固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法GB1410一89

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)
　　　　　　　　　　　　　固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法GB1410一89
　　　　　　　　　　　　　代替GB1410—78
　　　　　　　　　　　　　　Methodsoftestforvolumeresistivityandsurfaceresistivityofsolidinsulatingmaterials

　　本標(biāo)準(zhǔn)等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC93《固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法》(1980年版)

　　1主題內(nèi)容與適用范圍

　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率的試驗(yàn)方法。這些試驗(yàn)方法包括對固體絕緣材料體積電阻和表面電阻的測定程序及體積電阻率和表面電阻率的計(jì)算方法。

　　體積電阻和表面電阻的試驗(yàn)都受下列因素影響:施加電壓的大小和時(shí)間;電極的性質(zhì)和尺寸;在試樣處理和測試過程中周圍大氣條件和試樣的溫度、濕度。

　　2術(shù)語

　　2.1體積電阻

　　在試樣的相對兩表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過兩個(gè)電極之間的穩(wěn)態(tài)電流之商;該電流不包括沿材料表面的電流。在兩電極間可能形成的極化忽略不計(jì)。

　　2.2體積電阻率

　　在絕緣材料里面的直流電場強(qiáng)度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商，即單位體積內(nèi)的體積電阻。

　　2.3表面電阻

　　在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過一定時(shí)間后流過兩電極間的電流之商;該電流主要為流過試樣表層的電流，也包括一部分流過試樣體積的電流成分。在兩電極間可能形成的極化忽略不計(jì)

　　2.4表面電阻率

　　在絕緣材料的表面層的直流電場強(qiáng)度與線電流密度之商，即單位面積內(nèi)的表面電阻。

　　3說明

　　3.1通常，絕緣材料用于電氣系統(tǒng)的各部件相互絕緣和對地絕緣，固體絕緣材料還起機(jī)械支撐作用一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻并具有合適的機(jī)械、化學(xué)和耐熱性能。

　　3.2體積電阻率可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù)，電阻率隨溫度和濕度的變化而顯著變化體積電阻率的測量常常用來檢查絕緣材料是否均勻.或者用來檢測那些能影響材料質(zhì)量而又不能用其他方法檢測到的導(dǎo)電雜質(zhì)。

　　3.3當(dāng)直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時(shí)通過試樣的電流會指數(shù)式地衰減到一個(gè)穩(wěn)定值。電流隨時(shí)間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動(dòng)離子位移到電極所致。對于體積電阻率小于1010Ω·m材料，其穩(wěn)定狀態(tài)通常在1min內(nèi)達(dá)到。因此，要經(jīng)過這個(gè)電化時(shí)間后測定電阻。對于電阻率較高的材料，電流減小的過程可能會持續(xù)兒分鐘、幾小時(shí)、幾天，因此需要用較長的電化時(shí)間。如果需要的話，可用體積電阻率與時(shí)間的關(guān)系來描述材料的特性。

　　3.4由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測試中去，因此只能近似地測量表面電阻，測得的表面電阻值主要反映被測試樣表面污染的程度。所以，表面電阻率不是表征材料本身特性的參數(shù)，而是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù)。當(dāng)表面電阻較高時(shí)，它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化。測量表面電阻通常都規(guī)定1min的電化時(shí)間

　　4電源

　　電源為直流穩(wěn)壓電源，試驗(yàn)電壓通常為100V,250V,500V,1000V，電壓誤差應(yīng)小于士5%.在某些情況下，試樣的電阻與施加電壓的極性有關(guān)。若電阻與極性有關(guān)，應(yīng)該在報(bào)告中注明，并以兩次電阻值的幾何平均值作為結(jié)果。

　　5測量方法和精度

　　5.1方法

　　測量高電阻常用的方法是直接法和比較法。

　　直接法是測量加在試樣上的直流電壓和流過試樣的電流而求得試樣電阻。直接法主要有檢流計(jì)法(見附錄中Al.1條)和直流放大法(高阻計(jì)法，見附錄中Al.2條);比較法主要有檢流計(jì)法(見附錄中A2.1條)和電橋法(見附錄中A2.2條)。

　　5.2精度

　　對于大于1010Ω的電阻，儀器誤差應(yīng)在士20%的范圍內(nèi);對于不大于1010Ω的電阻，儀器誤差應(yīng)在士10%的范圍內(nèi)。

　　5.3保護(hù)

