一、簡(jiǎn)介

GB/T1409自動(dòng)介損測(cè)試儀 介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x是發(fā)電廠、變電站等現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室測(cè)試各種高壓電力設(shè)備介損正切值及電容量的高精度測(cè)試儀器。儀器為一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)置介損測(cè)試電橋，可變頻調(diào)壓電源，升壓變壓器和SF6 高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器。測(cè)試高壓源由儀器內(nèi)部的逆變器產(chǎn)生，經(jīng)變壓器升壓后用于被試品測(cè)試。頻率可變?yōu)?0Hz、47.5Hz\52.5Hz、45Hz\55Hz、60Hz、57.5Hz\62.5Hz、55Hz\65Hz，采用數(shù)字陷波技術(shù)，避開(kāi)了工頻電場(chǎng)對(duì)測(cè)試的干擾，從根本上解決了強(qiáng)電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量的難題。同時(shí)適用于全部停電后用發(fā)電機(jī)供電檢測(cè)的場(chǎng)合。GB/T1409自動(dòng)介損測(cè)試儀 介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x配以絕緣油杯加溫控裝置可測(cè)試絕緣油介質(zhì)損耗。

二、工作原理

在交流電壓作用下，電介質(zhì)要消耗部分電能，這部分電能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮墚a(chǎn)生損耗。這種能量損耗叫做電介質(zhì)的損耗。當(dāng)電介質(zhì)上施加交流電壓時(shí)，電介質(zhì)中的電壓和電流間成在相角差ψ，ψ的余角δ稱為介質(zhì)損耗角，δ的正切tgδ稱為介質(zhì)損耗角正切。tgδ值是用來(lái)衡量電介質(zhì)損耗的參數(shù)。儀器測(cè)量線路包括一標(biāo)準(zhǔn)回路（Cn）和一被試回路(Cx)，如圖2—1所示。標(biāo)準(zhǔn)回路由內(nèi)置高穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)電容器與測(cè)量線路組成，被試回路由被試品和測(cè)量線路組成。測(cè)量線路由取樣電阻與前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成。通過(guò)測(cè)量電路分別測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)回路電流與被試回路電流幅值及其相位差，再由數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)用數(shù)字化實(shí)時(shí)采集方法，通過(guò)矢量運(yùn)算得出試品的電容值和介質(zhì)損耗正切值。儀器內(nèi)部已經(jīng)采用了抗干擾措施，保證在外電場(chǎng)干擾下準(zhǔn)確測(cè)量。

三、主要技術(shù)參數(shù)

GB/T1409-2006測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、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

前言

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用IEC60250:1969《測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、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》(英文版)。

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)IEC 60250;1969重新起草，在附錄B中列出了本標(biāo)準(zhǔn)章條編號(hào)與IEC 60250:1969章條編號(hào)的對(duì)照一覽表。

考慮到我國(guó)國(guó)情,在采用IEC 60250:1969時(shí),本標(biāo)準(zhǔn)做了一些修改，有關(guān)技術(shù)性差異已編人正文中并在它們所涉及的條款的頁(yè)邊空白處用垂直單線標(biāo)識(shí),

為便于使用,本標(biāo)準(zhǔn)做了下列編輯性修改:

a)刪除國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的日次和前言;

b)用小數(shù)點(diǎn)“."代替作為小數(shù)點(diǎn)的逗號(hào)*，";

c)引用的IEC 60247,由“Measurement of relative permittivity, dielectric dissipation factor andd. c.  resistivity of insulating liquids"即"液體絕緣材料相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量"代替“Recommended Test cells for Measuring the Resistivity of Insulating Liquidsand Methods of cleaning the cells"即"測(cè)量絕緣液體電阻率的試驗(yàn)池及清洗試驗(yàn)池的推薦方法";

d)用“e,"代替"ε.'";

e)增加了“術(shù)語(yǔ)";

f)增加公式中符號(hào)說(shuō)明

g)圖按GB/T1.1-2000標(biāo)注。

本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 1409-1988的相比,主要變化如下:

1)增加"規(guī)范性引用文件"(本標(biāo)準(zhǔn)第2章);

2)增加“電介質(zhì)用途"(本標(biāo)準(zhǔn)4.1);

