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工频介电常数及介质损耗角正切值测试仪:电缆绝缘料的介电参数检测

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电缆绝缘材料的介电性能决定了运行中的介质发热水平。对于中高压电缆,绝缘层的tanδ每上升一个数量级,同等电压下的介质损耗相应变大,长期运行的温升与老化速率随之改变。工频介电常数及介质损耗角正切值测试仪在50Hz至60Hz频段测量这一参数,覆盖从原料到成品的多个环节。


工频介电常数及介质损耗角正切值测试仪

测量对象的形态差异

电缆料以粒料形式供应时,需先压制成片。压制温度与压力参照材料规范,避免因工艺不当引入气泡或残余应力。压片后的试样在标准环境中放置一段时间,使应力松弛、水分平衡,再进入测量。
挤出后的绝缘层从电缆上截取时,厚度往往只有零点几毫米到数毫米。薄试样电容值小,需要多层叠加以达到可测量的电容量,叠层之间的气隙须排除。常用方法是真空浸渍或在一定压力下装夹。
成品绝缘层的测量还可以直接使用RY2型固体测试电极。该电极的电极压力在0至1.0MPa范围内连续可调,电极可抽真空至3×10⁻²MPa(绝压),电极温度180℃,可在加压、加温条件下对片状试样进行测量,减少气隙影响。

交联聚乙烯的测量要点


交联聚乙烯为非极性材料,介电常数通常在2.2至2.3附近,tanδ在10⁻⁴量级,在未接近熔点前温度依赖性较小。这类材料测量的主要矛盾是精度,即如何把材料本身的损耗从系统本底中分离出来。
RY2A电极的空极tgδ不大于5×10⁻⁵,与交联聚乙烯的tanδ处于同一量级。测量前先测空极损耗,测量后按并联模型扣除,才能得到材料的真实损耗。主机1×10⁻⁶的分辨率为这一扣除提供了基础。
压片工艺对结果影响明显。压制温度偏低,粒料未完全熔融,试样内部存在界面,tanδ偏高;压制温度偏高,材料可能发生降解,同样使损耗上升。同一批样品的压片条件应保持一致,并在记录中注明。


工频介电常数及介质损耗角正切值测试仪

聚氯乙烯的测量要点


聚氯乙烯为极性材料,介电常数通常在3至6之间,随配方中增塑剂与填料的种类和用量变化;tanδ在10⁻²至10⁻¹量级,比交联聚乙烯高出两个数量级。这类材料测量的主要矛盾是试样一致性,同一配方不同压片的数值可能因塑化程度不同而存在差异。
由于tanδ数值较大,主机精度±0.5%读数的相对项起主作用,空极损耗的影响可以忽略。此时应增加样本数量,每个配方测量三至五个试样,报告均值与极差。
聚氯乙烯在玻璃化转变区附近tanδ出现峰值,若只测常温点,无法反映运行温度下的实际损耗。测量高温点需要配套加热装置,油浴方式可提供均匀温度场并排除表面气隙。

橡胶类材料

乙丙橡胶、硅橡胶等电缆用橡胶材料介于极性与非极性之间,且存在明显弹性形变。装夹压力对厚度的影响不可忽略,测量时应使用带有压力指示的电极,或采用垫片控制压缩量。RY2型电极的0至1.0MPa连续可调压力范围,适合这类需要准确控制压力的测量。

测试电压的选取


仪器测试电压2000V。对于厚度1mm的试样,2000V对应场强2kV/mm,低于材料的击穿场强,属于非破坏性测量范围。对于薄膜试样,应按场强折算后选择电压,避免局部放电。
部分材料的tanδ随场强变化,含填料的复合材料在高场下界面极化更显著。对比试验应在相同电压下进行,报告中注明测试电平。

温度条件的统一


介电参数对温度敏感。交联聚乙烯在接近熔点时损耗上升,聚氯乙烯在玻璃化转变区附近出现峰值。若需要反映运行温度下的状态,测量应在对应温度下进行。
油浴方式可以提供均匀温度场,同时排除试样表面气隙。温度稳定性应优于±0.5℃,并在温度稳定后保持足够时间再采集数据。

数据的使用方式

原料检验中,介电参数用于批次放行,判定时关注测量不确定度;工艺调试中,用于比较不同挤出温度、不同交联时间下的材料状态,此时关注重复性;失效分析中,用于判断绝缘是否发生水树老化或污染,需要与其他测试结果交叉验证。


工频介电常数及介质损耗角正切值测试仪

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