绝缘电阻和损耗因数测试方法的标准化现状

刘亚丽

（机械工业北京电工技术经济研究所）

0 引言

绝缘材料是电工装备、电子器件的基础原材料，在所服役的产品中把不同电势的带电部分隔离开，还可起到储能、散热、机械支撑和固定、保护导体等作用。绝缘电阻和损耗因数是绝缘材料重要的性能参数，在研发、生产、使用绝缘材料阶段会研究和确定这两个参数。确定绝缘电阻和损耗因数的标准早已被实施和应用，但是随着工业的发展、科学技术的进步，给绝缘材料带来新的发展空间，进而需要完善这些标准，新的检测技术和检测设备可应用到标准中，以满足技术和产品发展对测试方法的需求。随着钠硫电池、耐火电缆、电子元器件的发展，对绝缘材料高温下电阻特性提出要求。随着电工和电子产品的发展，对测试方法标准提出新的应用要求，如需要统一浸渍和涂层、浇注类绝缘材料的电阻特性测试方法；对不同频率下确定绝缘材料损耗因数的方法提出新的需求。

1 绝缘电阻测试标准

1.1 概述

现行的确定绝缘材料的电阻特性的标准包括测试固体绝缘材料的体积电阻、表面电阻和绝缘电阻的方法；高温下测试固体绝缘材料的体积电阻的方法；测试浸渍和涂层，浇注类绝缘材料的体积电阻的方法。

1.2 确定体积电阻的标准

对于确定体积电阻，可采用GB/T 31838.2—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第2部分：电阻特性（DC方法）体积电阻和体积电阻率》，该标准于2020年1月1日实施，代替GB/T 1410—2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，与GB/T 1410—2006相比，删除表面电阻测试部分内容；推荐无特殊规定，采用100V的测试电压；修改了测试设备精度要求；增加了建议的试样尺寸；增加了试样装置校准；增加量试样个数等。

1.3 确定表面电阻的标准

对于确定表面电阻，可采用GB/T 31838.3—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第3部分：电阻特性（DC方法）表面电阻和表面电阻率》，该标准于2020年1月1日实施。GB/T 31838.3首次描述了弹簧电极、小型线电极、环形电极、线电极和小板型试样用电极，描述了采用不同电极时计算表面电阻率的公式。对于弹簧电极、小型线电极、线电极和小板型试样用电极，可采用式（1）计算表面电阻率。对于环形电极可采用式（2）计算表面电阻率[1]。GB/T 31838.3还首次推荐无特殊规定，采用100V的测试电压；首次建议了试样尺寸；首次增加试样装置校准等。

式中，σ为表面电阻率；l为电极长度；g为电极间距；R为测量得到的表面电阻。

式中，σ为表面电阻率；d1为内电极外径；d2为外电极内径；R为测量得到的表面电阻。

1.4 确定绝缘电阻的标准

对于不区分体积电阻和表面电阻的绝缘电阻的确定，可采用GB/T 31838.4—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第4部分：电阻特性（DC方法） 绝缘电阻》，该标准于2020年1月1日实施，代替GB/T 10064—2006《测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法》，与GB/T 10064—2006相比，推荐了电极材料；修改了采用圆锥形插销电极的试样尺寸；增加了试验的重复性为50%以上和再现性范围为20%～50%；推荐无特殊规定，采用100V的测试电压；增加了试样装置校准等。

1.5 高温下确定体积电阻的标准

对于高温下确定体积电阻，可采用GB/T 10581—2006《绝缘材料在高温下电阻和电阻率的试验方法》。但GB/T 10581对试验装置中的加热室如何设计和使用未描述，导致GB/T 10581不满足使用者的需求[2]。IEC 62631-3-4:2019《固体绝缘材料的介电和电阻特性 第3-4部分：确定电阻特性（DC方法）-高温下体积电阻和体积电阻率》提出常规烘箱可用于温度不高于500℃时的加热室，当温度高于500℃不高于800℃时可采用马弗炉[3]。目前，采用IEC 62631-3-4:2019正在修订GB/T 10581—2006。

1.6 确定浸渍和涂层类绝缘材料的体积电阻的标准

测试浸渍和涂层类绝缘材料如不饱和聚酯基浸渍树脂、环境固化覆盖漆、热固化类浸渍清漆等材料的体积电阻，可采用IEC 62631-3-11:2018《固体绝缘材料的介电和电阻特性 第3-11部分：确定电阻特性（DC方法）-浸渍和涂层材料的体积电阻和体积电阻率的测试方法》[4]。IEC 62631-3-11详细描述了试验钢板的制备，浸水七天后体积电阻的试验程序，体积电阻随温度变化的试验程序。目前，采用IEC 62631-3-11:2018正在制订国家标准。

1.7 确定浇注类绝缘材料的体积电阻的标准

对于测试浇注类绝缘材料如无溶剂可聚合树脂复合物的体积电阻的方法，国际电工委员会（IEC）正在编制新标准（IEC 62631-3-12）。

2 损耗因数测试标准

2.1 概述

现行的测量绝缘材料损耗因数的标准包括工频、音频、射频下的测试方法，低频下（0.1Hz～10MHz）的测试方法，高频下（300MHz以上）的测试方法。

损耗因数的测定很大程度上取决于测试频率范围、测量仪器的精度、测量电路等的影响，用户在不同频率范围内进行测试时，应注意选用合适的测试方法以及对应的测量仪器。

2.2 工频、音频、射频下的测试标准

GB/T 1409—2006《测量电气绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介质损耗因数的推荐方法》规定了15Hz～300MHz频率范围内测量电容率、损耗因数的方法，适用于液体、易容以及固体绝缘材料。

目前，IEC对于1MHz～300MHz的测试方法在编制新标准（IEC 62631-2-2），就不同测量方法IEC 62631-2-2给出了适用的频率范围，如表1所示。

表1 不同测量方法适用的频率范围

2.3 低频下（0.1Hz～10MHz）的测试标准

IEC 62631-2-1:2018《固体绝缘材料的介电和电阻特性 第2-1部分：相对介电常数和损耗因数 技术频率（0.1Hz～10MHz）AC方法》规定了0.1Hz～100MHz频率范围内测定绝缘材料损耗因数的试验方法。

2.4 高频下（300MHz以上）的测试标准

GB/T 29306《绝缘材料在300MHz以上频率下介电性能测定方法》规定了以谐振法测定微波频率范围（即从300MHz到光频）的损耗因数的试验方法，适用于固体、液体或熔融状绝缘材料。GB/T 29306.2—2012给出了谐振法采用的不同腔种类谐振器的频率范围，如表2所示。

表2 常用谐振器适用的频率范围

3 结束语

GB/T 1410—2006、GB/T 10064—2006绝缘电阻测试方法标准被电工装备、电子器件行业广泛使用，目前这些标准已被修订并纳入GB/T 31838 固体绝缘材料的介电和电阻特性系列标准，使用者应注意实施和使用新标准。

随着工业和电子行业的发展，高频、超高频技术被广泛应用，高频、超高频设备也在不断研发和使用，这要求测试和研究高频下绝缘材料的介电特性。当前，国内外绝缘行业在研究和编制适用于超高频下测试绝缘损耗因数的方法。另外由于薄膜类材料特殊的测试要求，现行测试方法不适用于该类材料，就薄膜类绝缘材料的介电特性测试方法也在研究和编制中。

本文总结了绝缘电阻和损耗因数测试标准的发展现状，便于使用者了解和应用这些标准。