3)刪去導(dǎo)電橡皮;

4)增加“石墨"(本標(biāo)準(zhǔn)5.1.3);

5)增加“液體絕緣材料"(本標(biāo)準(zhǔn)5.2)。

本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T 1409-1988(固體絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波長(zhǎng)在內(nèi))下相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)的試驗(yàn)方法》。

測(cè)量電氣絕緣材料在工頻、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

范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在15 Hz~300 MHz的頻率范圍內(nèi)測(cè)量電容率,介質(zhì)損耗因數(shù)的方法,并由此計(jì)算某些數(shù)值，如損耗指數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)中所敘述的某些方法,也能用于其他頻率下測(cè)量。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)量液體、易熔材料以及固體材料。測(cè)試結(jié)果與某些物理?xiàng)l件有關(guān),例如頻率、溫度、濕度,在特殊情況下也與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。

有時(shí)在超過(guò)1000V的電壓下試驗(yàn),則會(huì)引起一些與電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)無(wú)關(guān)的效應(yīng),對(duì)此不予論述。

2 規(guī)范性引用文件

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。

IEC 60247:1978液體絕緣材料相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量

3術(shù)語(yǔ)和定義

3.1

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

相對(duì)電容率relative permittivity

e.

電容器的電極之間及電極周?chē)目臻g全部充以絕緣材料時(shí),其電容Cx與同樣電極構(gòu)形的真空電容C之比

-**(1)

式中:

,一-相對(duì)電容率;

C一充有絕緣材料時(shí)電容器的電極電容:

C.真空中電容器的電極電容。

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對(duì)電容率e,等于1.000 53。因此,用這種電極構(gòu)形在空氣中的電容C.來(lái)代替C。測(cè)量相對(duì)電容率ε,時(shí),也有足夠的精確度。

在一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中,絕緣材料的電容率是在該系統(tǒng)中絕緣材料的相對(duì)電容率e,與真空電氣常數(shù)。的乘積。

在SI制中,電容率用法/米(F/m)表示。而且,在SI單位中,電氣常數(shù)e為;

￡。 8.854 x10'F/m;36*x10F/m在本標(biāo)準(zhǔn)中,用皮法和厘米來(lái)計(jì)算電容,真空電氣常數(shù)為:

3.2

介質(zhì)損耗角dielectric loss angle由絕緣材料作為介質(zhì)的電容器上所施加的電壓與由此而產(chǎn)生的電流之間的相位差的余角。

3.3

介質(zhì)損耗因數(shù)"dielectric dissipation factor

tand

損耗角e的正切。

3.4

[介質(zhì)]損耗指數(shù)[dielectric]loss index

3.5

該材料的損耗因數(shù)tan8與相對(duì)電容率e，的乘積，復(fù)相對(duì)電容率complex relative permittivity

5

由相對(duì)電容率和損耗指數(shù)結(jié)合而得到的:

4電氣絕緣材料的性能和用途

4.1電介質(zhì)的用途

電介質(zhì)一般被用在兩個(gè)不同的方面:

用作電氣回路元件的支撐,并且使元件對(duì)地絕緣及元件之間相互絕緣:

用作電容器介質(zhì),

4.2影響介電性能的因素

下面分別討論頻豐、溫度、濕度和電氣強(qiáng)度對(duì)介電性能的影響。

4.2.1頻率

因?yàn)橹挥猩贁?shù)材料如石英玻璃、聚苯乙烯或聚乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)它們的e,和tane幾乎是恒定的,且被用作工程電介質(zhì)材料,然而一般的電介質(zhì)材料必須在所使用的頻率下測(cè)量其介質(zhì)損耗因數(shù)和電容率。

電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的變化是由于介質(zhì)極化和電導(dǎo)而產(chǎn)生,最重要的變化是極性分子引起的偶極子極化和材料的不均勻性導(dǎo)致的界面極化所引起的。

4.2.2溫度

損耗指數(shù)在一個(gè)頻率下可以出現(xiàn)一個(gè)大值，這個(gè)頻率值與電介質(zhì)材料的溫度有關(guān)。介質(zhì)攢耗因數(shù)和電容率的溫度系數(shù)可以是正的或負(fù)的,這取決于在測(cè)量溫度下的介質(zhì)損耗指數(shù)大值位置。

