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固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GB1410一89

中华人民共和国国家标准
　　　　　　　　　　　　　固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法GB1410一89
　　　　　　　　　　　　　代替GB1410—78
　　　　　　　　　　　　　　Methodsoftestforvolumeresistivityandsurfaceresistivityofsolidinsulatingmaterials

　　本标准等效采用国际标准IEC93《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》(1980年版)

　　1主题内容与适用范围

　　本标准规定了固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率的试验方法。这些试验方法包括对固体绝缘材料体积电阻和表面电阻的测定程序及体积电阻率和表面电阻率的计算方法。

　　体积电阻和表面电阻的试验都受下列因素影响:施加电压的大小和时间;电极的性质和尺寸;在试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、湿度。

　　2术语

　　2.1体积电阻

　　在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商;该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。

　　2.2体积电阻率

　　在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。

　　2.3表面电阻

　　在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商;该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计

　　2.4表面电阻率

　　在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。

　　3说明

　　3.1通常，绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘，固体绝缘材料还起机械支撑作用一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻并具有合适的机械、化学和耐热性能。

　　3.2体积电阻率可作为选择绝缘材料的一个参数，电阻率随温度和湿度的变化而显著变化体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀.或者用来检测那些能影响材料质量而又不能用其他方法检测到的导电杂质。

　　3.3当直流电压加到与试样接触的两电极间时通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值。电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致。对于体积电阻率小于1010Ω·m材料，其稳定状态通常在1min内达到。因此，要经过这个电化时间后测定电阻。对于电阻率较高的材料，电流减小的过程可能会持续儿分钟、几小时、几天，因此需要用较长的电化时间。如果需要的话，可用体积电阻率与时间的关系来描述材料的特性。

　　3.4由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去，因此只能近似地测量表面电阻，测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度。所以，表面电阻率不是表征材料本身特性的参数，而是一个有关材料表面污染特性的参数。当表面电阻较高时，它常随时间以不规则的方式变化。测量表面电阻通常都规定1min的电化时间

　　4电源

　　电源为直流稳压电源，试验电压通常为100V,250V,500V,1000V，电压误差应小于士5%.在某些情况下，试样的电阻与施加电压的极性有关。若电阻与极性有关，应该在报告中注明，并以两次电阻值的几何平均值作为结果。

　　5测量方法和精度

　　5.1方法

　　测量高电阻常用的方法是直接法和比较法。

　　直接法是测量加在试样上的直流电压和流过试样的电流而求得试样电阻。直接法主要有检流计法(见附录中Al.1条)和直流放大法(高阻计法，见附录中Al.2条);比较法主要有检流计法(见附录中A2.1条)和电桥法(见附录中A2.2条)。

　　5.2精度

　　对于大于1010Ω的电阻，仪器误差应在士20%的范围内;对于不大于1010Ω的电阻，仪器误差应在士10%的范围内。

　　5.3保护

　　测量仪器用的绝缘材料一般只具有与被测材料差不多的性能。试样的测试误差可以由下列原因产生:

　　a.外来寄生电压引起的杂散电流。通常不知道它的大小，并且有漂移的特点;

　　b.测量线路的绝缘与试样电阻标准电阻器或电流测量装置的并联。

　　使用高电阻绝缘材料可以改善测量误差，但这种方法将使仪器昂贵而又笨重，而且对高阻值试样的测量仍不能得到满意的结果。较为满意的改进方法是使用保护技术，即在所有主要的绝缘部位安置保护导体.通过它截住了各种可能引起误差的杂散电流;将这些导体联接在一起组成保护系统，并与测量端形成一个三端网络。当线路连接洽当时，所有外来寄生电压的杂散电流被保护系统分流到测量电路以外，这就可大大减少产生误差的可能性。

　　图1给出了各不同测试方式的保护系统的使用方法。

　　在系统的保护端和被保护端之间存在的电解电势、接触电势或热电动势较小时，均能补偿掉，使它们在测量中不引起显著误差。在电流测量中，由于被保护端和保护端之间的电阻与电流测量装置并联可能产生误差，因此前者至少应为电流测童装置输入电阻的10倍，济好为100倍。在电桥法测量中，保护端与测量端带有大致相同的电位，但电桥中的一个标准电阻与不保护端和保护端之间的电阻并联，因此，后者至少为标准电阻的10倍，济好100倍。

