GB1410固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法

1、范围

本标准规定了固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率的试验方法。这些试验方法包括对固体绝缘 材料体积电阻和表面电阻的测定程序及体积电阻率和表面电阻率的计算方法。

体积电阻和表面电阻的试验都受到下列因素影响：施加电压的大小和时间；电极的性质和尺寸；在 试样处理和测试过程中周围大气条件和试样的温度、温度。

2、规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的版本。 凡是不注日期的引用文件，其版本适用于本标准。

GB/T 10064-2006 测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法（IEC 60167:1964,IDT)

GB/T 10580-2003固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件。EC 60212:1971,IDT)

IEC 60260: 1968 非注入式恒定相对温度的试验箱

3、定义

下列定义适用于本标准。

3.1

体积电阻 volume resistance

在试样两相对表面上放置的两电极间所加直流电压与流过这两个电极之间的稳态电流之商，不包 括沿试样表面的电流，在两电极上可能形成的极化忽略不计。

注：除非另有规定，体积电阻是在电化一分钟后测定。

3.2

体积电阻率 volume resistivity

在绝缘材料里面的直流电场强度和稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。

注：体积电阻率的SI单位是。 ' m。 实际上也使用。? cm 这一单位。

3.3

表面电阻 surface resistance

在试样的其表面上的两电极间所加电压与在规定的电化时间里流过两电极间的电流之商，在两电 极上可能形成的极化忽略不计。

注1：除非另有规定，表面电阻是在电化一分钟后测定。

注2：通常电流主要流过试样的一个表面层，但也包括流过试样体积内的成分。

3.4

表面电阻率 surface resistivity

在绝缘材料的表面层里的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。 面积的大 小是不重要的。

注：表面电阻率的SI单位是0。 实际上有时也用 “欧每平方单位”来表示。

3.5

电极electrodes

电极是具有一定形状、尺寸和结构的与被测试样相接触的导体。

注：绝缘电阻是加在与试样相接触的两电极之间的直流电压与通过两电极的总电流之商。绝缘电阻取决于试样的

表面电阻和体积电阻（见GB/T10064一一2006）。

4、意义

4.1 通常，绝缘材料用于将电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘；固体绝缘材料还起机械支撑作用。对于这些用途，一般都希望材料具有尽可能高的绝缘电阻，有均匀*的、得到认可的机械、化学和耐热性能。表面电阻随湿度变化很快，而体积电阻随温度变化却很慢，尽管其终的变化也许较大。

4.2 体积电阻率能被用作选择特定用途绝缘材料的一个参数。电阻率随温度和捏度的变化而显著变 化，因此在为一些运行条件而设计时必须对其了解。体积电阻率的测量常被用于检查绝缘材料生产是否始终如一，或检测能影响材料质量而又不能用其他方法检测到的导电杂质。

4.3 当一直流电压加在与试样相接触的两电极之间时，通过试样的电流会渐近地减小到）个稳定值。电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致。对于体积电阻率小于10¹⁰ Ω. m的材料，其稳定状态通常在一分钟内达到，因此，经过这个电化时间后测定电阻。对于体积电阻率较高的材料，电流减小的过程可能会持续到几分钟、几小时、几天甚至几星期。因此对于这样的材 料，采用较长的电化时间，且如果合适，可用体积电阻率与时间的关系来描述材料的特性。

4.4 由于或多或少的体积电导总是要被包括到表面电导测试中去，因此不能而只能近似地测量表面电阻或表面电导。测得的值主要反映被测试样表面污染的特性。而且试样的电容率影响污染物质的 沉积，它们的导电能力又受试样的表面特性所影响。因此，表面电阻率不是一个真正意义的材料特性， 而是材料表面含有污染物质时与材料特性有关的一个参数。

某些材料如层压材料在表面层和内部可能有很不同的电阻率，因此测量清洁的表面的内在性能是 有意义的。应完整地规定为获得*的结果而进行清洁处理的程序，并要记录清洁过程中海剂或其他 因素对于表面特性可能产生的影响。

表面电阻，特别是当它较高时，常以不规则方式变化，且通常非常依赖于电化时间。因此，测量时通 常规定一分钟的电化时间。

5、电源

要求有很稳定的直流电压源。这可用蓄电油或一个整流稳压的电摞来提供。对电源的稳定度要求 是由电压变化导致的电流变化与被测电流相比可忽略不计。

加到整个试样上的试验电压通常规定为100V、250V、500V、1000 V、2500 V、5000 V, 10 000 V 和15000 V。常用的电压是100V、500V和1000 V。