4.2.3濕度

極化的程度隨水分的吸收量或電介質(zhì)材料表面水膜的形成而增加,其結(jié)果使電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電導(dǎo)率增大。

注:濕度的顯著影響常言發(fā)生在1MHz以下及微波棚率范圍內(nèi)。

4.2.4電場(chǎng)強(qiáng)度

存在界面極化時(shí),自由離子的數(shù)目隨電場(chǎng)強(qiáng)度增大面增加,其損耗指數(shù)大值的大小和位置也隨此而變。

在較高的頻率下,只要電介質(zhì)中不出現(xiàn)局部放電，電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)與電場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，

5試樣和電極

5.1固體絕緣材料

5.1.1試樣的幾何形狀

測(cè)定材料的電容率和介質(zhì)損耗因數(shù),好采用板狀試樣,也可采用管狀試樣。

在測(cè)定電容率需要較高精度時(shí)，大的誤差來(lái)自試樣尺寸的誤差，尤其是試樣厚度的誤差，因此厚度應(yīng)足夠大，以滿足測(cè)量所需要的精確度。厚度的選取決定于試樣的制備方法和各點(diǎn)間厚度的變化。

對(duì)1%的精確度來(lái)講，1.5 mm的厚度就足夠了，但是對(duì)于更高精確度，好是采用較厚的試樣，例如6 mm-12 mm 測(cè)量厚度必須使測(cè)量點(diǎn)有規(guī)則地分布在整個(gè)試樣表面上，且厚度均勻度在士1%內(nèi)。

如果材料的密度是已知的，則可用稱量法測(cè)定厚度 選取試樣的面積時(shí)應(yīng)能提供滿足精度要求的試樣電容。測(cè)量 10 pF的電容時(shí)，使用有良好屏蔽保護(hù)的儀器。由于現(xiàn)有儀器的極限分辨能力約 1 pF,因此試樣應(yīng)薄些，直徑為 10 cm或更大些需要測(cè)低損耗因數(shù)值時(shí)，很重要的一點(diǎn)是導(dǎo)線串聯(lián)電阻引人的損耗要盡可能地小，即被測(cè)電容和該電阻的乘積要盡可能小 同樣，被測(cè)電容對(duì)總電容的比值要盡可能地大 一點(diǎn)表示導(dǎo)線電阻要盡可能低及試樣電容要小。第二點(diǎn)表示接有試樣橋臂的總電容要盡可能小，且試樣電容要大。因此試樣電容好取值為20 pF，在測(cè)量回路中，與試樣并聯(lián)的電容不應(yīng)大于約5 pF,

5. 1.2 電極系統(tǒng)

5. 1.2. 1 加到試樣上的電極

電極可選用 5.1.3中任意一種。如果不用保護(hù)環(huán)。而且試樣上下的兩個(gè)電極難以對(duì)齊時(shí)，其中一個(gè)

電極應(yīng)比另一個(gè)電極大些。已經(jīng)加有電極的試樣應(yīng)放置在兩個(gè)金屬電極之間，這兩個(gè)金屬電極要比試樣上的電極稍小些。對(duì)于平板形和圓柱形這兩種不同電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式以及邊緣電容近似計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式由表飛給出。

對(duì)于介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量，這種類(lèi)型的電極在高頻下不能滿足要求，除非試樣的表面和金屬板都非常平整。圖 〕所示的電極系統(tǒng)也要求試樣厚度均勻

5.1.2.2 試樣上不加電極

表面電導(dǎo)率很低的試樣可以不加電極而將試樣插人電極系統(tǒng)中測(cè)量，在這個(gè)電極系統(tǒng)中，試樣的一側(cè)或兩側(cè)有一個(gè)充滿空氣或液體的間隙。

平板電極或圓柱形電極結(jié)構(gòu)的電容計(jì)算公式由表 3給出。

下面兩種型式的電極裝置特別合適

5. 1.2.2. 1 空氣填充測(cè)微計(jì)電極

當(dāng)試樣插人和不插人時(shí)，電容都能調(diào)節(jié)到同一個(gè)值 ，不需進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)的電氣校正就能測(cè)定電容率。電極系統(tǒng)中可包括保護(hù)電極

