GB/T5654液體介電常數(shù)介質損耗測試儀為一體化結構，內置介損測試電橋，可變頻調壓電源，升壓變壓器和SF₆高穩(wěn)定度標準電容器。測試高壓源由儀器內部的逆變器產生，經變壓器升壓后用于被試品測試。

 GB/T5654液體介電常數(shù)介質損耗測試儀是發(fā)電廠、變電站等現(xiàn)場或實驗室測試各種高壓電力設備介損正切值及電容量的高精度測試儀器。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，避開了工頻電場對測試的干擾，從根本上解決了強電場干擾下準確測量的難題。同時適用于全部停電后用發(fā)電機供電檢測的場合。該儀器配以絕緣油杯加溫控裝置可測試絕緣油介質損耗。

設備技術參數(shù)：

GB/T 5654-2007液體絕緣材料相對電容率、介質損耗因數(shù)和直流電阻率的測量

前言

本標準等同采用IEC60247:2004《液體絕緣材料相對電容率、介質損耗因數(shù)和直流電阻率的測量》(英文版)。

為便于使用,本標準做了下列編輯性修改。

a)用小數(shù)點符號‘.’代替小數(shù)點符號‘，’;

b)“本國際標準"一詞改為“本標準";

本標準代替GB/T 5654-1985《液體絕緣材料工頻相對介電常數(shù)、介質損耗因數(shù)和體積電阻率的測量》。

本標準與GB/T 5654-1985相比主要變化如下:

a)本標準增加了“引言"及“規(guī)范性引用文件"章節(jié);

b)在直流電阻率測量中,將“試驗電壓使液體承受200 V~300V/mm……"改為“試驗電壓應使液體承受250V/mm……";將電化時間“60s"改為“60 s±2 s";將“注試樣15min后開始測量"改為“不超過10min開始測量";

c)本標準增加了圖2、圖3、圖4、圖 5。

本標準的附錄A、附錄B、附錄C為資料性附錄。本標準由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。

本標準由全國絕緣材料標準化技術委員會(SAC/TC51)歸口,本標準起草單位:桂林電器科學研究所。

引言

健康和安全:

警告:本標準不涉及所有與使用有關的安全問題,使用本標準的人員有責任建立合適的健康與安全規(guī)則,并在使用之前確定受規(guī)則限制的適用范圍。

環(huán)境:

本標準會導致產生某些絕緣液體、化學品、使用過的樣品容器和油污染固體等問題,對這些物品的處置應按相關法規(guī)進行,以減少對環(huán)境的影響和危害,并應作好一切預防措施以防止這些液體因遺棄而污染環(huán)境。

液體絕緣材料相對電容率、介質損耗因數(shù)和直流電阻率的測量

1范圍

本標準規(guī)定了在試驗溫度下液體絕緣材料的介質損耗因數(shù),相對電容率和直流電阻率的測量方法。本標準主要是對未使用過的液體做參考性試驗,但也適用于在運行中的變壓器,電纜和其他電工設備中的液體。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。

對于非碳氫化合物絕緣液體,則要求采用其他清洗方法。

2規(guī)范性引用文件

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,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協(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。

GB/T1409-2006固體絕緣材料在工頻、音頻、高頻(包括米波波長在內)下電容率和介質損耗因數(shù)的推薦方法(IEC 60250:1969,MOD)

GB/T 1410-2006固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法(IEC60093;1980,IDT)GB/T 21216-2007絕緣液體測量電導和電容確定介質損耗因數(shù)的試驗方法(IEC 61620:1998，

IDT)

IEC 60475液體電介質取樣方法

3術語和定義

下列術語和定義適用于本標準。

3.1

(相對)電容率permittivity(relative)

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的電容量C.與同樣電極結構在真空中的電容量C之比。

用該電極在空氣中的電容量C.代替C。,對于測量相對電容率具有足夠的精確度。

3.2

介質損耗因數(shù)(tan?)dielectric dissipation factor (tano)