　　測量儀器用的絕緣材料一般只具有與被測材料差不多的性能。試樣的測試誤差可以由下列原因產(chǎn)生:

　　a.外來寄生電壓引起的雜散電流。通常不知道它的大小，并且有漂移的特點(diǎn);

　　b.測量線路的絕緣與試樣電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器或電流測量裝置的并聯(lián)。

　　使用高電阻絕緣材料可以改善測量誤差，但這種方法將使儀器昂貴而又笨重，而且對高阻值試樣的測量仍不能得到滿意的結(jié)果。較為滿意的改進(jìn)方法是使用保護(hù)技術(shù)，即在所有主要的絕緣部位安置保護(hù)導(dǎo)體.通過它截住了各種可能引起誤差的雜散電流;將這些導(dǎo)體聯(lián)接在一起組成保護(hù)系統(tǒng)，并與測量端形成一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)線路連接洽當(dāng)時(shí)，所有外來寄生電壓的雜散電流被保護(hù)系統(tǒng)分流到測量電路以外，這就可大大減少產(chǎn)生誤差的可能性。

　　圖1給出了各不同測試方式的保護(hù)系統(tǒng)的使用方法。

　　在系統(tǒng)的保護(hù)端和被保護(hù)端之間存在的電解電勢、接觸電勢或熱電動(dòng)勢較小時(shí)，均能補(bǔ)償?shù)簦顾鼈冊跍y量中不引起顯著誤差。在電流測量中，由于被保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻與電流測量裝置并聯(lián)可能產(chǎn)生誤差，因此前者至少應(yīng)為電流測童裝置輸入電阻的10倍，濟(jì)好為100倍。在電橋法測量中，保護(hù)端與測量端帶有大致相同的電位，但電橋中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻與不保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻并聯(lián)，因此，后者至少為標(biāo)準(zhǔn)電阻的10倍，濟(jì)好100倍。

　　在開始測試前先斷開電源和試樣的連線進(jìn)行一次測量，此時(shí)設(shè)備應(yīng)在它的靈敏度許可范圍內(nèi)指示無窮大的電阻。可用一些已知值的標(biāo)準(zhǔn)電阻來檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好。

　　6試樣與電極配置

　　6.1體積電阻率

　　為了測定體積電阻率，使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能抵消由表面電流引起的誤差。對表面泄漏可忽略的試樣，在測量體積電阻時(shí)可以去掉保護(hù)。

　　在被保護(hù)電極與保護(hù)電極之間的試樣表面上的間隙寬度要均勻，并且在表面泄漏不致引起測量誤差的條件下間隙應(yīng)盡可能窄，實(shí)際使用時(shí)濟(jì)小為1mm,圖2、圖3給出了三電極裝置的配置。測量體積電阻時(shí)，電極①為被保護(hù)電極(測量電極)，電極②為探護(hù)電極，電極③為不保護(hù)電極。測量電極的直徑d1或長度l1應(yīng)至少為試樣厚度的10倍，實(shí)際使用時(shí)通常濟(jì)小為25mm。不保護(hù)電極的直徑d4(或長度14)和保護(hù)電極的外徑d3(或保護(hù)電極兩外緣的長度13)應(yīng)該等于保護(hù)電極內(nèi)徑d2(或保護(hù)電極兩內(nèi)緣的長度l2)加上至少兩倍的試樣厚度。推薦使用d1(l1)=50mm,d2(12)=54mm,d3(13)=d4(14)=74mm.

　　6.2表面電阻率

　　為測定表面電阻率，使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)盡可能地抵消體積電阻引起的影響。圖2、圖3中電極①為被保護(hù)電極，電極③為保護(hù)電極，電極②為不保護(hù)電極。表面電阻可在電極①和②之間測量，但這時(shí)測得的值包括了一部分體積電阻。要消除體積電阻的影響，則保護(hù)間隙9至少應(yīng)為試樣厚度的兩倍，實(shí)際使用時(shí)，至少為1mm,被保護(hù)電極直徑(或長度)至少為試樣厚度的10倍，實(shí)際使用時(shí)，至少為25mm。推薦使用d1(l1)=50mm,d2(12)=60mm,d3(13)=d4(14)=80mm.