5. 1.2.2.2 流體排出法

在電容率近似等于試樣的電容率，而介質(zhì)損耗因數(shù)可以忽略的一種液體內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量與試樣厚度測(cè)量的精度關(guān)系不大。當(dāng)相繼采用兩種流體時(shí)，試樣厚度和電極系統(tǒng)的尺寸可以從計(jì)算公式中消去試樣為與試驗(yàn)池電極直徑相同的圓片，或?qū)y(cè)微計(jì)電極來(lái)說(shuō)，試樣可以比電極小到足以使邊緣效應(yīng)忽略不計(jì) 在測(cè)微計(jì)電極中，為了忽略邊緣效應(yīng)，試樣直徑約比測(cè)微計(jì)電極直徑小兩倍的試樣厚度。

5. 1.2.3 邊緣效應(yīng)

為了避免邊緣效應(yīng)引起電容率的測(cè)量誤差，電極系統(tǒng)可加上保護(hù)電極。保護(hù)電極的寬度應(yīng)至少為兩倍的試樣厚度，保護(hù)電極和主電極之間的間隙應(yīng)比試樣厚度小。假如不能用保護(hù)環(huán)，通常需對(duì)邊緣電容進(jìn)行修正，表 工給出了近似計(jì)算公式 這些公式是經(jīng)驗(yàn)公式，只適用于規(guī)定的幾種特定的試樣形狀

此外，在一個(gè)合適的頻率和溫度下，邊緣電容可采用有保護(hù)環(huán)和無(wú)保護(hù)環(huán)的(比較)測(cè)量來(lái)獲得，用所得到的邊緣電容修正其他頻率和溫度下的電容也可滿足精度要求

5. 1.3 構(gòu)成電極的材料

5. 1.3. 1 金屬箔電極

用極少量的硅脂或其他合適的低損耗粘合劑將金屬箔貼在試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛，也可以是這些金屬的合金，其厚度大為100 pm，也可使用厚度小于10 I' m的鋁箔。但是，鋁箔在較高溫度下易形成一層電絕緣的氧化膜，這層氧化膜會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，此時(shí)可使用金箔。

5. 1.3.2 燒熔金屬電極

燒熔金屬電極適用于玻璃、云母和陶瓷等材料，銀是普遍使用的，但是在高溫或高濕下，好采

5f. }1k.

3.3 噴鍍金屬電極

鋅或銅電極可以噴鍍?cè)谠嚇由希鼈兡苤苯釉诖植诘谋砻嫔铣赡?。這種電極還能?chē)娫诓忌希驗(yàn)樗鼈儾淮┩阜浅Ｐ〉目籽邸?/span>

5. 1.3.4 陰極蒸發(fā)或高真空蒸發(fā)金屬電極

假如處理結(jié)果既不改變也不破壞絕緣材料的性能，而且材料承受高真空時(shí)也不過(guò)度逸出氣體，則本方法是可以采用的。這一類(lèi)電極的邊緣應(yīng)界限分明。

5.1.3.5 汞電極和其他液體金屬電極

把試樣夾在兩塊互相配合好的凹模之間，凹模中充有液體金屬，該液體金屬必須是純凈的。汞電極不能用于高溫，即使在室溫下用時(shí)，也應(yīng)采取措施，這是因?yàn)樗恼魵馐怯卸镜奈榈潞辖鸷推渌腿埸c(diǎn)合金能代替汞。但是這些合金通常含有錫,錫象汞一樣，也是毒性元素。這些合金只有在良好抽風(fēng)的房間或在抽風(fēng)柜中才能用于 100℃以上，且操作人員應(yīng)知道可能產(chǎn)生的健康危害

5.1.3.6 導(dǎo)電漆

無(wú)論是氣干或低溫烘干的高電導(dǎo)率的銀漆都可用作電極材料。因?yàn)榇朔N電極是多孔的，可透過(guò)濕

氣，能使試樣的條件處理在涂上電極后進(jìn)行，對(duì)研究濕度的影響時(shí)特別有用。此種電極的缺點(diǎn)是試樣涂上銀漆后不能馬上進(jìn)行試驗(yàn)，通常要求 12 h以上的氣干或低溫烘干時(shí)間，以便去除所有的微量溶劑，否則，溶劑可使電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)增加。同時(shí)應(yīng)注意漆中的溶劑對(duì)試樣應(yīng)沒(méi)有持久的影響。