絕緣材料的介質損耗因數(shù)(tand)是損耗角的正切。

當電容器的介質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。

注:實際應用中,tan8測得值低于0.005時,tan8和功率因數(shù)(PF)基本上相同?？捎靡粋€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)和介質損耗因數(shù)之間的關系可表達為下式:

式中:

PF一功率因數(shù)

tan 8介質損耗因數(shù)。

3.3

直流電阻率(體積)d.c.resistivity(volume)

絕緣材料的體積電阻率是在材料內的直流電場強度與穩(wěn)態(tài)電流密度的比值。注:電阻率的單位是歐姆米(Ω.m)。

4概述

電容率、tan8和電阻率,無論是單一還是全部,都是絕緣液體的而有質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備所產生的潛在影響。

4.1 電容率和介質損耗的數(shù)。

電氣絕緣液體的電容營部分質損粕因數(shù)(tane)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,電容車在工頻和足夠高下與的的人桿,對務是無依的歸于液體中和介質損耗因數(shù)都是介質極化和材料電導的度量.自由載流子的存在,測量高純凈絕緣液體的介電特性,對判別電離雜質的存在很有價值。介質損耗與測量頻率成反比,且隨介質粘度的變化而變化、試驗電壓值對測量損耗因數(shù)影響不大，它通常只是受電橋的關敏度所限制，但是(應考慮到高的電場強度會引起電極的二次救應、介質發(fā)熱、放電等影響。較大的雜質所北Z的電容率的變化相對較小,而其介質損耗則強烈地受極小量的可電離溶解雜質

或膠體微粒的影響，性還導致它有較高

些液體有較大的極性,所以對雜質的敏感性較之碳氫化合物液體要強得多。極的陪解和電離的能力,因此在操作時要比對碳氫化合物液體更應小心。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損數(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,因此需要在足夠精下面所述的方法使試樣溫度在很短的時間內達到與試驗池平衡。

耗因數(shù),介質損耗因確的溫度條件下進行訂基

4.2電阻率

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)生隨時間而變化。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較長時間,因此,其結果通常是與GB/T21215-2007所得到的不同。本標準中液體的電阻率測量結果與試驗條件有關,主要有:

a)溫度

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。

b)電場強度的值

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。

e)電化時間

當施加直流電壓時,由于電荷向兩電極遷移,流經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(見14.2)]。

4.3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tan8的結果。

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后再開始測量電阻車。

4.4導致錯誤結果的因素

雖然只有嚴重污染才會影響電容率。但徽量的污染卻能強烈地影響tan♂和電阻率。不可靠的結果通常是由于不適當?shù)娜踊蛱幚碓嚇铀斐傻奈廴?、由未洗凈試驗池或吸收了水份，特別是存在不溶解的水份所引起。

在貯藏期間長久暴露在強光線下會導致電介質劣化,采用所推薦液體樣品貯存和運輸以及試驗池的結構和凈化的標準化程序,可使由污染引起的誤差減至最小。

5儀器

5.1試驗池

同一試驗池可用來測量電容率、介質損耗因數(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。

5.1.1試驗池應設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)或內部電加熱的試驗池都可以使用，

5.1.2用來制造試驗池的材料應是無氣孔的,并能經受所要求的溫度,電極的中心對準應不受溫度變化的影響。

5.1.3與被試液體接觸的電極表面應拋光如值面,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。

注:通常在表面上電鍍不如一種金屬制成的。但表面鍍金,鎳或銠,只要就得好并保持光好無損也可瞞意地使用。殷鋼鍍銠電極較好且具有較低熱膨脹的優(yōu)點。也可采用在黃鋼上鍍鎳或金和在不銹鋼上螳鎳的電極。5.1.4用來支撐電極的固體絕緣材料應具有較低的介質損耗因數(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。

注:通常認為熔酗石英是用作試瞼池合近的皓緣材料,由于普通金屬和石英的鳩膨脹系數(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。

