絕緣電阻和損耗因數測試方法的標準化現狀

劉亞麗

（機械工業北京電工技術經濟研究所）

0 引言

絕緣材料是電工裝備、電子器件的基礎原材料，在所服役的產品中把不同電勢的帶電部分隔離開，還可起到儲能、散熱、機械支撐和固定、保護導體等作用。絕緣電阻和損耗因數是絕緣材料重要的性能參數，在研發、生產、使用絕緣材料階段會研究和確定這兩個參數。確定絕緣電阻和損耗因數的標準早已被實施和應用，但是隨著工業的發展、科學技術的進步，給絕緣材料帶來新的發展空間，進而需要完善這些標準，新的檢測技術和檢測設備可應用到標準中，以滿足技術和產品發展對測試方法的需求。隨著鈉硫電池、耐火電纜、電子元器件的發展，對絕緣材料高溫下電阻特性提出要求。隨著電工和電子產品的發展，對測試方法標準提出新的應用要求，如需要統一浸漬和涂層、澆注類絕緣材料的電阻特性測試方法；對不同頻率下確定絕緣材料損耗因數的方法提出新的需求。

1 絕緣電阻測試標準

1.1 概述

現行的確定絕緣材料的電阻特性的標準包括測試固體絕緣材料的體積電阻、表面電阻和絕緣電阻的方法；高溫下測試固體絕緣材料的體積電阻的方法；測試浸漬和涂層，澆注類絕緣材料的體積電阻的方法。

1.2 確定體積電阻的標準

對于確定體積電阻，可采用GB/T 31838.2—2019《固體絕緣材料 介電和電阻特性 第2部分：電阻特性（DC方法）體積電阻和體積電阻率》，該標準于2020年1月1日實施，代替GB/T 1410—2006《固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法》，與GB/T 1410—2006相比，刪除表面電阻測試部分內容；推薦無特殊規定，采用100V的測試電壓；修改了測試設備精度要求；增加了建議的試樣尺寸；增加了試樣裝置校準；增加量試樣個數等。

1.3 確定表面電阻的標準

對于確定表面電阻，可采用GB/T 31838.3—2019《固體絕緣材料 介電和電阻特性 第3部分：電阻特性（DC方法）表面電阻和表面電阻率》，該標準于2020年1月1日實施。GB/T 31838.3首次描述了彈簧電極、小型線電極、環形電極、線電極和小板型試樣用電極，描述了采用不同電極時計算表面電阻率的公式。對于彈簧電極、小型線電極、線電極和小板型試樣用電極，可采用式（1）計算表面電阻率。對于環形電極可采用式（2）計算表面電阻率[1]。GB/T 31838.3還首次推薦無特殊規定，采用100V的測試電壓；首次建議了試樣尺寸；首次增加試樣裝置校準等。

式中，σ為表面電阻率；l為電極長度；g為電極間距；R為測量得到的表面電阻。

式中，σ為表面電阻率；d1為內電極外徑；d2為外電極內徑；R為測量得到的表面電阻。

1.4 確定絕緣電阻的標準

對于不區分體積電阻和表面電阻的絕緣電阻的確定，可采用GB/T 31838.4—2019《固體絕緣材料 介電和電阻特性 第4部分：電阻特性（DC方法） 絕緣電阻》，該標準于2020年1月1日實施，代替GB/T 10064—2006《測定固體絕緣材料絕緣電阻的試驗方法》，與GB/T 10064—2006相比，推薦了電極材料；修改了采用圓錐形插銷電極的試樣尺寸；增加了試驗的重復性為50%以上和再現性范圍為20%～50%；推薦無特殊規定，采用100V的測試電壓；增加了試樣裝置校準等。

