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5654液体绝缘材料

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

前言

本标准等同采用IEC60247:

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GRIT5654一1985《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GB/T5654一1985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;

h）在直流电阻率测量中，将“试验电压使液体承受200V-300V/mm...…”改为“试验电压应使液体承受250V/~……”;将电化时间“50。

”改为“60。

士2s";将“注试样7.5min后开始测量”改为“不超过10min开始测量，’;

C）本标准增加了RI2,图3,图图5a

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（SAC]TC51）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:

GBIT5654一1985。

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贵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。

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侧量方法。

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一、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G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.

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，鼓励很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/T1.409一2006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（IEC64250:

1969,MOD）

GB/T1410一zoos固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法（IEC60493:

1980，IDT）

GB/T21216一2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法（IEC61620:

1998,

IDT）

IEC60475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permittivity（relativ,e）

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q之比。

用该电极在空气中的电容量氏代替q，对于侧量相对电容率具有足够的精确度。

3.

介质损耗因数（tans）dielectricdissipationfactor（tan$）

绝缘材料的介质损耗因数（tans）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π/2的弧度。

注:

实际应用中，切刀古测得值低于。

.005时，tans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:

无法识别

GS/T5654一2047/IEC60247:

2004

式中:

PF—功率因数;

tana—介质损耗因数。

3.3

直流电阻率（体积）d.c.resistivity（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（SZ·m）。

4-4.2有干扰

a）温度

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1min，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14.2）]。

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tan6的结果.

GS/T5654一2007/IEC60247:

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直流电压以前进行。

工频试验后，应将两电极短路1min后再开始测量电阻率。

4.4导致错误给果的因累

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tan6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.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属制成的电极好。

但表面镀金、镍或锗，只要镀得好并保持完好无损也可满意地使用。

殷钢镀锗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镍的电极。

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5.1.5要求的任何试验池均可使用，用于低戮度液体和施加电压不超过2000V的试验池见图I-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50Hz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

图一测量液体用三端试验池示图

图二，图l试验池的屏蔽示图

图三试验池的装配图

图五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'C，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

只要其测量精度和分辨率适合于被试样品，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Gs/T1409一2006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。

合适的仪器和试验线路与GB/T1410一2006中规定一致。

5.6N时器

用于测量电化时间，准确到0.5s。

。

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

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60'C---$0℃）、正庚烷、环已烷和甲苯，对清洗烃类油是合适的。

对于有机醋液体，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.

7-7.2干扰无法转换

8取样

用于这些试验的绝缘液体取样应按TEC60475的规定进行。

样品应在原先的容器内储存及运输，而且应避光。

9样品制备

除非被试液体的规范中另有规定，否则无需进行过滤、干燥等处理。

当需要预热试样时，在倒出足够的样品用作其他试验时，应尽可能将余下的样品在原来的样品容器里预热，此时，应考虑液体的热膨胀而留有足够的空间，以避免容器破裂。

当试样必须移到其他容器内时，这些容器应是带盖烧杯或带塞子的锥形玻璃烧瓶。

并按第章要求进行清洗。

如果必须在室温下进行试验，则应将原来样品容器放在将要进行试验的室内，直至样品达到室温。

当需在高温下进行试验而试样又不能在试验池内加热时，试样容器或辅助的容器要用塞子塞住，并保证在此容器内有合适的体积足以满足液体的热膨胀，在烘箱里把它加热到高于要求的试验温度5℃~10℃。

由于液体易氧化，因此加热时间应不超过1h,

若必须在一个单独的烘箱内加热液体，为防止污染影响，最好保证一个烘箱只用于一种类型的液体。

为了取到有代表性的试样，在取样之前，应将容器倾斜并缓慢地旋转液体几次弓以使试样均匀.用干净的无绒布擦洗容器口，并倒出一部分液体样品擦洗容器的外表面。

10条件处理及试验池充填试样

10.1试验池的条件处理

在洗净并于燥完电极后，注意不要用裸手接触它们的表面，也应注意放置试验池部件的表面要很清洁，试验池上面不要有水蒸汽或灰尘。

为了使试验池的清洗程序对随后试验的影响减到最小，很重要的一点是要对干燥清洁的试验池进行预处理。

即用下次的被试液体充满试验池两次。

对于高粘度液体，可能需要更长时间的预处理。

10.2试验池充填试样

用一部分液体试样刷洗试验池三次，然后倒出并倒掉液体。

在刷洗试验池时，若需要取出内电极，应注意防止在任何表面剩留液体，并防止尘粒聚集在试验池的浸液表面。

重新充满试样，注意防止夹带气袍。

将装有试样的试验池加热到所需试验温度，每个试验温度所需的时间取决于加热方法，通常可能在10min-60min范围.在达到所需试验温度的士1℃时，10min。

内必须开始测试。

应特别注意防止液体或试验池的各部件与任何污染源相接触.