　　在开始测试前先断开电源和试样的连线进行一次测量，此时设备应在它的灵敏度许可范围内指示无穷大的电阻。可用一些已知值的标准电阻来检查设备运行是否良好。

　　6试样与电极配置

　　6.1体积电阻率

　　为了测定体积电阻率，使用的保护系统应能抵消由表面电流引起的误差。对表面泄漏可忽略的试样，在测量体积电阻时可以去掉保护。

　　在被保护电极与保护电极之间的试样表面上的间隙宽度要均匀，并且在表面泄漏不致引起测量误差的条件下间隙应尽可能窄，实际使用时济小为1mm,图2、图3给出了三电极装置的配置。测量体积电阻时，电极①为被保护电极(测量电极)，电极②为探护电极，电极③为不保护电极。测量电极的直径d1或长度l1应至少为试样厚度的10倍，实际使用时通常济小为25mm。不保护电极的直径d4(或长度14)和保护电极的外径d3(或保护电极两外缘的长度13)应该等于保护电极内径d2(或保护电极两内缘的长度l2)加上至少两倍的试样厚度。推荐使用d1(l1)=50mm,d2(12)=54mm,d3(13)=d4(14)=74mm.

　　6.2表面电阻率

　　为测定表面电阻率，使用的保护系统应尽可能地抵消体积电阻引起的影响。图2、图3中电极①为被保护电极，电极③为保护电极，电极②为不保护电极。表面电阻可在电极①和②之间测量，但这时测得的值包括了一部分体积电阻。要消除体积电阻的影响，则保护间隙9至少应为试样厚度的两倍，实际使用时，至少为1mm,被保护电极直径(或长度)至少为试样厚度的10倍，实际使用时，至少为25mm。推荐使用d1(l1)=50mm,d2(12)=60mm,d3(13)=d4(14)=80mm.

　　7电极材料

　　7.1概述

　　电极材料是用于改善金属块电极与试样的接触而施加于试样表面的导电材料.电极材料应容易加到试样上，能与试样表面紧密接触，且不致因电极电阻或对试祥污染而产生可观的误差。在试验条件下，电极材料应能耐腐蚀。下面是一些可采用的电极材料。

　　如有必要可使用两种不同的电极材料或两种不同使用方法来了解电极材料是否会产生可观误差。

　　7．2真空镀膜和金属喷镀电极

　　真空镀膜电极是在真空下将金界喷镀到试样表面上形成的电极。金属喷镀电极是将低熔点金属喷镀到试样上形成的电极。这样的电极一加到试样上后.即可进行试验。电极是多孔性的。因此，可将喷有金属电极的试样进行预处理。使用这种电极材料时试f应不受离子轰击或真空处理的影响。

　　7.3液体电极

　　图4表示了使用液体电极的装置，构成上电极的液体应被框住，例如用不锈钢环来框住。每个环的下面边缘在不接触液体的一边被削成锐边。导电液体为汞，因汞蒸气有毒，故不推柞长期使用或高温下使用汞，液体电极往往能得到满意的结果。

　　7.4胶体石墨

　　分散在水中或其他合适媒质中的胶体石墨按所规定的电极形状仔细地刷到试样表面即可得到胶体石墨电极。这种电极是多孔性的。涂敷后试样仍可进行预处理(若胶体石墨的溶剂为水，则不容许进行浸水甚至受潮试验)。这种电极特别适用于湿度一电阻、温度一电阻关系的试验。使用这种电极材料时.溶剂对试样应无影响

　　7.5导电橡皮

　　导电橡皮可作电极材料，它的优点是使用方便。由于只是在测定时才加电极到试样上，因而它不妨碍试样的条件处理导电橡皮的体积电阻率为不大于10n"m,邵氏硬度为40-60(A表)+使用时压力为0.01MPa左右。

　　7.6金属箔

　　金属箔可粘贴在试样表面形成电极.普遍使用的金属箔为铅、铅锑、退火铝箔和锡箔。通常以极少量的精炼几士林、硅脂、硅油、电容器油以及其他合适的材料作为粘贴剂将金属箔枯贴到试样上去，也可以使用以下组分的导电粘合剂分子量为600��无水聚乙二醇800份质量比

　　水200份质量比

　　软肥皂1份质量比

　　氯化钾10份质量比

　　将粘有粘合剂的金属箔放于试样表面后，用软物以均匀的力自箔中心向边缘挤压，以消除一切皱褶、气泡，并将多余的粘合剂挤走。

　　7.7导电银漆

　　它具有和本标准7.4条相同的用法和优点，且比胶体石墨有更小的接触电阻。

　　8试样

　　试样应比电极的济大尺寸每边多至7mm。每组试样至少3个。

　　除非另有要求，试样均采用原厚度。

　　9试样操作与安放

　　为了使电极之间、测量极与地之间的杂散电流对测试仪器的读数没有明显的影响，测试时加电极到试样上和安放试样时均要极为仔细，以免形成对测试结果有影响的杂散电流通道。

　　测量表面电阻时，除非另有协议或规定，不要清洗及处理表面，也不要用手或其他任何东西触及。

　　10条件处理

　　试样的预处理条件取决于被测材料，这些条件在材料规范中规定.

