體積電阻率測量儀

1概述

體積電阻率測量儀是我公司生產的便攜式數字顯示高阻測量儀表，該儀表符合國家標準GB/T1410-2006固體絕緣材料體積表面電阻率試驗方法、GB/T 31838.1.2.3-2019固體絕緣材料介電和電阻特性、GBT2439-2001硫化橡膠或熱塑性橡膠導電性能和耗散性能電阻率的測定、GBT1692-2008 硫化橡膠絕緣電阻率的測定、GBT10064-2006 測定固體絕緣材料絕緣電阻的實驗方法、GB/T3048.5電線電纜電性能試驗方法 絕緣電阻試驗 中對檢測儀表的各項要求，是測試絕緣材料、光伏材料、電線電纜以及其他電工制品絕緣電阻的理想設備。多年來已有數千臺儀表用于國內外絕緣材料廠、電線電纜廠、防靜電產品生產廠、標準計量部門、電力部門以及、科研單位，并被國家電線電纜檢測中心及國家防靜電檢測中心選用，作為產品型式試驗專用設備。

2    原理

2.1  名詞術語

1) 絕緣電阻：施加在與試樣相接觸的二電極之間的直流電壓除以通過兩電極的總電流所得的商。它取決于體積電阻和表面電阻。

2) 體積電阻：在試樣的相對兩表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過兩個電極之間的穩態電流之商；該電流不包括沿材料表面的電流。在兩電極間可能形成的極化忽略不計。

3) 體積電阻率：絕緣材料里面的直流電場強度與穩態電流密度之商，即單位體積內的體積電阻。

4) 表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經過一定時間后流過兩電極間的電流之商；該電流主要為流過試樣表層的電流，也包括一部分流過試樣體積的電流成分。在兩電極間可能形成的極化忽略不計。

表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場強度與線電流密度之商，即單位面積內的表面電阻。

2.2    測量原理

根據上述定義，絕緣體的電阻測量基本上與導體的電阻測量相同，其電阻一般都用電壓與電流之比得到。現有的方法可分為三大類：直接法，比較法，時間常數法。

這里介紹直接法中的直流放大法，也稱高阻計法。該方法采用直流放大器，對通過試樣的微弱電流經過放大后，推動指示儀表，測量出絕緣電阻，

絕緣電阻的測試分析：

1 試驗現象

影響電線電纜絕緣電阻測量的因素有儀器準確度、環境條件和人員素質等幾個方面，下面 以 GB5023.3-2008 中一般用途單芯硬導體無護套電纜(型號 60227 IEC01(BV))為例，談談絕緣 電阻測量中應注意的幾個問題。按 GB5023.3 之規定：試驗應在 5m 長的絕緣線芯上進行，水溫 為(70±2)℃，浸水時間不小于 2h，絕緣電阻應在施加電壓 1 分鐘后測量。如何理解標準中的 這些要求，它們對測量結果有何影響?下面舉例說明。

本試驗共進行了四次：

第 1 次：5m 長、70℃絕緣電阻、1 分鐘讀數測量值為：8.41MΩ；

第 2 次：5m 長、70℃絕緣電阻、1.5 分鐘讀數測量值為：8.56MΩ；

第 3 次：5m 長、20℃絕緣電阻、1 分鐘讀數測量值為：96.4MΩ；

第 4 次：10m 長、70℃絕緣電阻、1 分鐘讀數測量值為：4.19MΩ。

2 原因分析

同樣一組電線的絕緣電阻在不同溫度、不同長度、不同讀數時間為什么會有如此大的差別? 現分析如下：

絕緣電阻是指絕緣上所加的直流電壓 U 與泄漏電流 I 之間的比值

R=當絕緣層加上直流電壓時,沿絕緣表面和絕緣內部均有微弱電流通過,對應于這兩種電流 的電阻分別稱為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻,一般不加特別說明的絕緣電阻均指體積絕緣電阻。

絕緣層加上電壓后，流經絕緣內部的電流有下面四種：

2.1 電容電流

因介質極化而產生，實際上以導體和外極(絕緣層)作為一對電級構成一個電器的電容電流， 電容電流按指數規律隨時間很快的衰減，一般在數毫秒時間內接近消失。

2.2 不可逆吸收電流

因絕緣材料中的電解電導而產生,經數秒后衰減至零。

2.3 可吸收電流

是指絕緣材料的位移電流，在施加電壓的瞬間達最大值,然后趨向位移穩定，經數分鐘后趨 于消失。

2.4 泄漏電流

泄漏電流是指絕緣材料中的自由離子及混入的導電雜質所產生的，與電壓施加時間無關,在 電場強度不太高時符合歐姆定律，電阻隨溫度升高而增大。它的大小反應了絕緣品質的優劣， 嚴格說來,只有對應恒定電導電流的電阻才是體積絕緣電阻。

由于施加電壓后，絕緣中存在著三種隨時間而衰減的電流，因此理論上應該等這三種電流 全部衰減完后,才讀出泄漏電流的數值，以計算絕緣電阻，但由于可吸收電流要經數分鐘后才趨 于消失，考慮到測量系統長時間的穩定性，測量時間不宜太長。同樣測量條件，讀數時間不同 會造成很大差別，讀數時間長，將造成數值偏大，從第 1 次和第 2 次的數據可明顯看出。因此標準中明確規定在接通電流 1 分鐘后讀數，1 分鐘讀數既保證了非泄漏電流大部分已消失，又使測量時間有 了統一，使數值具有重復性和可比性。第 1 次和第 3 次的數據表明隨著溫度的升高絕緣電阻迅 速下降，這是因為隨溫度的升高，絕緣材料中的雜質離子運動速度加快,使得電導增大，絕緣電 阻下降，溫度與絕緣電阻的關系近似符合指數關系。因此測量時，必須嚴格控制溫度，長度的 不同絕緣電阻測量值也不同，這是因為絕緣電阻與長度成反比，測量電線長度時，誤差要控制 在±1%內。