在一种液体内不呈活性的杂质可能在另一种液体内会因杂质的迁移而呈现活性，因此最好限制一试验池只用于一种类型的液体。

应尽可能地保证周围大气中不存在影响液体质量的水蒸汽或气体。

11试验温度

这些试验方法适合于在一个很宽的a度范围内试验绝缘液体，除非在特定液体的规范中另有规定，一般试验应在90℃下进行。

12介质损耗因数（tan-）的测量

12.1试验电压

通常采用频率40Hz---62Hz的正弦电压。

施加交流电压的大小视被试液体而定，推荐电场强度

为0.03kV/mm土A~1kV/mm.

注:

通常在上述频率范周内，可用下列公式从一个频率的结果换算成另一个频率的对应值:

公式未转换

12.2测量

试验池非自动加热，当其温度达到所要求试验温度的士I℃时，应于10min内开始测量损耗因数。

在测量时施加电压。

完成初次测量后（如果需要，也包括测量电容率和电阻率时），倒出试验液体。

再用第二份试样充满试验池，操作程序和第一次相同，但省去制洗。

重复测量，两次测得的tan$值之差。

应不大于0.0001加两个值中较大的25%。

注:

只有鉴定tans值较小的产品时才需要重复侧量，例行试验不需要重复测量。

如果不满足上述要求，则继续充填试样测量，直直到相邻两次tan$测量值之差不超过0.0001加两个值中较大的25%为至，此时认为测量是有效的。

13.1有标识无法识别

13.2报告

报告有效测量的平均值作为试样的相对电容率。

报告应包括:

A）试验池的类型及以空气为介质时的电容量，

b）电场强度;

c）施加电压的频率;

d））试验温度.

14直流电阻率的测量

14.1试验电压

除非另有规定，所施加的直流试验电压应使液体承受250W~的电场强度.

14.2电化时间

通常适宜的电化时间是&0:

士2。

。

电化时间的改变可使试验结果有相当大的变化。

14.3测量

如果在该试样上已测过损耗因数，则测量电阻率之前应短接两电极60s。

如果仅测量电阻率，那么在其温度达到所需试验温度值的士1C后尽可能快地开始测量，即到温度不超过10min就开始测量。

连接电极到测量仪器，使试验池的内电极接地。

将直流电压加到外电极，在电化时间达到终点时记录电流和电压读数.

注1:

只要符合其他的一些要求（例如将试验池的椒极娜路5min.:

电场强度为250v／mm），也可用读取电阻的仪器。

将试验池的两电极短路5min.倒掉试验池里的液体，从样品中倒出第二份试样重复测量。

用下式计算电阻率:

式中:

-一一电阻率，单位为欧姆米（欧米噶·m）;

U试验电压读数，单位为伏特（V）;

I电流读数，单位为安培（A）;

x试验池常数，单位为米（m）。

往z:

x值按下式计算:

k=o.113XC.

注2:

k值按下式计算:

k=0.113XC,

式中:

Ca—以空气作为介质的试验池的电容量;

0.113-10一10-12乘以空气的介电常数的倒数.

也可使用自动计算的直接读数的仪器.相邻两次读数之差不应超过两值中较高的35%。

如果不满足该要求，则需继续充填试样测量，直到相邻两测量的电阻率值之差不超过两值中较高的35%为止。

此时则认为测量是有效的。

注3:

对每一次充满的试样进行施加极性相反电压的第二次测量，可以观察到试验池是否千净和其他现象。

必须注意到有些仪器是没有这样的反转开关的，不要用这样的仪器，以免得出有误差的结果。

14.4报告

报告有效侧量结果的平均值作为样品的电阻率。

报告应包括:

a））电场强度，

b）电化时间;

c））试验温度。

附录A

（资料性附录）

清洗试验池的另一程序举例—超声波程序法

完全拆卸试验池。

用两份溶剂（见第6章）彻底清洗所有部件。

将所有的试验池部件，包括玻璃和橡皮“0”型环，浸在合适的超声波清洁浴内的溶剂中清洁10min。

将所有部件从浴中取出，用清洁的溶剂清洗。

允许溶剂在无灰尘的环境中自然蒸发，为保证其完全蒸发，可将试验弛部件放置在已加热到

105℃一110℃的烘箱中干燥且不超过120min。

重新装配试验池时，确保不用裸手接触到任何将要浸液体的表面.