　　7電極材料

　　7.1概述

　　電極材料是用于改善金屬塊電極與試樣的接觸而施加于試樣表面的導(dǎo)電材料.電極材料應(yīng)容易加到試樣上，能與試樣表面緊密接觸，且不致因電極電阻或?qū)υ囅槲廴径a(chǎn)生可觀的誤差。在試驗(yàn)條件下，電極材料應(yīng)能耐腐蝕。下面是一些可采用的電極材料。

　　如有必要可使用兩種不同的電極材料或兩種不同使用方法來了解電極材料是否會產(chǎn)生可觀誤差。

　　7．2真空鍍膜和金屬噴鍍電極

　　真空鍍膜電極是在真空下將金界噴鍍到試樣表面上形成的電極。金屬噴鍍電極是將低熔點(diǎn)金屬噴鍍到試樣上形成的電極。這樣的電極一加到試樣上后.即可進(jìn)行試驗(yàn)。電極是多孔性的。因此，可將噴有金屬電極的試樣進(jìn)行預(yù)處理。使用這種電極材料時(shí)試f應(yīng)不受離子轟擊或真空處理的影響。

　　7.3液體電極

　　圖4表示了使用液體電極的裝置，構(gòu)成上電極的液體應(yīng)被框住，例如用不銹鋼環(huán)來框住。每個(gè)環(huán)的下面邊緣在不接觸液體的一邊被削成銳邊。導(dǎo)電液體為汞，因汞蒸氣有毒，故不推柞長期使用或高溫下使用汞，液體電極往往能得到滿意的結(jié)果。

　　7.4膠體石墨

　　分散在水中或其他合適媒質(zhì)中的膠體石墨按所規(guī)定的電極形狀仔細(xì)地刷到試樣表面即可得到膠體石墨電極。這種電極是多孔性的。涂敷后試樣仍可進(jìn)行預(yù)處理(若膠體石墨的溶劑為水，則不容許進(jìn)行浸水甚至受潮試驗(yàn))。這種電極特別適用于濕度一電阻、溫度一電阻關(guān)系的試驗(yàn)。使用這種電極材料時(shí).溶劑對試樣應(yīng)無影響

　　7.5導(dǎo)電橡皮

　　導(dǎo)電橡皮可作電極材料，它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便。由于只是在測定時(shí)才加電極到試樣上，因而它不妨礙試樣的條件處理導(dǎo)電橡皮的體積電阻率為不大于10n"m,邵氏硬度為40-60(A表)+使用時(shí)壓力為0.01MPa左右。

　　7.6金屬箔

　　金屬箔可粘貼在試樣表面形成電極.普遍使用的金屬箔為鉛、鉛銻、退火鋁箔和錫箔。通常以極少量的精煉幾士林、硅脂、硅油、電容器油以及其他合適的材料作為粘貼劑將金屬箔枯貼到試樣上去，也可以使用以下組分的導(dǎo)電粘合劑分子量為600的無水聚乙二醇800份質(zhì)量比

　　水200份質(zhì)量比

　　軟肥皂1份質(zhì)量比

　　氯化鉀10份質(zhì)量比

　　將粘有粘合劑的金屬箔放于試樣表面后，用軟物以均勻的力自箔中心向邊緣擠壓，以消除一切皺褶、氣泡，并將多余的粘合劑擠走。

　　7.7導(dǎo)電銀漆

　　它具有和本標(biāo)準(zhǔn)7.4條相同的用法和優(yōu)點(diǎn)，且比膠體石墨有更小的接觸電阻。

　　8試樣

　　試樣應(yīng)比電極的濟(jì)大尺寸每邊多至7mm。每組試樣至少3個(gè)。

　　除非另有要求，試樣均采用原厚度。

　　9試樣操作與安放

　　為了使電極之間、測量極與地之間的雜散電流對測試儀器的讀數(shù)沒有明顯的影響，測試時(shí)加電極到試樣上和安放試樣時(shí)均要極為仔細(xì)，以免形成對測試結(jié)果有影響的雜散電流通道。

　　測量表面電阻時(shí)，除非另有協(xié)議或規(guī)定，不要清洗及處理表面，也不要用手或其他任何東西觸及。

　　10條件處理

　　試樣的預(yù)處理?xiàng)l件取決于被測材料，這些條件在材料規(guī)范中規(guī)定.

　　推薦使用GB10580Q固體絕緣材料在試驗(yàn)前和試驗(yàn)時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)條件》中規(guī)定的預(yù)處理方法。可使用甘油一水溶液潮濕箱進(jìn)行濕度預(yù)處理。

　　測試條件應(yīng)與預(yù)處理?xiàng)l件盡可能地一致，有些時(shí)候(如浸水處理)不能保持預(yù)處理?xiàng)l件和測試條件一致時(shí)，則應(yīng)在從預(yù)處理環(huán)境中取出后盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成測試。一般不超過5min,