　　推荐使用GB10580Q固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件》中规定的预处理方法。可使用甘油一水溶液潮湿箱进行湿度预处理。

　　测试条件应与预处理条件尽可能地一致，有些时候(如浸水处理)不能保持预处理条件和测试条件一致时，则应在从预处理环境中取出后尽可能短的时间内完成测试。一般不超过5min,

　　11试验程序

　　试样按本标准弟6,7,8,9,10章处理和准备试验。

　　除非另有规定，在测量电极范围内沿直径方向测量三点试样的厚度，以三点的算术平均值作为试样厚度测量误差不大于1%。

　　11.1体积电阻

　　在测试前应使试样具有电介质的稳定状态，即试样不带有剩余电荷。

　　如有必要，可通过测量如图2,图3中的电极①和电极③间的短路电流I。来观察试样的剩余电荷状态，该短路电流达到一个稳定值时，应小于电化电流的稳定值。由于短路电流的方向有可能改变，因此，即使短路电流为零，也要维持短路状态到需要的时间，记下I。的方向和大小。加上规定的直流电压并同时开始计时，电化时间可从1min,2min,10min,50min,100min中选取若试样的电化电流很长时间达不到稳定状态，则记录体积电化时间的函数关系。一般情况下，采用1min电化时间。

　　11.2表面电阻

　　施加规定的直流电压于同一表面的两个电极之间(图lb)，电化1min后读数。

　　12试验结果

　　12.1体积电阻率

　　体积电阻率按式(1)计算:P.=Rv·A/h(1)

　　式中:

　　P.—体积电阻率，Ω·m;

　　Rv—测得的试样体积电阻，Ω

　　A测量电极的有效面积，m2，在附录B中给出了某些电极装置的有效面积A的计算公式

　　h—试样的平均厚度,m,

　　对于某些高电阻率材料，电化以前的短路电流Za与电化稳定电流相比不能忽略不计时，体积电阻应按式(2)计算:

　　Rv=Un/(Is士Io)

　　式中：

　　Rv—体积电阻，Ω

　　Un—试验电压，V

　　Is—电化后的稳定电流,A

　　Io—电化前的短路电流，A

　　当了。与I，同向时使用负号，反之用正号。

　　表面电阻率

　　表面电阻率应按式(3)计算:

　　Ps=Rs·P/g

　　式中：

　　Ps—表面电阻率，Ω

　　Rs—试样的表面电阻，Ω

　　P—所使用的特定电极装置或测量电极装置中，测量电极的有效周长，m，附录B中给出了某些电极装置中户的算法;

　　g—两电极之间的距离，m。

　　12.3数据处理

　　数据处理按产品标准进行，若产品无此项规定，则取各试验值的几何平均值作为济终结果.

　　13报告

　　试验报告应包括下列内容:

　　a.材料的说明和标志(名称、型号、生产厂等)

　　b.试样的形状和尺寸

　　c.电极的形式、尺寸、材料

　　d.试样的处理(清洁、预处理条件等)

　　e.试验条件(温度、湿度)

　　f.测量仪器和方法

　　9.测试电压和电化时间

　　h.测得的各个值和济终结果

　　1.操作者和试验日期。

　　附录A

　　几种常用的测扭方法

　　(参考件)

　　A1直接法

　　Al.1检流计法

　　如图A2所示，被测试的电阻凡计算如下

　　Rx=UN/Cga(Al)

　　式中:

　　Rx-试样电阻，Ω

　　U—试验电压，V

　　N—分流比

　　a—检流计偏转数，用两次读数的平均值表示,mm

　　Cg—检流计常数，A/mm

　　A1.2高阻计法

　　高阻计法又称直流放大法，它是将通过试样的微弱电流经过放大后，推动指示仪表，故可测量较高的绝缘电阻。

　　通常在高阻计中，有数个数量级不同的标准电阻，以适应测量不同数量级的Rx的需要，被测电阻可以直接读出。高阻计法一般可测图A2表示高阻计的测量原理1017Ω以下的绝缘电阻。

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