5.1.5保護電極和測量電極之間橫跨液面及固體絕緣材料的距離應足夠大,以便能承受施加的試驗

電壓，

5.1.6符合5.1.1到5.1.5要求的任何試驗池均可使用,用于低裝度液體和施加電壓不超過2000V

的試驗池見圖1一圖5。

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(見圖2)。

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,在交流下測量介質損耗因數(shù)也應有相應的比值。

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，為此,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°。

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。

5.2試驗箱

試驗箱應能保持其溫度不超過規(guī)定值的士1℃,并有連接試驗池的屏蔽線,試驗池應與試驗箱接地外殼絕緣。

5.3玻璃器皿

應采用由硼硅琥璃做的普遴化學玻璃器皿,例如:燒杯、量筒、滴管等,且用于操作試樣的所有玻璃器皿至少都應按第6章規(guī)定的標準清洗并仔細干燥。

5.4電容率和損耗因數(shù)的測量儀器

只要其測量精度和分辨率適合于被試樣品，可采用任何交流電容和介質損耗因數(shù)測量儀器，交流電容電橋及試驗線路的示例與GB/T 1409-2006中規(guī)定一致。

5.5直流電阻率的測量儀器

只要其精度和分辨率適合于被試樣品,可采用任何儀器。合適的儀器和試驗線路與GB/T 1410--2006中規(guī)定一致。

5.6測時器

用于測量電化時間，準確到0.5s。

5.7安全措施

危險警示一一應確保設備的安全裝置正常運行。

清洗用溶劑

用于清洗試驗池的溶劑應至少是符合工業(yè)純要求的,其對試驗結果應無影響,溶劑應貯存在棕色的玻璃瓶里。

如果溶劑是以桶裝交貨的,應過濾,過濾后的溶劑應貯存在具有標記的茶色玻璃瓶里。

烴類溶劑，例如汽油(沸點60℃~80℃)、正庚烷、環(huán)已烷和甲苯,對清洗烴類油是合適的。對于有機酯液體,推薦用酒精清選,對于硅液體,則用甲苯清選。其他的絕緣液體,可能需要專用的溶劑清洗。

由于絕緣液體對極微小的污染的影響都極為敏感,因此測量介電性能時試驗池的清洗是重要的，

7清洗試驗池

在進行參考試驗以中定要經常清洗試驗性，

在進行例行試驗時，會上一次測的液體特性在規(guī)定值范圍內,且上一次利這次的被測液體的化學

類型相似，就不必清比試驗池。但下一次試驗前，應用定體積的待測樣品至少仲洗試驗池三次。

當試驗池定期展年試驗具有相似化學類型和介電性能的液體時,則用一種清潔的液體樣品充滿后貯存起來，在下一成速量前用一定體積的苻測樣品全少沖洗試驗池三次。

可使用許多不同類型的清洗程序,只要它們已被證明是有效的，

在附錄AUB中介紹了另外請法程序的實側,

當實驗室之間的爭議時，可又用以下清洗程序，

注:使用海劑)山性意著火危險及對人員的有有危害。

7.1程序

地洗議所有的組成部件,并更換兩次溶劑(兌第6章)，用丙酮漂洗所有部件,然后用軟性擦皂和洗清劑洗滌.

用5%的磷酸餾水溶液成去離了水溶難點排至少5min,然后用蒸僧水或去高子水漂洗幾次。

將所有部件在蒸館水攻去離于水中煮沸至少30 min。

因為某些材料可能合工化在加熱105℃~110℃的烘箱中充分烘干各部件且不超過120min。干燥時間取決于整個試驗袍的結構,但通常用60 min~120min已足以除去任何水份。冷卻前重新裝好試驗油“并確保不用裸手接觸到其任何將要浸液休的表面，