　　11試驗(yàn)程序

　　試樣按本標(biāo)準(zhǔn)弟6,7,8,9,10章處理和準(zhǔn)備試驗(yàn)。

　　除非另有規(guī)定，在測量電極范圍內(nèi)沿直徑方向測量三點(diǎn)試樣的厚度，以三點(diǎn)的算術(shù)平均值作為試樣厚度測量誤差不大于1%。

　　11.1體積電阻

　　在測試前應(yīng)使試樣具有電介質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)，即試樣不帶有剩余電荷。

　　如有必要，可通過測量如圖2,圖3中的電極①和電極③間的短路電流I。來觀察試樣的剩余電荷狀態(tài)，該短路電流達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)，應(yīng)小于電化電流的穩(wěn)定值。由于短路電流的方向有可能改變，因此，即使短路電流為零，也要維持短路狀態(tài)到需要的時(shí)間，記下I。的方向和大小。加上規(guī)定的直流電壓并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，電化時(shí)間可從1min,2min,10min,50min,100min中選取若試樣的電化電流很長時(shí)間達(dá)不到穩(wěn)定狀態(tài)，則記錄體積電化時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。一般情況下，采用1min電化時(shí)間。

　　11.2表面電阻

　　施加規(guī)定的直流電壓于同一表面的兩個(gè)電極之間(圖lb)，電化1min后讀數(shù)。

　　12試驗(yàn)結(jié)果

　　12.1體積電阻率

　　體積電阻率按式(1)計(jì)算:P.=Rv·A/h(1)

　　式中:

　　P.—體積電阻率，Ω·m;

　　Rv—測得的試樣體積電阻，Ω

　　A測量電極的有效面積，m2，在附錄B中給出了某些電極裝置的有效面積A的計(jì)算公式

　　h—試樣的平均厚度,m,

　　對于某些高電阻率材料，電化以前的短路電流Za與電化穩(wěn)定電流相比不能忽略不計(jì)時(shí)，體積電阻應(yīng)按式(2)計(jì)算:

　　Rv=Un/(Is士Io)

　　式中：

　　Rv—體積電阻，Ω

　　Un—試驗(yàn)電壓，V

　　Is—電化后的穩(wěn)定電流,A

　　Io—電化前的短路電流，A

　　當(dāng)了。與I，同向時(shí)使用負(fù)號，反之用正號。

　　表面電阻率

　　表面電阻率應(yīng)按式(3)計(jì)算:

　　Ps=Rs·P/g

　　式中：

　　Ps—表面電阻率，Ω

　　Rs—試樣的表面電阻，Ω

　　P—所使用的特定電極裝置或測量電極裝置中，測量電極的有效周長，m，附錄B中給出了某些電極裝置中戶的算法;

　　g—兩電極之間的距離，m。

　　12.3數(shù)據(jù)處理

　　數(shù)據(jù)處理按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，若產(chǎn)品無此項(xiàng)規(guī)定，則取各試驗(yàn)值的幾何平均值作為濟(jì)終結(jié)果.

　　13報(bào)告

　　試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容:

　　a.材料的說明和標(biāo)志(名稱、型號、生產(chǎn)廠等)

　　b.試樣的形狀和尺寸

　　c.電極的形式、尺寸、材料

　　d.試樣的處理(清潔、預(yù)處理?xiàng)l件等)

　　e.試驗(yàn)條件(溫度、濕度)

　　f.測量儀器和方法

　　9.測試電壓和電化時(shí)間

　　h.測得的各個(gè)值和濟(jì)終結(jié)果

　　1.操作者和試驗(yàn)日期。

　　附錄A

　　幾種常用的測扭方法

　　(參考件)

　　A1直接法

　　Al.1檢流計(jì)法

　　如圖A2所示，被測試的電阻凡計(jì)算如下

　　Rx=UN/Cga(Al)

　　式中:

　　Rx-試樣電阻，Ω

　　U—試驗(yàn)電壓，V

　　N—分流比

　　a—檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)數(shù)，用兩次讀數(shù)的平均值表示,mm

　　Cg—檢流計(jì)常數(shù)，A/mm

　　A1.2高阻計(jì)法

　　高阻計(jì)法又稱直流放大法，它是將通過試樣的微弱電流經(jīng)過放大后，推動(dòng)指示儀表，故可測量較高的絕緣電阻。

　　通常在高阻計(jì)中，有數(shù)個(gè)數(shù)量級不同的標(biāo)準(zhǔn)電阻，以適應(yīng)測量不同數(shù)量級的Rx的需要，被測電阻可以直接讀出。高阻計(jì)法一般可測圖A2表示高阻計(jì)的測量原理1017Ω以下的絕緣電阻。

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