1.5 高溫下確定體積電阻的標準

對于高溫下確定體積電阻，可采用GB/T 10581—2006《絕緣材料在高溫下電阻和電阻率的試驗方法》。但GB/T 10581對試驗裝置中的加熱室如何設計和使用未描述，導致GB/T 10581不滿足使用者的需求[2]。IEC 62631-3-4:2019《固體絕緣材料的介電和電阻特性 第3-4部分：確定電阻特性（DC方法）-高溫下體積電阻和體積電阻率》提出常規烘箱可用于溫度不高于500℃時的加熱室，當溫度高于500℃不高于800℃時可采用馬弗爐[3]。目前，采用IEC 62631-3-4:2019正在修訂GB/T 10581—2006。

1.6 確定浸漬和涂層類絕緣材料的體積電阻的標準

測試浸漬和涂層類絕緣材料如不飽和聚酯基浸漬樹脂、環境固化覆蓋漆、熱固化類浸漬清漆等材料的體積電阻，可采用IEC 62631-3-11:2018《固體絕緣材料的介電和電阻特性 第3-11部分：確定電阻特性（DC方法）-浸漬和涂層材料的體積電阻和體積電阻率的測試方法》[4]。IEC 62631-3-11詳細描述了試驗鋼板的制備，浸水七天后體積電阻的試驗程序，體積電阻隨溫度變化的試驗程序。目前，采用IEC 62631-3-11:2018正在制訂國家標準。

1.7 確定澆注類絕緣材料的體積電阻的標準

對于測試澆注類絕緣材料如無溶劑可聚合樹脂復合物的體積電阻的方法，國際電工委員會（IEC）正在編制新標準（IEC 62631-3-12）。

2 損耗因數測試標準

2.1 概述

現行的測量絕緣材料損耗因數的標準包括工頻、音頻、射頻下的測試方法，低頻下（0.1Hz～10MHz）的測試方法，高頻下（300MHz以上）的測試方法。

損耗因數的測定很大程度上取決于測試頻率范圍、測量儀器的精度、測量電路等的影響，用戶在不同頻率范圍內進行測試時，應注意選用合適的測試方法以及對應的測量儀器。

2.2 工頻、音頻、射頻下的測試標準

GB/T 1409—2006《測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻（包括米波波長在內）下電容率和介質損耗因數的推薦方法》規定了15Hz～300MHz頻率范圍內測量電容率、損耗因數的方法，適用于液體、易容以及固體絕緣材料。

目前，IEC對于1MHz～300MHz的測試方法在編制新標準（IEC 62631-2-2），就不同測量方法IEC 62631-2-2給出了適用的頻率范圍，如表1所示。

表1 不同測量方法適用的頻率范圍

2.3 低頻下（0.1Hz～10MHz）的測試標準

IEC 62631-2-1:2018《固體絕緣材料的介電和電阻特性 第2-1部分：相對介電常數和損耗因數 技術頻率（0.1Hz～10MHz）AC方法》規定了0.1Hz～100MHz頻率范圍內測定絕緣材料損耗因數的試驗方法。

2.4 高頻下（300MHz以上）的測試標準

GB/T 29306《絕緣材料在300MHz以上頻率下介電性能測定方法》規定了以諧振法測定微波頻率范圍（即從300MHz到光頻）的損耗因數的試驗方法，適用于固體、液體或熔融狀絕緣材料。GB/T 29306.2—2012給出了諧振法采用的不同腔種類諧振器的頻率范圍，如表2所示。

表2 常用諧振器適用的頻率范圍

3 結束語

GB/T 1410—2006、GB/T 10064—2006絕緣電阻測試方法標準被電工裝備、電子器件行業廣泛使用，目前這些標準已被修訂并納入GB/T 31838 固體絕緣材料的介電和電阻特性系列標準，使用者應注意實施和使用新標準。

隨著工業和電子行業的發展，高頻、超高頻技術被廣泛應用，高頻、超高頻設備也在不斷研發和使用，這要求測試和研究高頻下絕緣材料的介電特性。當前，國內外絕緣行業在研究和編制適用于超高頻下測試絕緣損耗因數的方法。另外由于薄膜類材料特殊的測試要求，現行測試方法不適用于該類材料，就薄膜類絕緣材料的介電特性測試方法也在研究和編制中。

本文總結了絕緣電阻和損耗因數測試標準的發展現狀，便于使用者了解和應用這些標準。