橡膠體積電阻率測定儀

橡膠體積電阻率測定儀

體積電阻：

體積電阻又稱體積電阻系數或體積比電阻。表征電介質或絕緣材料電性能的一個重要數據。

體積電阻表示1立方厘米電介質對泄漏電流的電阻。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構外，還與測試時的溫度 、濕度、電壓和處理條件有關。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平行電極間的體積電阻，是加在電極上的直流電壓與流過試樣體積的電流(不包括沿表面流過的電流)之比。

介電強度：

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

介電常數：

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

體積電阻率：

體積電阻率，是材料每單位立方體積的電阻，該試驗可以按如下方法進行：將材料在500伏特電壓下保持1分鐘，并測量所產生的電流，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：

材料的導電性是由于物質內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、也可以是正負離子。在弱電場作用下，材料的載流子發生遷移引起導電。材料的導電性能通常用與尺寸無關的電阻率或電導率表示，體積電阻率是材料導電性的一種表示方式。

橡膠體積電阻率測定儀主要參數：

關于電纜半導電屏蔽層電阻率試驗的研究

在中、高壓電力電纜生產過程中，由于制造工藝 的原因，不可避免地在導體的外表面存或突 起，這些突起處的電場非常高，將會導致導體突起處絕緣的交流擊穿場強降低。高的電場必然導致或突起向絕緣中注入空 間電荷“。根據新的研究成果，注入的空問電荷 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， 在電場作用下會引發問隙放電。為了緩和電纜內部 的電場集中，改善絕緣層內外表面電場應力分布，提 高電纜的電氣強度，要求在導電線芯和絕緣層、絕緣 層和金屬屏蔽層之間分別加有～層半導電屏蔽層， 稱為導體屏蔽層和絕緣屏蔽層。

國內外學者研究表明，控制半導電屏蔽層性能 是改善電纜運行特性、提高電纜運行壽命的重要技術措施，而屏蔽層電阻率是其中的一個重要指標。 在IEC標準中，IEC 60840對電纜半導電屏蔽層一直有電阻率的要求，1EC 60502直到1997年版本才 增加了半導電屏蔽電阻率的試驗要求。我國中高 壓電力電纜現行標準GB／T 12706--2002等效采用了IEC 60502(1997)。近年來，國內外所有的6 kV及 以上電力電纜均按照標準進行了導體屏蔽層和絕緣屏蔽層電阻率的試驗。

按照IEC標準和國家標準的附錄中規定的半導 電屏蔽層電阻率的測試方法進行試驗，我們發現該 測試方法存在一些問題。比如按照標準所規定的， 試樣放入預熱到規定溫度(90。C)的烘箱中，30 min 后測量電阻。但實際上不同導體截面，不同絕緣厚度的電纜，放在同一個烘箱中，經過30 rain后，電纜 屏蔽層實際達到的溫度是不相同的，這樣必然導致 測量的結果存在很大的分散性，無法真實反映電纜 屏蔽層的電氣特性；另外標準中沒有對烘箱的技術 參數進行具體的規定，由于各個烘箱的熱滯后時間 不同，同一個樣品放在不同制造商生產的烘箱中，在相同的短時間內，電纜屏蔽層的溫度也不相同；或者 即使使用同廠同種型號的烘箱，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 會導致電纜屏蔽層電氣特性測量結果的分散性。

根據屏蔽層材料的固有特性，屏蔽層材料的電 阻與溫度有很大關系，測試過程中電纜屏蔽層溫度 的不確定性是導致試驗結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電屏蔽層電阻隨 溫度和時間變化的過程，本文分別研究了國內外不 同半導電屏蔽料生產的電纜樣品屏蔽層電阻與溫度 的關系，以及在恒定溫度下(90。C)屏蔽層電阻與時 間的關系，為*IEC標準和國家標準中關于半導 電屏蔽層電阻率的測試方法奠定基礎。

2試驗方法

2．1試樣的制備

取國內外屏蔽料生產的電纜各一段，按照標準 要求分別將電纜經過相容性老化(100。C，7 d)試驗。 對老化前和老化后的電纜線芯樣品按標準附錄所規 定的要求制備絕緣屏蔽層和導體屏蔽層試樣。