7.2 試驗池的存放

當試驗池不用時,推薦使用經常試驗且清潔的絕緣液體充調試驗池后保存起來。或當試驗不同液體時,用對試驗池無損害的溶劑充滿后保存。

不經常使用試驗池時,則應將其清洗,干燥并裝配好,存放在干燥無塵的容器里。也可以按照制造商推薦的方法來操作。

8取樣

用于這些試驗的絕緣液體取樣應搜IEC 60475的規(guī)定進行。樣品應在原先的容器內儲存及運輸,而且應避光。

9樣品制備

除非被試液體的規(guī)范中另有規(guī)定,否則無需進行過濾、干燥等處理。

當需要預熱試樣時,在倒出足夠的樣品用作其他試驗時,應盡可能將余下的樣品在原來的樣品容器里預熱,此時,應考慮液體的熱膨脹而留有足夠的空間,以避免容器破裂。

當試樣必須移到其他容器內時,這些容器應是帶蓋燒杯或帶塞子的錐形玻璃燒瓶,并按第7章要求進行清洗。

如果必須在室溫下進行試驗,則應將原來樣晶容器放在將要進行試驗的室內,直至樣品達到室溫。當需在高溫下進行試驗而試樣又不能在試驗池內加熱時,試樣容器或輔助的容器要用塞子塞住,并保證在此容器內有合適的體積足以滿足液體的熱膨脹,在烘箱里把它加熱到高于要求的試驗溫度5℃~10℃,

由于液體易氧化,因此加熱時間應不超過1h。

若必須在一個單獨的烘箱內加熱液體,為防止污染影響,保證一個烘箱只用于一種類型的液體。

為了取到有代表性的試樣,在取樣之前,應將容器傾斜并緩慢地旋轉液體幾次,以使試樣均勻。用干凈的無絨布擦洗容器口,并倒出一部分液體樣品擦洗容器的外表面。

10條件處理及試驗池充填試樣

10.1試驗池的條件處理

在洗凈并干燥完電極后,注意不要用襟手接觸它們的表面,也應注意放置試驗池部件的表面要很清潔,試驗池上面不要有水燕汽或灰塵，

為了使試驗池的清洗程序對隨后試驗的影響減到最小,很重要的一點是要對干燥清潔的試驗池進行預處理,即用下次的被試液體充滿試驗池兩次。對于高粘度液體,可能需要更長時間的預處理。

10.2試驗池充填試樣

用一部分液體試樣刷洗試驗池三次,然后倒出并倒掉液體。在劇洗試驗池時,若需要取出內電極，應注意防止在任何表面?；匾后w,并防止塵粒聚集在試驗池的浸液表面。

重新充滿試樣，注意防止夾帶氣泡。將裝有試樣的試驗池加熱到所需試驗溫度,每個試驗溫度所需的時間取決于加熱方法,通常可能在10 min~60 min范圍，在達到所需試驗溫度的士1℃時,10min內必須開始測試。

應特別注意防止液體或試驗池的各部件與任何污染源相接觸。

在一種液體內不呈活性的雜質可能在另一種液體內會因雜質的遷移而呈現(xiàn)活性,因此限制一試驗池只用于一種類型的液體。

應盡可能地保證周圍大氣中不存在影響液體質量的水蒸汽或氣體。

11試驗溫度

這些試驗方法適合于在一個很寬的溫度范圍內試驗絕緣液體,除非在特定液體的規(guī)范中另有規(guī)定，一般試驗應在90℃下進行。

測量溫度的分辨率應在0.25℃以內，

12 介質損耗因數(shù)(tam?)的測量

12.1試驗電壓

通常采用頻率 40 Hz~62 Hz的正弦電壓。施加交流電壓的大小視被試液體而定,推薦電場強度為0.03 kV/mm~1 kV/mm,

注:通常在上述頻率范圍內,可用下列公式從一個顧率的結果換算成另一個頗率的對應值:

12.2測量

試驗池非自動加熱,當其溫度達到所要求試驗溫度的士1℃時,應于10min內開始測量損耗因數(shù)。在測量時施加電壓。完成初次測量后(如果需要,也包括測量電容率和電阻車時),倒出試驗液體。再用第二份試樣充滿試驗池,操作程序和次相同,但省去限洗。重復測量,兩次測得的tan8值之差應不大于0.0001加兩個值中較大的25%。

