橡膠體積電阻率測(cè)定儀

體積電阻：

體積電阻又稱體積電阻系數(shù)或體積比電阻。表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。

體積電阻表示1立方厘米電介質(zhì)對(duì)泄漏電流的電阻。單位是歐姆·厘米。

體積電阻的大小，除取決于材料本身組成的結(jié)構(gòu)外，還與測(cè)試時(shí)的溫度 、濕度、電壓和處理?xiàng)l件有關(guān)。體積電阻愈大，絕緣性能愈好。

與試樣接觸或嵌入試樣兩邊的兩個(gè)平行電極間的體積電阻，是加在電極上的直流電壓與流過(guò)試樣體積的電流(不包括沿表面流過(guò)的電流)之比。

介電強(qiáng)度：

是材料抗高電壓而不產(chǎn)生介電擊穿能力的量度，將試樣放置在電極之間，并通過(guò) 一系列的步驟升高所施加的電壓直到發(fā)生介電擊穿，以次測(cè)量介電強(qiáng)度。盡管所得的結(jié)果是以kv/mm為單位的，但并不表明與試樣的厚度無(wú)關(guān)。因此，只有在試樣厚度相同的條件下得到各種材料的數(shù)據(jù)才有可比性。

介電常數(shù)：

介電常數(shù)用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能. 它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。 介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對(duì)電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同。

體積電阻率：

體積電阻率，是材料每單位立方體積的電阻，該試驗(yàn)可以按如下方法進(jìn)行：將材料在500伏特電壓下保持1分鐘，并測(cè)量所產(chǎn)生的電流，體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉(zhuǎn)化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好。 

原理：

材料的導(dǎo)電性是由于物質(zhì)內(nèi)部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負(fù)離子。在弱電場(chǎng)作用下，材料的載流子發(fā)生遷移引起導(dǎo)電。材料的導(dǎo)電性能通常用與尺寸無(wú)關(guān)的電阻率或電導(dǎo)率表示，體積電阻率是材料導(dǎo)電性的一種表示方式。

橡膠體積電阻率測(cè)定儀主要參數(shù)：

關(guān)于電纜半導(dǎo)電屏蔽層電阻率試驗(yàn)的研究

在中、高壓電力電纜生產(chǎn)過(guò)程中，由于制造工藝 的原因，不可避免地在導(dǎo)體的外表面存或突 起，這些突起處的電場(chǎng)非常高，將會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體突起處絕緣的交流擊穿場(chǎng)強(qiáng)降低。高的電場(chǎng)必然導(dǎo)致或突起向絕緣中注入空 間電荷“。根據(jù)新的研究成果，注入的空問(wèn)電荷 將引起絕緣的電樹枝化或水樹枝化o’4。。而絕緣的 外表面和金屬屏蔽之間不可避免她存在空氣間隙， 在電場(chǎng)作用下會(huì)引發(fā)問(wèn)隙放電。為了緩和電纜內(nèi)部 的電場(chǎng)集中，改善絕緣層內(nèi)外表面電場(chǎng)應(yīng)力分布，提 高電纜的電氣強(qiáng)度，要求在導(dǎo)電線芯和絕緣層、絕緣 層和金屬屏蔽層之間分別加有～層半導(dǎo)電屏蔽層， 稱為導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究表明，控制半導(dǎo)電屏蔽層性能 是改善電纜運(yùn)行特性、提高電纜運(yùn)行壽命的重要技術(shù)措施，而屏蔽層電阻率是其中的一個(gè)重要指標(biāo)。 在IEC標(biāo)準(zhǔn)中，IEC 60840對(duì)電纜半導(dǎo)電屏蔽層一直有電阻率的要求，1EC 60502直到1997年版本才 增加了半導(dǎo)電屏蔽電阻率的試驗(yàn)要求。我國(guó)中高 壓電力電纜現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB／T 12706--2002等效采用了IEC 60502(1997)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外所有的6 kV及 以上電力電纜均按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層電阻率的試驗(yàn)。

