1硅橡胶绝缘材料介损测试

1.1测试方法

根据GB/T-《测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的推荐方法》可知对于介质损耗1%的精确度来说，试样的厚度至少1.5mm，直径为mm或更大些，因而试验材料选择厚度2mm、底面直径mm的圆形清洁硅橡胶材料试片。采用符合不均匀电场的板-板电极系统测试平台进行工频50Hz的介质损耗试验，高、低压电极都为铜质圆板，高、低压电极直径均为40mm，通过电极系统支座四个角落的螺栓可将电极之间的试品夹紧，对应的介损测试平台如图3-5所示。

为保证材料接触的良好性，可在绝缘材料与电极之间垫上与电极面积相同的铝箔纸，满足良好的导电性。试验之前预先用无水乙醇对所有的硅橡胶试样进行清洁处理，待试样表面的无水乙醇挥发干之后，在常温20℃的环境中对三种试样进行测量，每种试样的数量为5片。调节介质损耗测量仪施加的工频电压为3kV，按住操作面板上的启动按钮开始加压，待数据稳定30s之后，读取介质损耗正切值tanδ，试验电压、频率可立刻读取，干扰严重时不必读取tanδ的最后一位(十万分之一位)，得到每种试样在常温20℃的介质损耗均值。

保持绝缘材料的固定，将整个测试平台放入试验箱中，调节低温柜的温度，待温度稳定后测量绝缘材料在低温下的介质损耗，温度变化从0℃开始依次降低10℃，直至-60℃，测量各个温度点的不同Al(OH)3含量试样的介质损耗平均值，记录数据并绘制固体绝缘材料试品的介质损耗平均值与温度之间的关系曲线。

1.2测试结果

针对氢氧化铝含量不同的硅橡胶材料试样，测量得到常温20℃时Al(OH)3相对含量90%、%、%的介质损耗均值分别为0.、0.、0.，在0至-60℃的温度范围下硅橡胶试样的电容值和介质损耗正切值，如下表3-1所示。

由上表不同试样测量结果可以看出，在0℃~-40℃的温度范围内，所有的硅橡胶试样的介质损耗平均值几乎大于常温20℃时硅橡胶试样的介损均值，Al(OH)3相对含量%的硅橡胶试样增长的幅度最大，在-30℃时相对常温20℃提高了1.40倍；在-50℃~-60℃的范围中，所有不同氢氧化铝含量的硅橡胶试样均出现介损均值小于常温20℃的情况，Al(OH)3相对含量%的试样首先在-50℃时小于最初常温时的测量值，由此可推断-40℃邻近的温度可能是硅橡胶材料介质损耗特性变化的转折点。

根据不同温度下测量硅橡胶试样得到的介质损耗数据拟合曲线，得到不同氢氧化铝含量硅橡胶试样的介质损耗均值随温度变化的关系，如图3-6、图3-7、图3-8所示。

由以上拟合的曲线图可以看出，随着温度的降低，所有的硅橡胶试样的介质损耗均值均呈现出先增大后减小的趋势，其中Al(OH)3相对含量90%的试样在-30℃时达到最大值，介质损耗均值为0.，试样电容均值为99.3pF；Al(OH)3相对含量%、%的试样达到最大值时的温度均为-20℃，它们的最大介质损耗分别为0.03、0.，电容均值分别为95.42pF、.60pF。同时也可以看出，Al(OH)3相对含量%的试样介质损耗改变速率比其他两种试样要慢，最大介质损耗值在三种试样中最小，随着温度的降低Al(OH)3相对含量90%、%的两种试样的变化幅度要比相对含量%的正常配方试样大，意味着在低温环境下正常试样介损的稳定性更好一些。

低温环境下该硅橡胶试样的变化规律与极性固体介质的tanδ在低温区间的变化曲线相同，tanδ与温度的关系主要通过松弛时间τ与温度T的关系来反映，松弛时间τ与温度T成指数形式的反比关系，如式3-4所示。

式中k为玻耳兹曼常数，u为分子的活化能，与温度基本无关。硅橡胶作为极性介质，极化形式为电子位移极化、转向极化，无功损耗主要为转向极化的损耗，在较低温度下偶极子的回转能及时跟上电场的变化，转向较为容易，松弛时间很小，介质损耗随着温度的降低而增大；温度再低时，松弛时间τ将会逐渐增大，偶极子的转向会随着温度的降低而变难，介质损耗tanδ与松弛时间成反比，随着温度的降低介质损耗会减小。

2、小结

本章介绍了固体绝缘材料的介损测量原理，低温环境下硅橡胶绝缘材料介质损耗测试方法、测试结果，得出以下主要结论：

1、采用符合不均匀电场下的圆板电极系统，根据GB/T-有关固体材料介质损耗因数的规程选取了厚度2mm、直径mm的圆形硅橡胶试样，对其在低温环境中进行了随温度而改变的介质损耗测量，精度高，误差较小。

2、根据测试的结果来看，在0℃~-40℃的温度区域内，所有不同氢氧化铝含量硅橡胶试样的介质损耗均值都大于常温20℃测量的均值，而在-50℃~-60℃的温度区间介质损耗均值有明显小于常温测量值的趋势。全部的试样随着温度的降低都表现出介质损耗先增大后减小的规律，Al(OH)3相对含量90%的试样介质损耗达到最大值相对其他两种试样较慢，最大介质损耗均值对应的环境温度为-30℃；在低温环境下Al(OH)3相对生胶含量%的试样变化幅度最小，即正常试样在低温温度改变时介质损耗的变化相对其他两种试样更稳定一些，不过在最低温度-60℃时其他两种试样的介质损耗均小于正常试样。