附录B

（资料性附录）

试验池的简易清洗程序举例

尽可能完全拆卸试验池.

用两份溶剂〔见第章）彻底地清洗所有部件。

首先用丙酮，然后用热自来水冲洗所有部件，接着再用蒸馏水清洗几次。

将试验池部件放置在已加热到105℃一110℃的烘箱内充分干燥，因某些材料可能老化，干燥时间

不应超过120min。

干燥时间取决于试验池的结构，通常干燥时间在60min-120min足以除去任何水份。

附录C

（资料性附录）

液体绝缘材料的介质损耗因数和电阻率例行试验的另一程序

C.I概述

当试验一组样品来确定在电气设备使用中的烃类和其他液体或未使用过的绝缘液体的介质损耗因

数和电阻率是否比某些规定值好坏时，采用该简化程序是有价值的.

该附录所述的试验方法的精确度比前面所述的试验方法低。

但它可较快地测量，且其精确度仍可以接受。

C.2试验池

改进为在替换液体时可不必打开就可使用试验池。

最好是限制一种类型的液体用一个试验池。

C.3试验箱

强迫通风的烘箱，加热套或充满抽（或甘油）的油浴箱，其能保持试验池有足够均匀的试验温度，即

所要求的温度和内电极的温度差不超过z*c。

用加热板不能满足要求，因为整个试验池的温差太大，会导致不可靠的结果。

c.试验温度

当试样的温度在规定温度的士2'C之内时就可进行铡量。

c.5清洗试验池

在按第7章叙述的清洗方法不能使用的场合，为了获得重复性和合理的试验结果，每个实验室必须制定出一种清洗试验池的方法，使得试验结果的重复性和合理性可与按照第7章更完善程序所述相符合.

在选择溶剂时应同样谨慎地按第s章规定的要点进行。

以下清洗方法通常足以满足试验烃类液体:

—尽可能全部拆卸试验池;

—用两份溶剂（见第6章）彻底地清洗所有部件;

—首先用丙酮，然后用热自来水冲洗所有部件，接着用蒸馏水清洗几次;

—将试验池部件放置在已加热到105℃一1110℃的烘箱中彻底干燥且不超过90min。

实际干燥时间取决于试验池的结构，通常60min-90min已足以除去任何潮气.

当连续试验一组同类的未用过的液体样品时，只要上一次试验过的样品的性能值优于规定值，则使用同一试验池时无需中间清洗。

如果试验池的前一样品的性能值劣于规定值，那么应在用于下一个试验之前清洗试验池。

c.6试样准备和充试样到试验池

应按第章规定的方法贮存和操作试样。

如第9章和第10章所述准备、预热未用过的液体试样，并将其倒人试验池。

允许在加热板上预热，但应连续搅拌试样，以免局部过热.

对低粘度烃类液体特别是矿物油的另一方法是在室温下将油样倒人冷的试验池，然后将其放到保

持在规定温度的加热烘箱中。

加热速度应按试验池里液体从起始加热到试验温度且不超过1h,

当试验池连续用于不同样品试验时，虽然每次试验之间无需中间清洗，但要用下一次被测的样品充满试验池，并冲洗三次。

老化的烃类油在高温加热或保存时要特别刁、心以避免进一步氧化.

关于外来的悬浮物质的影响可用井多孔性熔融玻璃过滤器过滤，通过过滤前后的试样做试验来加以判断。

c.7试验电压

通常介质损耗因数试验所施加的电场强度为0.03kV/mm-1kV/mm。

注意所选用实际的电场

强度不应高到使电极引起次级效应。

测量电阻率时所施加直流试验电压应确保被测液体的电场强度在50V/mm-250V/mm范围内。

c.8测量

当液体在试验池里不需加热，试样应保持10min一15min，且内电极温度不超过规定温度的士2℃时进行测。

如果液体在试验池是需加热的，此时该液体应在1h内达到试验温度（温度偏差允许士2'C），然后进行测量。

当要求做工频试验时，应在施加直流电压之前进行.

每个样品中可只取一个试样进行试验。