电气绝缘测试技术2

1、电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 第二章第二章 电阻与微电流的测量电阻与微电流的测量电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 第一节第一节 绝缘电阻与电阻率绝缘电阻与电阻率一、绝缘电阻与电阻率一、绝缘电阻与电阻率1、绝缘体绝缘体基本功能是阻止电流通过，使得电能按设计的途径传基本功能是阻止电流通过，使得电能按设计的途径传 输，保证设备的正常工作。输，保证设备的正常工作。2、绝缘电阻绝缘电阻就是用以表征绝缘体阻止电流流通的能力，是表征就是用以表征绝缘体阻止电流流通的能力，是表征 绝缘体特性的基本参数之一。绝缘体特性的基本参数之一。一个绝缘体在施加电压以后，通过的电流随时间的变化如下：一个绝缘体在施加电压以

2、后，通过的电流随时间的变化如下：电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 在开始时电流成分很多，除了泄漏电流之在开始时电流成分很多，除了泄漏电流之 外，还有充电电流、极化电流以及净化电外，还有充电电流、极化电流以及净化电 流等，这些电流都是随时间减小的，最后流等，这些电流都是随时间减小的，最后 这个稳定的电流才是表征电介质本征电导这个稳定的电流才是表征电介质本征电导 的的泄漏电流泄漏电流。绝缘电阻绝缘电阻是施加于绝缘体上的两个导体之间的直流电压与流过绝是施加于绝缘体上的两个导体之间的直流电压与流过绝 缘体的泄漏电流之比，缘体的泄漏电流之比，电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 体积电阻体积电阻 RV绝缘电

3、阻绝缘电阻 表面电阻表面电阻 RS通过绝缘体内部的电流通过绝缘体内部的电流通过绝缘体表面的电流通过绝缘体表面的电流绝缘电阻是体积电阻与表面电阻绝缘电阻是体积电阻与表面电阻并联并联组组成的，如左图示：成的，如左图示：电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 V 绝缘体的和绝缘体的体积电阻与导体间绝缘体的厚度成正比，绝缘体的和绝缘体的体积电阻与导体间绝缘体的厚度成正比，与导体和绝缘体接触的面积成反比。与导体和绝缘体接触的面积成反比。以平板形绝缘体为例，假定导体（或电极）也是平板形，导体以平板形绝缘体为例，假定导体（或电极）也是平板形，导体间绝缘体内电场均匀，则有间绝缘体内电场均匀，则有h UA IVRV

4、VU / h EVIV / A JV式中：式中：h 绝缘体的厚度（绝缘体的厚度（m） A电极的面积（电极的面积（m2 ）EV 电场强度（电场强度（V/m）V体积电阻率（体积电阻率（m）JV 绝缘体内的电流密度（绝缘体内的电流密度（ A / m2）体积电阻率实际等于单体积电阻率实际等于单位立方体的绝缘电阻值位立方体的绝缘电阻值电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 表面电阻与绝缘体表面上放置的导体表面电阻与绝缘体表面上放置的导体的长度成反比，与导体间绝缘体表面的长度成反比，与导体间绝缘体表面的距离成正比，以图的距离成正比，以图1-3所示的简单平所示的简单平板形绝缘体为例。板形绝缘体为例。l S S-表

5、面电阻率（表面电阻率（ ）I Sdd Ul I SRS SES 式中式中 d导体间的距离（导体间的距离（m）;l导体的长度（导体的长度（m）;ES-表面电场强度（表面电场强度（V/m）; -电流线密度（电流线密度（A/m）;U / dI S / l表面电阻率等于正方形表面电阻率等于正方形面积内的表面电阻值。面积内的表面电阻值。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 小结：小结：1、绝缘电阻不仅与绝缘材料的性能有关，还决定于绝缘系统的形、绝缘电阻不仅与绝缘材料的性能有关，还决定于绝缘系统的形 状状和尺寸；而电阻率则完全决定于绝缘材料的性能。和尺寸；而电阻率则完全决定于绝缘材料的性能。2、由于表面电阻率

6、对外界的影响很敏感，所以绝缘材料的电阻率、由于表面电阻率对外界的影响很敏感，所以绝缘材料的电阻率 一一般是指体积电阻率。般是指体积电阻率。3、电导率为电阻率的倒数，单位为、电导率为电阻率的倒数，单位为S/M。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 二、影响绝缘电阻的因素二、影响绝缘电阻的因素1、温度、温度：在绝缘材料中，导电主要是靠离子迁移，：在绝缘材料中，导电主要是靠离子迁移，温度升高温度升高 时，离子容易摆脱周围分子的束缚而产生位移，从而时，离子容易摆脱周围分子的束缚而产生位移，从而 使使体积电阻率呈指数下降。体积电阻率呈指数下降。2、湿度：、湿度：水的电导比绝缘材料的电导大得多，同时水的介电常

7、水的电导比绝缘材料的电导大得多，同时水的介电常 数大，它能降低离子的电离能，因此绝缘材料吸湿数大，它能降低离子的电离能，因此绝缘材料吸湿 后，电阻率明显下降。后，电阻率明显下降。 电气设备在潮湿的环境中停放后，在重新投入运行之前，电气设备在潮湿的环境中停放后，在重新投入运行之前， 必须先测其电阻，若下降很多，则烘干后再投入运行。必须先测其电阻，若下降很多，则烘干后再投入运行。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 3、电场强度：、电场强度：当电场强度很高时，电子电导起明显作用，当电场强度很高时，电子电导起明显作用，电导电导 随电场强度随电场强度增高而明显增高而明显增加增加。4、辐照：、辐照：许多有机