要使用刷漆法做到邊緣界限分明的電極較困難，但使用壓板或壓敏材料遮框噴漆可克服此局限。

但在高的頻率下，因銀漆電極的電導(dǎo)率會(huì)非常低，此時(shí)則不能使用。

5.1.3.7 石墨

一般不推薦使用石墨，但是有時(shí)候也可采用，特別是在較低的頻率下。石墨的電阻會(huì)引起損耗的顯著增大，若采用石墨懸浮液制成電極，則石墨還會(huì)穿透試樣。

5.1.4 電極的選擇

5.1.4.1 板狀試樣

考慮下面兩點(diǎn)很重要:

a) 不加電極，測(cè)量時(shí)快而方便，并可避免由于試樣和電極間的不良接觸而引起的誤差。

b) 若試樣上是加電極的，由測(cè)量試樣厚度 h時(shí)的相對(duì)誤差 △h1h所引起的相對(duì)電容率的相對(duì)誤

差 △。r/:r可由下式得到:

Ef— 試樣浸人所用流體的相對(duì)電容率，對(duì)于在空氣中的測(cè)量則。r等于 to

對(duì)于相對(duì)電容率為 10以上的無(wú)孔材料，可采用沉積金屬電極。對(duì)于這些材料，電極應(yīng)覆蓋在試樣

的整個(gè)表面上，并且不用保護(hù)電極。對(duì)于相對(duì)電容率在 3-10之間的材料，能給出高精度的電極是金

屬箔、汞或沉積金屬，選擇這些電極時(shí)要注意適合材料的性能。若厚度的測(cè)量能達(dá)到足夠精度時(shí)，試樣上不加電極的方法方便而更可取。假如有一種合適的流體，它的相對(duì)電容率已知或者能很準(zhǔn)確地測(cè)出，則采用流體排出法是好的。

5. 1.4.2 管狀試樣

對(duì)管狀試樣而言，最合適的電極系統(tǒng)將取決于它的電容率、管壁厚度、直徑和所要求的測(cè)量精度。

一般情況下，電極系統(tǒng)應(yīng)為一個(gè)內(nèi)電極和一個(gè)稍為窄一些的外電極和外電極兩端的保護(hù)電極組成，外電極和保護(hù)電極之間的間隙應(yīng)比管壁厚度小 對(duì)小直徑和中等直徑的管狀試樣，外表面可加三條箔帶或沉積金屬帶，中間一條用作為外電極(測(cè)量電極)，兩端各有一條用作保護(hù)電極。內(nèi)電極可用汞，沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸。

高電容率的管狀試樣，其內(nèi)電極和外電極可以伸展到管狀試樣的全部長(zhǎng)度上，可以不用保護(hù)電極

大直徑的管狀或圓筒形試樣，其電極系統(tǒng)可以是圓形或矩形的搭接，并且只對(duì)管的部分圓周進(jìn)行試驗(yàn)。這種試樣可按板狀試樣對(duì)待，金屬箔、沉積金屬膜或配合較好的金屬芯軸內(nèi)電極與金屬箔或沉積金屬膜的外電極和保護(hù)電極一起使用。如采用金屬箔做內(nèi)電極，為 了保證電極和試樣之間的良好接觸，需在管內(nèi)采用一個(gè)彈性的可膨脹的夾具。

對(duì)于非常準(zhǔn)確的測(cè)量，在厚度的測(cè)量能達(dá)到足夠的精度時(shí)，可采用試樣上不加電極的系統(tǒng)。對(duì)于相對(duì)電容率 。r不超過(guò) 10的管狀試樣，方便的電極是用金屬箔、汞或沉積金屬膜。相對(duì)電容率在 10以上的管狀試樣，應(yīng)采用沉積金屬膜電極;瓷管上可采用燒熔金屬電極。電極可像帶材一樣包覆在管狀試樣的全部圓周或部分圓周上。

