液體絕緣材料 相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量方法有哪些你知道嗎?

發(fā)布時(shí)間:2024-03-23
較大的雜質(zhì)所引起的電容率的變化相對(duì)較小,而其介質(zhì)損耗則強(qiáng)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(duì)雜質(zhì)的敏感性較之碳?xì)浠衔镆后w要強(qiáng)得多。極性還導(dǎo)致它有較高的溶解和電離的能力,因此在操作時(shí)要比對(duì)碳?xì)浠衔镆后w更應(yīng)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(wú)損也可滿(mǎn)意地使用。股鋼鍍鍺電極且具有較低熱膨脹的優(yōu)點(diǎn)。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(dāng)?shù)娜踊蛱幚碓嚇铀斐傻奈廴?、由未洗凈試?yàn)池或吸收了水分,特別是存在不溶解的水分所引起。
gb/t21216-2007 絕緣液體 測(cè)量電導(dǎo)和電容確定介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗(yàn)方法(iec61620:1998,idt)
與被試液體接觸的電極表面應(yīng)拋光如鏡面,以便清洗容易。液體和電極之間應(yīng)沒(méi)有相互的化學(xué)作用,它們也不應(yīng)受清洗材料的影響。用不銹鋼制造的試驗(yàn)池(電極)對(duì)試驗(yàn)所有類(lèi)型的絕緣液體都是適用的,不應(yīng)使用鋁和鋁合金做電極,因?yàn)樗鼈儠?huì)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(yàn)方法(iec60093;1980,idt)
注:實(shí)際應(yīng)用中,tanδ測(cè)得值低于0.005時(shí),tanδ和功率因數(shù)(pf)基本上相同??捎靡粋€(gè)簡(jiǎn)單的換算公式將兩者進(jìn)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(dá)為下式:
用本標(biāo)準(zhǔn)的方法測(cè)得的電阻率通常并不是真正的電阻率。當(dāng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)使用比較高的電壓且經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)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(dāng)大程度上取決于試驗(yàn)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(dǎo)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(yàn)池提供了足以屏蔽測(cè)量電極的有效保護(hù)電極系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)行極精密的電容率測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇三端試驗(yàn)池。在這種測(cè)量中,如有必要,還要求加上一個(gè)可拆卸的特殊屏蔽環(huán),并與連接測(cè)量電極和電橋的同軸電纜的外層導(dǎo)體(屏蔽)相連接
通常認(rèn)為初始值能較好地代表液體的實(shí)際狀態(tài),所以更希望能在一達(dá)到溫度平衡時(shí)就測(cè)量介質(zhì)損耗因數(shù),介質(zhì)損耗因數(shù)對(duì)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(jìn)行測(cè)量,下面所述的方法使用試樣溫度在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到與試驗(yàn)池平衡。
導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的因素術(shù)語(yǔ)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(dǎo),即歸因于液體中自由載流子的存在,因此,測(cè)量高純凈絕緣液體的介電特性,對(duì)判別電離雜質(zhì)的存在很有價(jià)值。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在試驗(yàn)濕度下液體絕緣材料的介質(zhì)損耗因數(shù)、相對(duì)電容率和直流電阻率的測(cè)量方法。
絕緣材料的體積電阻率是在材料內(nèi)的直流電場(chǎng)強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)主要是對(duì)未使用過(guò)的液體做參考性試驗(yàn),但也適用于運(yùn)行中的變壓器、電纜和其他電工設(shè)備中的液體。然而,本標(biāo)準(zhǔn)只適用于單相液體,當(dāng)做例行測(cè)量時(shí)可以采用簡(jiǎn)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(chǎng)強(qiáng)度的影響,為了獲得可比的結(jié)果,應(yīng)在近似相等的電壓梯度下進(jìn)行測(cè)量,并應(yīng)在相同極性下進(jìn)行,此時(shí)應(yīng)注明其梯度值和極性。
對(duì)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(cè)量值。為些建議使用在兩電極間無(wú)任何固體絕緣材料支撐的試驗(yàn)池,這樣的空試驗(yàn)池的損耗因數(shù)在50hz時(shí)應(yīng)低于10-6。