8、材料强光或射线、射线的辐照下，会产生各许多有机材料强光或射线、射线的辐照下，会产生各 种光电流，而使种光电流，而使绝缘电阻率明显下降绝缘电阻率明显下降。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 现行标准中推荐采用在温度为（现行标准中推荐采用在温度为（23232 2），相对湿度为，相对湿度为50%50%5%5%条件下处理条件下处理24h24h。若要测定试样在某一特定条件下的性能，在预处理后，还要进若要测定试样在某一特定条件下的性能，在预处理后，还要进行试验条件处理。行试验条件处理。例：例：提示：提示：为消除由于试样在试验之前所经历的环境条件不同而造成的试为消除由于试样在试验之前所经历的环境条件不同而造成

9、的试验结果的偏差，试样要做预处理。验结果的偏差，试样要做预处理。 V聚氯乙烯：聚氯乙烯：10101012 ；聚乙烯：；聚乙烯：1014；天然橡胶：；天然橡胶：1014聚四氟乙烯：聚四氟乙烯：1016 ；三元乙丙橡胶：；三元乙丙橡胶：1014 ；环氧树脂：；环氧树脂：1011云母：云母：10101013 ；矿物油：；矿物油：1011 1012 ；纸：；纸：1051011空气：空气： 1016电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 第二节第二节 试样与电极试样与电极一、试样一、试样根据使用的要求，绝缘材料要制成不同的形状和尺寸的试样，根据使用的要求，绝缘材料要制成不同的形状和尺寸的试样，如板、薄膜、带、

10、管、棒状等等。试样要经过预处理或条将处理。如板、薄膜、带、管、棒状等等。试样要经过预处理或条将处理。并并放置在规定的环境条件下进行测量。放置在规定的环境条件下进行测量。厚度：取决于材料的厚度。一般不超过厚度：取决于材料的厚度。一般不超过4mm。大小：比电极的最大尺寸至少每边大大小：比电极的最大尺寸至少每边大7mm。 方形板材：边长方形板材：边长50mm或或100mm 圆形板材：直径圆形板材：直径50mm或或100mm 管状式样：长度管状式样：长度50mm或或100mm。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 二、电极系统二、电极系统 电极系统分为两电极和三电极系统。电极系统分为两电极和三电极系统。

11、优点：三电极系统可将体积电流和表面电流分开，可分别测优点：三电极系统可将体积电流和表面电流分开，可分别测得体积电阻率和表面电阻率。得体积电阻率和表面电阻率。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 图图1-4 平板试样三电极系统平板试样三电极系统测量体积电阻率时：测量体积电阻率时：1被保护电极（测量电极）被保护电极（测量电极） 2保护电极保护电极3不保护电极（高压电极）不保护电极（高压电极）测量表面电阻率时：测量表面电阻率时：1被保护电极（测量电极）被保护电极（测量电极）2不保护电极不保护电极3保护电极。保护电极。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 图图1-5 管状试样三电极系统管状试样三电极系统测量体

12、积电阻率时：测量体积电阻率时：1被保护电极（测量电极）被保护电极（测量电极） 2保护电极保护电极3不保护电极（高压电极）不保护电极（高压电极）测量表面电阻率时：测量表面电阻率时：1被保护电极（测量电极）被保护电极（测量电极）2不保护电极不保护电极3保护电极。保护电极。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 表表1-1 电电 极极 尺尺 寸寸单位：（单位：（mm）我国我国GB/T 1410-1989标准规定的各电极的尺寸列于表标准规定的各电极的尺寸列于表1-1.电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 三、电极材料与装置三、电极材料与装置1、电极材料需满足以下要求：、电极材料需满足以下要求：(1)电极本身是良

13、好导体，而且能和试样紧密接触；电极本身是良好导体，而且能和试样紧密接触；(2)电极和试样不能相互接触，电极应能耐腐蚀，在实验过程特别电极和试样不能相互接触，电极应能耐腐蚀，在实验过程特别 是在高温下，不能因有电极存在而引起试样性能发生变化；是在高温下，不能因有电极存在而引起试样性能发生变化；(3)要求电极制作方便，使用安全。要求电极制作方便，使用安全。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 2 2、电极的种类、电极的种类 银漆和银膏银漆和银膏这种电极特别适合用于研究不同温度下电阻率随温度这种电极特别适合用于研究不同温度下电阻率随温度变化的变化的规律。规律。喷漆或真空蒸发金属电极喷漆或真空蒸发金属电极

14、 锡、铝或合金锡、铝或合金这种电极与导电银漆电极有相同的特点。这种电极与导电银漆电极有相同的特点。采用这种电极时，试样必须先经过预处理后再贴电采用这种电极时，试样必须先经过预处理后再贴电极。极。金属箔电极金属箔电极 铝箔、锡箔铝箔、锡箔先用圆规沾上漆，画好各电极的外缘，然后再用毛笔见整个电极涂满。或者将不应该涂电先用圆规沾上漆，画好各电极的外缘，然后再用毛笔见整个电极涂满。或者将不应该涂电极的试样表面用面板覆盖，再涂上银漆。极的试样表面用面板覆盖，再涂上银漆。电气绝缘测试技术电气绝缘测试技术 导电橡皮电极导电橡皮电极 电阻率不大于电阻率不大于3 310104 4m，邵氏硬度不大于，邵氏硬度不大于60这种电极使用方便，但导电性能差，对有弹性的这种电极使用方便，但导电性能差，对有弹性的试样应注意试样应注意因加压力而影响实际厚度。因加压力而影响实际厚度。胶体石墨电极胶体石墨电极 制作方法与银漆的方法相同制作方法与银漆的方法相同石墨电极比较便宜，但导电性能不如银漆，而且石墨电极比较便宜，但导电性能不如银