5.2 液體絕緣材料

5.2. 1 試驗(yàn)池的設(shè)計(jì)

對(duì)于低介質(zhì)損耗因數(shù)的待測(cè)液體，電極系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)是:容易清洗、再裝配(必要時(shí))和灌注液體時(shí)不移動(dòng)電極的相對(duì)位置。此外還應(yīng)注意:液體需要量少，電極材料不影響液體，液體也不影響電極材料，溫度易于控制 ，端點(diǎn)和接線能適當(dāng)?shù)仄帘?支撐電極的絕緣支架應(yīng)不浸沉在液體中，還有，試驗(yàn)池不應(yīng)含有太短的爬電距離和尖銳的邊緣 ，否則能影響測(cè)量精度滿足上述要求的試驗(yàn)池見(jiàn)圖2一圖4 電極是不銹鋼的，用硼硅酸鹽玻璃或石英玻璃作絕緣。圖 2

和圖 3所示的試驗(yàn)池也可用作電阻率的測(cè)定，IEC 60247;1978對(duì)此已詳細(xì)敘述

由于有些液體如氯化物，其介質(zhì)損耗因數(shù)與電極材料有明顯的關(guān)系，不銹鋼電極不總是最合適的有時(shí)，用鋁和杜拉鋁制成的電極能得到比較穩(wěn)定的結(jié)果。

5.2.2 試驗(yàn)池的準(zhǔn)備

應(yīng)用一種或幾種合適的溶劑來(lái)清洗試驗(yàn)池，或用不含有不穩(wěn)定化合物的溶劑多次清洗?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)試驗(yàn)方法檢查其純度，或通過(guò)一個(gè)已知的低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體試樣測(cè)量的結(jié)果來(lái)確定當(dāng)試驗(yàn)池試驗(yàn)幾種類(lèi)型的絕緣液體時(shí)，若單獨(dú)使用溶劑不能去除污物，可用一種柔和的擦凈劑和水來(lái)清潔試驗(yàn)池的表面 若使用一系列溶劑清洗時(shí)則最后要用大沸點(diǎn)低于 100℃的分析級(jí)的石油醚來(lái)再次清洗，或者用任一種對(duì)一個(gè)已知低電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的液體測(cè)量能給出正確值的溶劑來(lái)清洗，并且這種溶劑在化學(xué)性質(zhì)上與被試液體應(yīng)是相似的。推薦使用下述方法進(jìn)行清洗。

試驗(yàn)池應(yīng)全部拆開(kāi)，地清洗各部件，用溶劑回流的方法或放在未使用溶劑中攪動(dòng)反復(fù)洗滌方法均可去除各部件上的溶劑并放在清潔的烘箱中，在 110℃左右的溫度下烘十 30 min待試驗(yàn)池的各部件冷卻到室溫，再重新裝配起來(lái)。池內(nèi)應(yīng)注人一些待試的液體，停幾分鐘后，倒出此液體再重新倒人待試液體，此時(shí)絕緣支架不應(yīng)被液體弄濕。

在 上述各步驟中，各部件可用干凈的鉤針或鉗子巧妙地處理，以使試驗(yàn)池有效的內(nèi)表面不與手接觸

注 1:在同種質(zhì)量油的常規(guī)試驗(yàn)中，上面所說(shuō)的清洗步驟可以代之為在每一次試驗(yàn)后用沒(méi)有殘留紙屑的千紙簡(jiǎn)單地擦擦試驗(yàn)池。

注2:采用溶劑時(shí)，有些溶劑特別是苯、四抓化碳、甲苯、二甲苯是有毒的，所以要注意防火及毒性對(duì)人體的影響，此外，抓化物溶劑受光作用會(huì)分解。

5.2.3 試驗(yàn)池的校正

當(dāng)需要高精度測(cè)定液體電介質(zhì)的相對(duì)電容率時(shí)，應(yīng)首先用一種已知相對(duì)電容率的校正液體(如苯)

來(lái)測(cè)定“電極常數(shù)" 。

“電極常數(shù)"C。的確定按式(14):

來(lái)計(jì)算液體未知相對(duì)電容率EX o

式中:

= Co一 C

_CX一Cg

C

··.··.··.····················?！ぁぁ?。。(16)