如果不病足上述要求,則繼續(xù)充填試樣測量,直到相鄰兩次tanò測量值之差不超過0.0001加兩個值中較大的25%為止,此時認為測量是有效的,12.3報告

注:只有鑒定tan值較小的產品時才需要重復測量,例行試驗不需要重復測量。

報告兩次有效測量值的平均值作為試樣的損耗因數(shù)(tan8)。

報告應包括:

)電場強度

試驗溫度，

3相對電

13.1測量

首先測量以干燥空氣為介質的干凈試驗池的電容量::然后測量裝有已知相對電容率為。的液體的

電容量。按下式電板常數(shù)C.和修正電容

S3d

式中:

C.一-電極常數(shù)

--+-…-------(3)

*-----(4)

C.一-充有已用相對電容率為c的校電溶液的試驗池的電容量;

C,一一以空氣行決介質的試驗池的電容量，

C修正電

測量裝有被試流體的試驗池的電容量C并按下式計算相對電容率

ONVIS

式中:

.一被試液體的相對中容率，

C.一一被試液體的電容量:

(5)

C.一一以空氣作為介質的試驗他的電容量;

C一修正電容。

重復試驗,直至相鄰兩次測試值的差不大于較大值的5%,則認為測量是有效的。注1:如果在測定C。值時已知C.、C和。值,則可獲得的精度。

注2,當用設計很好并預先校正過的三端試驗他時或當精度要求校低時,可以忽略C。項,而相對電容率可按簡化公

式計算。

式中，

。一被試液體的相對電容率。

C一被試液體的電容量:

C一裂空氣作為介質的試驗鈾的電容量。

13.2 報告

報告有效測量的平均值作為試樣的相對電容率。

報告應包括:

二)試驗池的類型及以空氣為介質時的電容量:

b)電場強度;

e)施加電壓的頗率:

d試驗溫度。

14直流電阻率的測量

14.1試驗電壓

除非另有規(guī)定,所施加的直流試驗電壓應使液體承受250V/mm的電場強度。14.2電化時間

通常適宜的電化時間是60s±2s。電化時間的改變可使試驗結果有相當大的變化。14.3測量

如果在該試樣上已測過損耗因數(shù),則測量電阻率之前應短接兩電極60s.如果僅測量電阻率,那么在其溫度達到所需試驗溫度值的士1℃后盡可能快地開始測量,即到溫度不超過 10min就開始測量。

連接電極到測量儀器,使試驗池的內電極接地。將直流電壓加到外電極,在電化時間達到終點時記錄電流和電壓讀數(shù)。

掛1,只要符合其他的一些要求(例知:電場強度為250V/mm),也可用讀取電阻的儀器。

將試驗池的兩電極短路5min。倒掉試驗池里的液體,從樣品中倒出第二份試樣重復測量。用下式計算電阻率:

-.---.- ===....+**+**=( 7)

式中:

一電阻率,單位為歐姆米(Ω·m);

U一試驗電壓讀數(shù),單位為伏特(V):

1--電流讀數(shù),單位為安培(A);

K一一試驗池常數(shù),單位為米(m)。

注2:K值按下式計算:

K-0.113XC,

式中;C.一一以空氣作為介質的試驗池的電容量:0.113--10-"乘以空氣的介電君數(shù)的例數(shù)。

相鄰兩次讀數(shù)之差不應超過兩值中較高的35%。如果不滿足該要求,則需繼續(xù)充填試樣測量,直到相鄰兩測量的電阻率值之差不超過兩值中較高的35%為止。此時則認為測量是有效的。注3:對每一次充瞞的試樣進行施加極性相反電壓的第二次測量,可以觀察到試驗他是否干凈和其他現(xiàn)象。必領注意到有些儀器是沒有這樣的反轉開關的,不要用這樣的儀器,以免得出有誤差的結果。

也可使用自動計算的直接讀數(shù)的儀器。

14.4報告

報告有效測量結果的平均值作為樣品的電阻率。

報告應包括:

a)電場強度;

b)電化時間:

c)試驗度。