3将盛有试样的锥形烧瓶放入烘箱内使试样加热到超过要求的试验温度5～10℃，在此温度下保持的时间不应超过1h。
8试样注入电极杯
8.1装配电极杯（此时电极杯还是热的》，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5一10℃的加热箱里。社：为了检验电极是否洁净干爆，通常此时要测空电极的介质损耗因数（应接近零），并记录空杯电容。8.2当内电极温度超过试验温度时迅速取出电极杯，并将内电极提出（不要让它直接接触任何表面）。将一份加热过的试样注满电极杯，剩余的加热过的试样放回烘箱原位。放人内电极，并两次抬起和放下内电极以涮洗电极杯。再取出内电极，倒掉涮洗液并立即用第二份加热过的试样再注入电极杯。8.3装好电极杯，并把它放人符合试验温度的试验箱中，接好电路，并保证在15min以内达到温度平衡。
注：为保证在15min内达到平衡，首先要选举好试样、电极杯及试验箱预热温度，而H要迅速地完成8.2、8.3条两步操作。迟速操作不但可防止电极过分冷却。也可避免灰尘微粒在电极坏的随润面案集。9试验温度
本试验方法适合于在较宽的溢度范围内试验绝缴液体。除非被试液体的规范另有规定，一般试验在90℃下进行。
10介质损耗因数（馆）的测量
10.1试验电压
试验采用50Hz电压。电压值由被试液体的规范而定。通常，可根据测试仪器的性质及被试液体的要求在电场强度为0.03～1kV/mm之间选择。但必须注意电场强度对测试值有影响。因此，用不同电压测试得到的结果不可互比。10.2量
10.2.1试样注入电极杯后经15min，内电极温度与所要求的试验温度之差应不大于±1℃，此时开始测抵介质损耗因数。注意，仪在测量时施加电压。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。操作过程同第一次（但不必再涮洗）。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，直到相邻两次读数之差不超过C.0001加两个值巾较大：个的25%为止。此时测得的结果才认为有效。注：重复测盘以在同样型式的另，个电极怀中进行，但其重复性必须符合上述要求。10.3报告
取两次有效测量叶较小的一个值作为液体样品的介质损耗因数。报告中还应包括：
a：电极杯类型和以空气为介质时的电容：b.试验电压及电极间隙：
c试验温度，
d、测量次数及每个结果。
11相对介电常数（e,）的测量
GB 5654--85
通常相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时，et
式中：C—一在测量温度下有试样时电极杯的电容，pF，C。—在测量温度下空电极杯的电容，pF。11.2当采用二端电极或没经校正的三端电极杯时(1)
11.2.1首先测干净的电极杯以干燥空气为介质的电容。然后测量装有已知相对介电带数为e，的体的电容。按下式计算电极常数C.和修正电容Cg：C.
G,=Ca-Ce
式中：C—注有已知相对介电常数为e的校准液的电极杯的电容，pF；C.—以空气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Cz：Er
11.3两次重复测量所得的值的差不应超过较大一个值的5%。否则，继续注试样测量直到达到此重复性要求为止。此时测量才认为有效。11.4报告
两次有效测量的平购值作为液体样品的相对介电常数。报告中述应包括：
8。电极杯类型及以空气为介质的电容：b．试验电压及电极间隙
c试验温度。
12体积电阻率的测量
12.1试验电正
除另有规定外，直流试验电压一般选用使液体承受200～300V/mm的电场强度。12.2充电时间
通常，充电时间为60s。
12.3测量
如果在这试样上已经测过损耗因数，两电极应短接1min后立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15nin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，在充电到60s时立即记录电阻值。
注：也可用以电流为读数的仪器，但其他基本要求仍需遵守。短接电极杯两极5min。倒掉电极杯望的液体。从样品中倒出第二个试样重复测量。用下式计算体积电阻率，单位为·m：式中：R-测出的试样电阻值，a
K-—空电极常数，m。
GB 5654-85
上t中
空电极常数根据以空气为介质时的电极杯电容按下式计算K=0.13Cg, pF
安安临
两次读数之差不应超过两值中较高一个的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12.4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：
量、电极杯类型和空电极常数；b，试验电压及电极间隙：
测量次数及每个结果；
试验温度。
GB 5654—85
三端电极杯实例
1一绝缘，2一高压电极：3测录电极；4—保护电极，5温度计孔
A.1概要
GB6654—85
附录A
液体绝缘材料的介质损耗因数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末使用过的绝缘液休的介质损耗因数和体积电阻率是否比其些规定值更坏时，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
仍可使用正文中所述之电极杯。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一个电极杯。172
平板三端电极杯实例
1一测量电极：2—绝缘：3—保扩电极：4 -高压电极，5一绝
A.8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。它能使电极坏内电极的温度与试验要求的温度差不超过2℃。不可用一块热板加热，因为它会使电极杯内温度差太大而导致不可靠的结果。A,4 试验温度
GB 5654-85
当试样温度在规定温度的± 2 ℃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。用溶剂冲洗所有等件。
c.在超声波清洗器中用肥皂水将零件振荡20min，取出零件，用自来水及蒸馏水满洗之，再用蒸馏水振荡20min。
A.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。c。先用丙酮，再用热自来水洗涤所有零件。接着用蒸馏水清洗。A.5.3清洗后的发件放到105～110℃的烘箱中充分烘干约60～90min。A.5.4当试验-组同类没有使用过的液体样品时，只要.上一次试验过的样品的性能优于待测油的规定值，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于待测油的规定值，侧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应按正文第6、7章取样和存放样品。按第7、8章准备预热试样，并将其注人电极杯。装好电极杯，放人试验箱中接好电路待15mi口。内电极温度马所要求的试验温度之差应为土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1h。接好试验电路，当内电极温度与所要求的试验温度之差为±2℃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，但总要用下一次被测试样注满电极杯冲洗三次。
已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。关于悬浮的外来物质的影响，可用孔径为5～15μm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--试样上相继做交直流测量时，交流测量总是在直流测最以前进行。每批样品巾只要取一个试样。wwW.bzxz.Net
附加说明：
本标准出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、上海树脂厂、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。
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。