影响电气绝缘材料特性的因素

影响电气绝缘材料特性的因素

按照特定的应用要求,电气绝缘材料的电阻和介电特性值应在可接受的范围,同时机械、化学和热

性能及其他必要的特性值也一样在可接受范围。

注:介电和电阻材料特性需在运行条件下测试。

绝缘电阻由两部分组成:表面电阻和体积电阻,且均受到许多参数的影响,如湿度、温度、电场强度、试样形状、表面条件和电极。温度、化学与气态环境、湿度和电场强度的改变可能会使电阻发生巨大变化,这一点在设计运行环境时应事先了解。

介电常数和介质损耗也会受很多参数影响,但其受影响程度较电阻而言要小。除受到温度影响外它们也会受到频率的强烈影响

4.2影响电阻和介电特性的因素

4.2.1总则

下列参数可能会对电气绝缘材料的介电和电阻特性产生影响,任何试验报告都应列出这些参数,具

时间;

一频率;

温度;

一电场强度;

电压;

一条件处理;

电极材料。

本部分对这些参数分别进行具体说明。

4.2.2时间

如3.11所述,极化效应与时间密切相关。对任何一种极化而言,可指定一个松弛时间τ,在该松弛

时间内通过时域获取的测量值(如电阻特性),取决于施加电压的时间。

GB/T31838.1-2015/IEC62631-1:201

有些材料的松弛时间可能会相当长(至少要几个月之久)。为得到正确结果,可能有必要花费很长吋间来实施测量。然而出于实践原因,对电阻特性的测量要在电压施加1min后进行,这要求能够接受

这“lmin后测量值”与电气绝缘材料电阻真实值之间的误差。

注:电阻特性可能会明显受到充电电流的影响,并且充电电流的时间取决于电压源的内部电阻。

影响电气绝缘材料特性的因素

4.2.3频率

由于介电常数与损耗因数在大频率范围以上不能保持恒定,所以有必要在电介质材料被应用的频率下去测量介电常数与损耗因数

如图3所示,在特定频率下,损耗指数ε"在松弛转变中达到了最大值。在该松弛转变中,介电常数

ε,'从较高值ε。(静态)下降到较低值ε灬(频率无穷大)。这种现象是由极化对时间依赖所造成的(见3.6),

可用松弛时间τ来描述,见式(13):

然而,由于与极化有关,实际上会出现多于一个的松弛转变

介质损耗因数tan0也与频率相关。根据3.3.4给出的定义,以及随频率升高而下降的ε,,相比损耗因数,tan的最大值通过式(14)转向更高频率

注:时间与频率依赖性是彼此相关的,德拜的理论对此作了描述。他的著作对这些问题提供了更多参考资料。

影响电气绝缘材料特性的因素

图4温度对介电常数与介质损耗因数影响的示例

4.2.5湿度

所有介电和电阻特性,如介电常数、损耗因数、体积和表面电阻率,都会受湿度影响。因此不论在试验前后,对试样的条件处理,如对湿度的控制,都至关重要。

4.2.6电场强度

如果没有电子发射或相关效应控制,除界面极化外,所有种类的介电极化效应都和施加电场强度呈近似线性的关系。当界面极化存在时,自由离子的数量随电场强度增多,介质损耗因数最大值和位置发

生改变。若没有电离效应,损耗和介电常数因数对电场强度的依赖性不大。

4.2.7电压

当电压或电场强度升高时,多种非线性现象可能发生。与时间相关的充电电流也与电压有关。

4.2.8条件处理

大部分固体绝缘材料的电阻和介电特性都会受到以上列出的参数影响。因此,有必要按照ISO291和ISO558中所规定的内容,对在试验前后试样条件处理程序的种类与持续时间进行详细

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