較大的雜質(zhì)所引起的電容率的變化相對較小,而其介質(zhì)損耗則強烈地受極小量的可電離溶解雜質(zhì)或膠體微粒的影響,某些液體有較大的極性,所以對雜質(zhì)的敏感性較之碳氫化合物液體要強得多。極性還導致它有較高的溶解和電離的能力,因此在操作時要比對碳氫化合物液體更應小心。
注:通常在表面上電鍍不如一種金屬制成的電及好,但表面鍍金、鎳或銠,只要鍍得好并保持完好無損也可滿意地使用。股鋼鍍鍺電極且具有較低熱膨脹的優(yōu)點。也可采用在黃銅上鍍鎳或金和在不銹鋼上鍍鎳的電極。
注:電阻率的單位是歐姆米(Ω.m)。
不可靠的結(jié)果通常是由于不適當?shù)娜踊蛱幚碓嚇铀斐傻奈廴尽⒂晌聪磧粼囼灣鼗蛭樟怂郑貏e是存在不溶解的水分所引起。
GB/T21216-2007 絕緣液體 測量電導和電容確定介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗方法(IEC61620:1998,IDT)
與被試液體接觸的電極表面應拋光如鏡面,以便清洗容易。液體和電極之間應沒有相互的化學作用,它們也不應受清洗材料的影響。用不銹鋼制造的試驗池(電極)對試驗所有類型的絕緣液體都是適用的,不應使用鋁和鋁合金做電極,因為它們會被堿性的洗凈劑腐蝕。
GB/T1410-2006 固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法(IEC60093;1980,IDT)
注:實際應用中,tanδ測得值低于0.005時,tanδ和功率因數(shù)(PF)基本上相同。可用一個簡單的換算公式將兩者進行換算。功率因數(shù)是損耗角的正弦,功率因數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)之間的關(guān)系可表達為下式:
用本標準的方法測得的電阻率通常并不是真正的電阻率。當施加直流電壓后,由于電荷遷移,將使液體的起始特性發(fā)生隨時間的變化。真正的電阻率只有在低電壓下且在剛施加電壓后才可得到。本標準使用比較高的電壓且經(jīng)較長時間,因此,其結(jié)果通常是與GB/T21215-2007所得到的不同。
電氣絕緣液體的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)(tanδ)在相當大程度上取決于試驗條件,特別是溫度和施加電壓的頻率,電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)都是介質(zhì)極化和材料電導的度量。
絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)(tanδ)是損耗角的正切。tan δ——介質(zhì)損耗因數(shù)
三端試驗池提供了足以屏蔽測量電極的有效保護電極系統(tǒng)。當進行極精密的電容率測量時應選擇三端試驗池。在這種測量中,如有必要,還要求加上一個可拆卸的特殊屏蔽環(huán),并與連接測量電極和電橋的同軸電纜的外層導體(屏蔽)相連接
通常認為初始值能較好地代表液體的實際狀態(tài),所以更希望能在一達到溫度平衡時就測量介質(zhì)損耗因數(shù),介質(zhì)損耗因數(shù)對溫度的變化很敏感,通常是隨溫度的增加成指數(shù)式的增大,因此需要在足夠精確的溫度條件下進行測量,下面所述的方法使用試樣溫度在很短的時間內(nèi)達到與試驗池平衡。
導致錯誤結(jié)果的因素術(shù)語和定義在工頻和足夠高的溫度下,與本方法中推薦的一樣,損耗可僅歸因于液體的電導,即歸因于液體中自由載流子的存在,因此,測量高純凈絕緣液體的介電特性,對判別電離雜質(zhì)的存在很有價值。
本標準規(guī)定了在試驗濕度下液體絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)、相對電容率和直流電阻率的測量方法。
絕緣材料的體積電阻率是在材料內(nèi)的直流電場強度與穩(wěn)態(tài)電流密度的比值。直流電阻率(體積) d.c resistivity(volume)
本標準主要是對未使用過的液體做參考性試驗,但也適用于運行中的變壓器、電纜和其他電工設(shè)備中的液體。然而,本標準只適用于單相液體,當做例行測量時可以采用簡化方法和附錄C所述的方法。
給定試樣的電阻率可受施加電場強度的影響,為了獲得可比的結(jié)果,應在近似相等的電壓梯度下進行測量,并應在相同極性下進行,此時應注明其梯度值和極性。