按照IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的附錄中規(guī)定的半導(dǎo) 電屏蔽層電阻率的測(cè)試方法進(jìn)行試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)該 測(cè)試方法存在一些問(wèn)題。比如按照標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的， 試樣放入預(yù)熱到規(guī)定溫度(90。C)的烘箱中，30 min 后測(cè)量電阻。但實(shí)際上不同導(dǎo)體截面，不同絕緣厚度的電纜，放在同一個(gè)烘箱中，經(jīng)過(guò)30 rain后，電纜 屏蔽層實(shí)際達(dá)到的溫度是不相同的，這樣必然導(dǎo)致 測(cè)量的結(jié)果存在很大的分散性，無(wú)法真實(shí)反映電纜 屏蔽層的電氣特性；另外標(biāo)準(zhǔn)中沒有對(duì)烘箱的技術(shù) 參數(shù)進(jìn)行具體的規(guī)定，由于各個(gè)烘箱的熱滯后時(shí)間 不同，同一個(gè)樣品放在不同制造商生產(chǎn)的烘箱中，在相同的短時(shí)間內(nèi)，電纜屏蔽層的溫度也不相同；或者 即使使用同廠同種型號(hào)的烘箱，放人試樣的多少也 直接影響30 min后電纜屏蔽層的溫度高低，這樣也 會(huì)導(dǎo)致電纜屏蔽層電氣特性測(cè)量結(jié)果的分散性。

根據(jù)屏蔽層材料的固有特性，屏蔽層材料的電 阻與溫度有很大關(guān)系，測(cè)試過(guò)程中電纜屏蔽層溫度 的不確定性是導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不確定的重要原因之一。為了能夠定量分析電纜中半導(dǎo)電屏蔽層電阻隨 溫度和時(shí)間變化的過(guò)程，本文分別研究了國(guó)內(nèi)外不 同半導(dǎo)電屏蔽料生產(chǎn)的電纜樣品屏蔽層電阻與溫度 的關(guān)系，以及在恒定溫度下(90。C)屏蔽層電阻與時(shí) 間的關(guān)系，為完善IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于半導(dǎo) 電屏蔽層電阻率的測(cè)試方法奠定基礎(chǔ)。

2試驗(yàn)方法

2．1試樣的制備

取國(guó)內(nèi)外屏蔽料生產(chǎn)的電纜各一段，按照標(biāo)準(zhǔn) 要求分別將電纜經(jīng)過(guò)相容性老化(100。C，7 d)試驗(yàn)。 對(duì)老化前和老化后的電纜線芯樣品按標(biāo)準(zhǔn)附錄所規(guī) 定的要求制備絕緣屏蔽層和導(dǎo)體屏蔽層試樣。

2．2測(cè)試過(guò)程和測(cè)試電極

針對(duì)以上情況，為了避免由于電纜結(jié)構(gòu)和烘箱 因素對(duì)電纜屏蔽層溫度的影響，將熱電偶直接安置 在電纜屏蔽層之間，試驗(yàn)時(shí)讀取屏蔽層的溫度。由 于電纜導(dǎo)體長(zhǎng)期允許運(yùn)行的工作溫度為90。c，導(dǎo)體 屏蔽層的工作溫度也在90。C左右，絕緣屏蔽層的 溫度相對(duì)低一些。由此可見，IEC標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 在考察半導(dǎo)電屏蔽層的電阻特性時(shí)，以90。C時(shí)的 電阻為參考值是合理的。測(cè)試的內(nèi)容和過(guò)程如下：

(1)電纜屏蔽層的電阻一溫度特性。在40。C～ 120。C范圍內(nèi)每增10。C為一個(gè)溫度點(diǎn)，并在該溫度 點(diǎn)下穩(wěn)定0．5 h后測(cè)試屏蔽層的電阻值；

(2)電纜屏蔽層的電阻一時(shí)間特性。測(cè)試屏蔽層 到達(dá)90。C時(shí)的電阻值，并在該穩(wěn)定溫度條件下，測(cè) 量不同時(shí)間的屏蔽層電阻值；

測(cè)試電極如圖1所示。其中，絕緣屏蔽層采用 鍍銀電極加自粘銅帶繞包；而導(dǎo)體屏蔽層采用鍍銀 電極。

3試驗(yàn)結(jié)果和討論

圖2和圖3分別為測(cè)量國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)電屏蔽料生 產(chǎn)的電纜在老化前后電纜絕緣屏蔽層和導(dǎo)體屏蔽層 的電阻．溫度特性。從圖中可以看到國(guó)外半導(dǎo)電屏 蔽料生產(chǎn)的電纜的導(dǎo)體和絕緣屏蔽層電阻達(dá)到峰值 的溫度均在90。C以上。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)電料屏蔽生產(chǎn)的 電纜的導(dǎo)體屏蔽層電阻達(dá)到最大值的溫度在80。C ～90。C之問(wèn)；絕緣屏蔽層電阻達(dá)到最大值的溫度超 過(guò)90。C。根據(jù)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，如果只測(cè)量 90 oC時(shí)的電阻值，將無(wú)法得到導(dǎo)體屏蔽層的最大電 阻值。這與我們?cè)谠囼?yàn)過(guò)程中常常發(fā)現(xiàn)有的試樣在 升溫過(guò)程中屏蔽層電阻率不合格，但在烘箱中恒溫 放置一段時(shí)間后，電阻率又合格的現(xiàn)象是相吻合的。