Cg— 校正電容;

Co— 空氣中電極裝置的電容;

C— 電極常數(shù);

CX— 電極裝置充有被試液體時(shí)的電容;

Ex— 液體的相對(duì)電容率。

假如 Co I C。和 Cx值是在:。是已知的某一相同溫度下測(cè)定的，則可求得高精度的。x值。

采用上述方法測(cè)定液體電介質(zhì)的相對(duì)電容率時(shí)，可保證其測(cè)得結(jié)果有足夠的精度，因?yàn)樗擞捎诩纳娙莼螂姌O間隙數(shù)值的不準(zhǔn)確測(cè)量所引起的誤差。

6 測(cè)f方法的選擇

測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)的方法可分成兩種:零點(diǎn)指示法和諧振法。

6.1 零點(diǎn)指示法適用于頻率不超過(guò)50 MHz時(shí)的測(cè)量。測(cè)量電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)可用替代法;也就是在接人試樣和不接試樣兩種狀態(tài)下，調(diào)節(jié)回路的一個(gè)臂使電橋平衡。通常回路采用西林電橋、變壓器電橋(也就是互感藕合比例臂電橋)和并聯(lián) T型網(wǎng)絡(luò)。變壓器電橋的優(yōu)點(diǎn):采用保護(hù)電極不需任何外加附件或過(guò)多操作，就可采用保護(hù)電極;它沒(méi)有其他網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。

6.2 諧振法適用于10 kHz一幾百M(fèi)Hz的頻率范圍內(nèi)的測(cè)量。該方法為替代法測(cè)量，常用的是變電抗

法。但該方法不適合采用保護(hù)電極。

注:典型的電橋和電路示例見(jiàn)附錄。附錄中所舉的例子自然是不全面的，敘述電橋和側(cè)量方法報(bào)導(dǎo)見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)和

該種儀器的原理說(shuō)明書(shū)

7 試驗(yàn)步驟

7. 1 試樣的制備

試樣應(yīng)從固體材料上截取，為了滿足要求，應(yīng)按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法的要求來(lái)制備。

應(yīng)精確地測(cè)量厚度，使偏差在士(0. 2%士。.005 mm)以內(nèi)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)均勻地分布在試樣表面。必要時(shí)，應(yīng)測(cè)其有效面積。

7.2 條件處理

條件處理應(yīng)按相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行。

7.3 測(cè)f

電氣測(cè)量按本標(biāo)準(zhǔn)或所使用的儀器(電橋)制造商推薦的標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的方法進(jìn)行。

在 1 MHz或更高頻率下，必須減小接線的電感對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。此時(shí)，可采用同軸接線系統(tǒng)(見(jiàn)圖 1所示)，當(dāng)用變電抗法測(cè)量時(shí)，應(yīng)提供一個(gè)固定微調(diào)電容器。

8 結(jié)果

8.1 相對(duì)電容率 E,

試樣加有保護(hù)電極時(shí)其相對(duì)電容率。r可按公式(1)計(jì)算，沒(méi)有保護(hù)電極時(shí)試樣的被測(cè)電容Cl, 包括了一個(gè)微小的邊緣電容 Ce，其相對(duì)電容率為:

公 式 中:

E,— 相對(duì)電容率;

Cl,— 沒(méi)有保護(hù)電極時(shí)試樣的電容;

C,— 邊緣電容;

Co—

法向極間電容;

Co和 C。能從表 1計(jì)算得來(lái)。

必要時(shí)應(yīng)對(duì)試樣的對(duì)地電容、開(kāi)關(guān)觸頭之間的電容及等值串聯(lián)和并聯(lián)電容之間的差值進(jìn)行校正。

測(cè)微計(jì)電極間或不接觸電極間被測(cè)試樣的相對(duì)電容率可按表 2、表 3中相應(yīng)的公式計(jì)算得來(lái)。

8.2 介質(zhì)損耗因數(shù) tan8

介質(zhì)損耗因數(shù) tans按照所用的測(cè)量裝置給定的公式，根據(jù)測(cè)出的數(shù)值來(lái)計(jì)算。

8.3 精度要求

在第5章和附錄 A中所規(guī)定的精度是:電容率精度為士1%，介質(zhì)損耗因數(shù)的精度為士(5%士0.000 5)。這些精度至少取決于三個(gè)因素:即電容和介質(zhì)損耗因數(shù)的實(shí)測(cè)精度;所用電極裝置引起的這些量的校正精度;極間法向真空電容的計(jì)算精度(見(jiàn)表 1).