對于較好的絕緣液體,可能由于絕緣撐環(huán)附加的損耗而改變測量值。為些建議使用在兩電極間無任何固體絕緣材料支撐的試驗池,這樣的空試驗池的損耗因數(shù)在50Hz時應低于10-6。
下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件,其版本適用于本標準。雖然只有嚴重污染才會影響電容率。但微量的污染卻能強烈地影響tanδ和電阻率。
介質(zhì)損耗與測量頻率成反比,且隨介質(zhì)粘度的變化而變化。試驗電壓值對測量損耗因婁影響不大,它通常只是受電橋的靈敏度所限制。但是,應考慮到高聽電場強度會引起電極的二次效應、介質(zhì)發(fā)熱、放電等影響。
測量次序將直流電壓施加在試樣上,會改變其隨后測量的工頻tanδ的結(jié)果。為了使與液體接觸表面的污染影響減到最小,建議采用具有電極表面面積與液體體積之比小的試驗池,例如小于5/cm。
對于非碳氫化合物絕緣液體,則要求采用其他清洗方法。電阻率對溫度的變化特別敏感,是按1/K指數(shù)變化。因此需要在足夠精確的溫度條件下進行測量,同一試驗池可用來測量電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率。適合于這些用途的試驗池應符合如下要求。
在貯藏期間長久暴露在強光線下會導致電介質(zhì)劣化,采用所推薦液體樣品貯存和運輸以及試驗池的結(jié)構(gòu)和凈化的標準化程序,可使由污染引起的誤差減到最小。
介質(zhì)損耗因數(shù)(tanδ)dielectric dissipation factor(tanδ)當在同一試樣上相繼測量電容率、損耗因數(shù)和電阻率時,工頻下測量應在對試樣施加直流電壓以前進行。工頻試驗后,應將兩電極短路1min后再開始測量電阻率。試驗池應設(shè)計成能容易拆洗所有的部件,并易于重新裝配而不致明顯地改變空池的電容量。同時試驗池還應能在所要求的恒定溫度下使用,并提供以所需精確度來測量和控制液體溫度的方法。外加熱的爐(或浴)或內(nèi)部電加熱試驗池都可以使用。
本標準中液體的電阻率測量結(jié)果與試驗條件有關(guān),主要有:電容率、tanδ和電阻率,無論是單一還是全部,都是絕緣液體的固有質(zhì)量和污染程度的重要指標。這些參數(shù)都可用于解釋所要求的介電特性發(fā)生偏離的原因,也可解釋其對于使用該液體的設(shè)備所產(chǎn)生的潛在影響。
(相對)電容率 permittivity(relative)用來支撐電極的固體絕緣材料應具有較低的介質(zhì)損耗因數(shù)和較高的電阻率,這些固體絕緣材料不應吸收參照液體、被試液體以及清洗材料,也不應受它們的影響。
PF——功率因數(shù)用該電極在空氣中的電容Ca代替Co,對于測量相對電容率具有足夠的精確度。
GB/T1409-2006 固體絕緣材料在工頻、音頻、高頻、(包括米波波長在內(nèi))下電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的推薦方法(IEC60250:1969,MOD)
用來制造試驗池的材料應是無氣孔的,并能經(jīng)受所要求的溫度,電極的中心對準應不受溫度變化的影響。
注:通常認為熔融石英是用作試驗池合適的絕緣材料,由于普通金屬和石英的線膨脹系數(shù)不同,它們接合面之間需要具有充分的徑向間隙。但應注意到這間隙會減小電極間距的精度。
電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)(tanδ)在用兩端試驗池時,引線屏蔽層通常是接到保護電極的。為了防止屏蔽層同任何其他表面接觸,應將它牢牢地夾在電纜的絕緣層上。當用這樣的試驗池測量電阻率時,空池的絕緣撐環(huán)的電阻至少是被測液體電阻的100倍,同樣,在交流下測量介質(zhì)損耗因數(shù)也應有相應的比值。
IEC60475 液體電介質(zhì)取樣方法絕緣材料的相對電容率是一電容器的兩電極周圍和兩電極之間均充滿該絕緣材料時所具有電容量Ca與同樣電極結(jié)構(gòu)在真空中的電容量Co之比。
電場強度的值當電容器的介質(zhì)僅由一種絕緣材料組成時,損耗角是指外施電壓與由此引起的電流之間的相位差偏離π/2的弧度。
當施加直流電壓時,由于電荷向兩電極遷移,流經(jīng)試樣的電流將逐漸減少到一極限值,一般規(guī)定電化時間為1min,不同的電化時間可導致試驗結(jié)果明顯不同【某些高粘度的液體可能需要相當長的電化時間。