半導(dǎo)電材料的導(dǎo)電機(jī)理比較復(fù)雜，一般認(rèn)為，半 導(dǎo)電層的導(dǎo)電的載流子有兩類：一類是電子或空穴， 另一類是離子。電子電導(dǎo)的過(guò)程是電子在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò) 中通過(guò)導(dǎo)帶傳導(dǎo)，而在各導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)之間由于存在絕 緣的阻隔，因此導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)之問(wèn)的電導(dǎo)是通過(guò)隧道效 應(yīng)實(shí)現(xiàn)的；離子電導(dǎo)是通過(guò)離子在勢(shì)壘問(wèn)受熱作用 發(fā)生躍遷而實(shí)現(xiàn)的。在溫度較低時(shí)，從室溫到電阻 達(dá)到最大值時(shí)的這段溫度區(qū)域，雖然電導(dǎo)是由電子 電導(dǎo)和離子電導(dǎo)構(gòu)成，但是由于溫度相對(duì)較低。離子 受熱的作用而發(fā)生躍遷的幾率較小，所以以電子電 導(dǎo)為主。在這段溫度區(qū)域，隨著溫度升高，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò) 之間的距離增大，電導(dǎo)降低。當(dāng)溫度從最大電阻值 開始繼續(xù)升溫，此時(shí)溫度較高，離子受熱作用，活化 能增大，有更多的離子參與電導(dǎo)，載流子濃度變大， 所以電導(dǎo)變大。這就導(dǎo)致屏蔽電阻先隨溫度的升高 而增大，后隨溫度的升高而減小的現(xiàn)象。

圖4和圖5分別為以國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)電屏蔽料生產(chǎn) 的電纜在老化前后電纜絕緣屏蔽層和導(dǎo)體屏蔽層在 90。C下恒溫后屏蔽電阻隨時(shí)問(wèn)變化的過(guò)程(圖中橫 坐標(biāo)中0點(diǎn)代表試樣剛到90 oc時(shí)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)屏蔽 電阻值)。從圖中可以發(fā)現(xiàn)：

(1)無(wú)論是國(guó)內(nèi)料還是國(guó)外科制備的電纜經(jīng)過(guò) 老化后，屏蔽電阻普遍增大，但是國(guó)內(nèi)料制成的屏蔽層其電阻的增幅更大。

(2)半導(dǎo)電屏蔽層的電阻隨著加熱時(shí)間的增加而下降，從電纜屏蔽層溫度達(dá)到90。C時(shí)的電阻作 為基準(zhǔn)，到電阻達(dá)到穩(wěn)定，需要48 h左右，電阻下降 的幅值可達(dá)35％左右。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明半導(dǎo)電屏蔽層的電阻率必須 在一定溫度下經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能得到一個(gè)相對(duì) 穩(wěn)定值。

這種電阻隨時(shí)間逐漸減小并且最終達(dá)到穩(wěn)定的 過(guò)程可能與離子跳躍的電導(dǎo)過(guò)程中，離子受熱作用 發(fā)生躍遷的幾率隨時(shí)間達(dá)到飽和的過(guò)程有關(guān)，并且 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在較高溫度下隨著聚合物分子鏈重排并最 終趨于平衡狀態(tài)有關(guān)。但是具體是什么原因?qū)е逻@ 個(gè)現(xiàn)象，還需要通過(guò)其他的一些實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)，我們將 在今后的研究中報(bào)導(dǎo)。

根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同的電纜屏蔽料 生產(chǎn)的電纜屏蔽層的電阻隨溫度的變化過(guò)程，以及 在恒定溫度下電阻隨時(shí)間的變化過(guò)程發(fā)現(xiàn)，如果按 照IEC標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加熱時(shí)間測(cè)量，則由 于屏蔽層的實(shí)際溫度不同，以及試樣的恒溫時(shí)問(wèn)不 同而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不具有可比性

另外一個(gè)事實(shí)是電纜在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)受負(fù) 荷的影響非常大。如果負(fù)荷不足，那么電纜實(shí)際溫 度可能未達(dá)到額定工作溫度，此時(shí)半導(dǎo)電層電阻率 如果超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值，對(duì)電纜的長(zhǎng)期運(yùn)行將會(huì) 造成多大的影響，目前還沒有這方面的研究報(bào)道。 但作為對(duì)電力電纜的性能的評(píng)價(jià)，應(yīng)當(dāng)以苛刻的 條件來(lái)評(píng)價(jià)。