2．2測試過程和測試電極

針對以上情況，為了避免由于電纜結構和烘箱 因素對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，試驗時讀取屏蔽層的溫度。由 于電纜導體長期允許運行的工作溫度為90。c，導體 屏蔽層的工作溫度也在90。C左右，絕緣屏蔽層的 溫度相對低一些。由此可見，IEC標準或國家標準 在考察半導電屏蔽層的電阻特性時，以90。C時的 電阻為參考值是合理的。測試的內容和過程如下：

(1)電纜屏蔽層的電阻一溫度特性。在40。C～ 120。C范圍內每增10。C為一個溫度點，并在該溫度 點下穩定0．5 h后測試屏蔽層的電阻值；

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

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

3試驗結果和討論

圖2和圖3分別為測量國內外半導電屏蔽料生 產的電纜在老化前后電纜絕緣屏蔽層和導體屏蔽層 的電阻．溫度特性。從圖中可以看到國外半導電屏 蔽料生產的電纜的導體和絕緣屏蔽層電阻達到峰值 的溫度均在90。C以上。國內半導電料屏蔽生產的 電纜的導體屏蔽層電阻達到最大值的溫度在80。C ～90。C之問；絕緣屏蔽層電阻達到最大值的溫度超 過90。C。根據這項實驗結果可以發現，如果只測量 90 oC時的電阻值，將無法得到導體屏蔽層的最大電 阻值。這與我們在試驗過程中常常發現有的試樣在 升溫過程中屏蔽層電阻率不合格，但在烘箱中恒溫 放置一段時間后，電阻率又合格的現象是相吻合的。

半導電材料的導電機理比較復雜，一般認為，半 導電層的導電的載流子有兩類：一類是電子或空穴， 另一類是離子。電子電導的過程是電子在導電網絡 中通過導帶傳導，而在各導電網絡之間由于存在絕 緣的阻隔，因此導電網絡之問的電導是通過隧道效 應實現的；離子電導是通過離子在勢壘問受熱作用 發生躍遷而實現的。在溫度較低時，從室溫到電阻 達到最大值時的這段溫度區域，雖然電導是由電子 電導和離子電導構成，但是由于溫度相對較低。離子 受熱的作用而發生躍遷的幾率較小，所以以電子電 導為主。在這段溫度區域，隨著溫度升高，導電網絡 之間的距離增大，電導降低。當溫度從最大電阻值 開始繼續升溫，此時溫度較高，離子受熱作用，活化 能增大，有更多的離子參與電導，載流子濃度變大， 所以電導變大。這就導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象。

圖4和圖5分別為以國內外半導電屏蔽料生產 的電纜在老化前后電纜絕緣屏蔽層和導體屏蔽層在 90。C下恒溫后屏蔽電阻隨時問變化的過程(圖中橫 坐標中0點代表試樣剛到90 oc時對應縱坐標屏蔽 電阻值)。從圖中可以發現：

(1)無論是國內料還是國外科制備的電纜經過 老化后，屏蔽電阻普遍增大，但是國內料制成的屏蔽層其電阻的增幅更大。

(2)半導電屏蔽層的電阻隨著加熱時間的增加而下降，從電纜屏蔽層溫度達到90。C時的電阻作 為基準，到電阻達到穩定，需要48 h左右，電阻下降 的幅值可達35％左右。

這個實驗結果說明半導電屏蔽層的電阻率必須 在一定溫度下經過相當長的時間才能得到一個相對 穩定值。

這種電阻隨時間逐漸減小并且最終達到穩定的 過程可能與離子跳躍的電導過程中，離子受熱作用 發生躍遷的幾率隨時間達到飽和的過程有關，并且 導電網絡在較高溫度下隨著聚合物分子鏈重排并最 終趨于平衡狀態有關。但是具體是什么原因導致這 個現象，還需要通過其他的一些實驗來證實，我們將 在今后的研究中報導。

根據上面的實驗結果發現，不同的電纜屏蔽料 生產的電纜屏蔽層的電阻隨溫度的變化過程，以及 在恒定溫度下電阻隨時間的變化過程發現，如果按 照IEC標準或國家標準規定的加熱時間測量，則由 于屏蔽層的實際溫度不同，以及試樣的恒溫時問不 同而導致試驗結果不具有可比性

另外一個事實是電纜在運行過程中的狀態受負 荷的影響非常大。如果負荷不足，那么電纜實際溫 度可能未達到額定工作溫度，此時半導電層電阻率 如果超過標準所規定的值，對電纜的長期運行將會 造成多大的影響，目前還沒有這方面的研究報道。 但作為對電力電纜的性能的評價，應當以苛刻的 條件來評價。