在較低頻率下，電容的測(cè)量精度能達(dá)士(0. 1%士。02 pF)，介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量精度能達(dá)士(2%士0.000 05)。在較高頻率下，其誤差增大，電容的測(cè)量精度為士(0. 5%士0. 1 pF)，介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量精度為士(2%土。.000 2).

對(duì)于帶有保護(hù)電極的試樣，其測(cè)量精度只考慮極間法向真空電容時(shí)有計(jì)算誤差。但由被保護(hù)電極和保護(hù)電極之間的間隙太寬而引起的誤差通常大到百分之零點(diǎn)幾，而校正只能計(jì)算到其本身值的百分之幾。如果試樣厚度的測(cè)量能精確到士。.005 mm，則對(duì)平均厚度為 1. 6 mm的試樣，其厚度測(cè)量誤差能達(dá)到百分之零點(diǎn)幾。圓形試樣的直徑能測(cè)定到士0. 1%的精度，但它是以平方的形式引人誤差的，綜合這些因素，極間法向真空電容的測(cè)量誤差為10.5%e

對(duì)表面加有電極的試樣的電容，若采用測(cè)微計(jì)電極測(cè)量時(shí)，只要試樣直徑比測(cè)微計(jì)電極足夠小，則只需要進(jìn)行極間法向電容的修正。采用其他的一些方法來(lái)測(cè)量?jī)呻姌O試樣時(shí)，邊緣電容和對(duì)地電容的計(jì)算將帶來(lái)一些誤差，因?yàn)樗鼈兊恼`差都可達(dá)到試樣電容的2%-40%。根據(jù)目前有關(guān)這些電容資料，

計(jì)算邊緣電容的誤差為 10%，計(jì)算對(duì)地電容的誤差為25 。因此帶來(lái)總的誤差是百分之幾十到百分之幾。當(dāng)電極不接地時(shí)，對(duì)地電容誤差可大大減小。

采用測(cè)微計(jì)電極時(shí)，數(shù)量級(jí)是。.03的介質(zhì)損耗因數(shù)可測(cè)到真值的士0.000 3，數(shù)量級(jí)0.000 2的介質(zhì)損耗因數(shù)可測(cè)到真值的士。.000 05。介質(zhì)損耗因數(shù)的范圍通常是。.000 1-0. 1，但也可擴(kuò)展到。.

以上。頻率在10 MH:和20 MHz之間時(shí)，有可能檢測(cè)出。.00002的介質(zhì)損耗因數(shù)。1-5的相對(duì)電容率可測(cè)到其真值的士20o，該精度不僅受到計(jì)算極間法向真空電容測(cè)量精度的限制，也受到測(cè)微計(jì)電極系統(tǒng)誤差的限制。

9 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)給出下列相關(guān)內(nèi)容:

絕緣材料的型號(hào)名稱及種類(lèi)、供貨形式、取樣方法、試樣的形狀及尺寸和取樣 日期(并注明試樣厚度和試樣在與電極接觸的表面進(jìn)行處理的情況);

試樣條件處理的方法和處理時(shí)間;電極裝置類(lèi)型，若有加在試樣上的電極應(yīng)注明其類(lèi)型;測(cè)量?jī)x器;試驗(yàn)時(shí)的溫度和相對(duì)濕度以及試樣的溫度;施加的電壓;施加的頻率;

相對(duì)電容率。r(平均值);介質(zhì)損耗因數(shù) tans(平均值);

試驗(yàn) 日期 ;

相對(duì)電容率和介質(zhì)損耗因數(shù)值以及由它們計(jì)算得到的值如損耗指數(shù)和損耗角，必要時(shí)，應(yīng)給出與溫度和頻率的關(guān)系

試樣的相對(duì)電容率:

其 中

C,— 電極之間被測(cè)的電容;

In一一 自然對(duì)數(shù);

Ig一一常用對(duì)數(shù)