下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)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(biāo)準(zhǔn)。雖然只有嚴(yán)重污染才會(huì)影響電容率。但微量的污染卻能強(qiáng)烈地影響tanδ和電阻率。
介質(zhì)損耗與測(cè)量頻率成反比,且隨介質(zhì)粘度的變化而變化。試驗(yàn)電壓值對(duì)測(cè)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(yīng)考慮到高聽(tīng)電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)引起電極的二次效應(yīng)、介質(zhì)發(fā)熱、放電等影響。
測(cè)量次序?qū)⒅绷麟妷菏┘釉谠嚇由?,?huì)改變其隨后測(cè)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(yàn)池,例如小于5/cm。
對(duì)于非碳?xì)浠衔锝^緣液體,則要求采用其他清洗方法。電阻率對(duì)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(jìn)行測(cè)量,同一試驗(yàn)池可用來(lái)測(cè)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(yàn)池應(yīng)符合如下要求。
在貯藏期間長(zhǎng)久暴露在強(qiáng)光線下會(huì)導(dǎo)致電介質(zhì)劣化,采用所推薦液體樣品貯存和運(yùn)輸以及試驗(yàn)池的結(jié)構(gòu)和凈化的標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)在同一試樣上相繼測(cè)量電容率、損耗因數(shù)和電阻率時(shí),工頻下測(cè)量應(yīng)在對(duì)試樣施加直流電壓以前進(jìn)行。工頻試驗(yàn)后,應(yīng)將兩電極短路1min后再開(kāi)始測(cè)量電阻率。試驗(yàn)池應(yīng)設(shè)計(jì)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(shí)試驗(yàn)池還應(yīng)能在所要求的恒定溫度下使用,并提供以所需精確度來(lái)測(cè)量和控制液體溫度的方法。外加熱的爐(或?。┗騼?nèi)部電加熱試驗(yàn)池都可以使用。
本標(biāo)準(zhǔn)中液體的電阻率測(cè)量結(jié)果與試驗(yàn)條件有關(guān),主要有:電容率、tanδ和電阻率,無(wú)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(biāo)。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(duì)于使用該液體的設(shè)備所產(chǎn)生的潛在影響。
(相對(duì))電容率 permittivity(relative)用來(lái)支撐電極的固體絕緣材料應(yīng)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(yīng)吸收參照液體、被試液體以及清洗材料,也不應(yīng)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(duì)于測(cè)量相對(duì)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(zhǎng)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(lái)制造試驗(yàn)池的材料應(yīng)是無(wú)氣孔的,并能經(jīng)受所要求的溫度,電極的中心對(duì)準(zhǔn)應(yīng)不受溫度變化的影響。
注:通常認(rèn)為熔融石英是用作試驗(yàn)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(yīng)注意到這間隙會(huì)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(yàn)池時(shí),引線屏蔽層通常是接到保護(hù)電極的。為了防止屏蔽層同任何其他表面接觸,應(yīng)將它牢牢地夾在電纜的絕緣層上。當(dāng)用這樣的試驗(yàn)池測(cè)量電阻率時(shí),空池的絕緣撐環(huán)的電阻至少是被測(cè)液體電阻的100倍,同樣,在交流下測(cè)量介質(zhì)損耗因數(shù)也應(yīng)有相應(yīng)的比值。
iec60475 液體電介質(zhì)取樣方法絕緣材料的相對(duì)電容率是一電容器的兩電極周?chē)蛢呻姌O之間均充滿(mǎn)該絕緣材料時(shí)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(chǎng)強(qiáng)度的值當(dāng)電容器的介質(zhì)僅由一種絕緣材料組成時(shí),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(dāng)施加直流電壓時(shí),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(shí)間為1min,不同的電化時(shí)間可導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果明顯不同【某些高粘度的液體可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的電化時(shí)間。
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