在某些情况下，试样的电阻与施加电压的极性有关

如果电阻是与极性有关的，则宜加以注明。取两次电阻值的几何平均值（对数算术平均值的反对 数）作为结果。

由于试样电阻可能与电压有依存关系，因此应在报告中注明试验电压值。

6、测量方法和度

6.1   方法

测量高电阻常用的方法是直接法或比较法。

直接法是测量加在试样上的直流电压和流过它的电流（伏安法）而求得未知电阻。

比较法是确定电桥线路中试样未知电阻与电阻器已知电阻之间的比值，或是在固定电压下比较通过这两种电阻的电流。

附录A给出了描述这些原理的例子。

伏安法需要一适当精度的伏特表，但该方法的灵敏度和度主要取决于电流测量装置的性能，该 装置可以是一个检流计或电子放大器或静电计。

电桥法只需要一灵敏的电流检测器作为零点指示器，测量度主要取决于已知的桥臂电阻器，这 些桥臂电阻应在宽的电阻值范围内具有高的精密度和稳定性。

电流比较法的度取决于已知电阻器的度和电流测量装置，包括与它相连的测量电阻器的 稳定度和线性度。只要电压是恒定的，电流的确切数值并不重要。

对于不大于10¹¹Ω的电阻，可以按照11.1用检流计采用伏特计一安培计法来测定其体积电阻率。 对于较高的电阻，则推荐使用直流放大器或静电计。

在电桥法中，不可能直接测量短路试样中的电流（见11.1）。

利用电流测量装置的方法可以自动记录电流，以简化稳态测试过程（见11.1）。

现己有测量高电阻的一些专门的线路和仪器。只要它们有足够的度和稳定度，且在需要时能使试样完全短路并在电化前测量电流者，均可使用。

6.2 度

对于低于10¹⁰Ω的电阻，测量装置测量未知电阻的总度应至少为±10%。而对于更高的电 阻，总度应至少为士20%。详见附录A。

6.3 保护

组成测量线路的绝缘材料，应具有与被试材料差不多的性能。试样的测量误差可以由下列原 因产生：

a) 外来寄生电压引起的杂散电流，通常不知道它的大小，并具有漂移的特点；

b) 具有未知而易变的电阻值的绝缘与试样电阻、标准电阻器或电流测量装置的不正常的分路。 使线路所有部分在使用状态下有尽可能高的绝缘电阻来近似地修正这些影响因素。这种做法可能导致测试设备很笨重，而又不足以测量高于几百兆欧的绝缘电阻。较为满意的修正方法是使用保护技术来实现。

保护就是在所有关键的绝缘部位插入保护导体，保护导体截住所有可能引起误差的杂散电流。这 些保护导体联接在一起，组成保护系统并与测量端形成兰端网络。当线路联接恰当时，所有外来寄生电 压产生的杂散电流被保护系统分流到测量电路以外，任一测量瑞到保护系统的绝缘电阻与一电阻低得 多的线路元件并联，试样电阻于两测量端之间。采用这个技术可大大地减小误差概率。图1为使 用保护电极测量体积电阻和表面电阻的基本线路。

图5和图7给出了电流测量法中保护系统的使用方法，图中指出保护系统接到电源和电流测量装 置的连接点。图6表示惠斯登电桥法，其保护系统接到两个较低电阻值的桥臂的连接点上。在所有情况下，保护系统必须完善，包括对测试人员在测量时操作的任何控制仪器的保护。

在保护端和被保护端之间所存在的电解电动势、接触电动势或热电动势较小时，均能被补偿掉，使 这样的电动势在测量中不会引人显著的误差。

在电流测量法中，由于电流测量装置与被保护端和保护系统之间的电阻并联可能产生误差，因此， 这个电阻宜至少为电流测量装置电阻的10倍，为100倍。在有些电桥法中，保护端和测量端具有 大致相同的电位，不过电桥中的→个标准电阻器与不保护端和保护系统之间的电阻是并联的。这个电 阻应至少为标准电阻的10倍，为100倍。

为确保设备的操作令人满意，应先断开电源和试样的连线进行一次测量。此时，设备应在它的灵敏 度许可范围内指示出元穷大的电阻。如果有一些己知电阻值的标准电阻，则可用来检查设备运行是否良好。

7、试样

7.1 体积电阻率

为测定体积电阻率，试样的形状不限，只要能允许使用第三电极来抵消表面效应引起的误差即可。对于表面泄漏可忽略不计的试样，测量体积电阻时可去掉保护，只要己证明去掉保护对结果的影响可忽 略不计。

在被保护电极与保护电极之间的试样表面上的间隙要有均匀的宽度，并且在表面泄漏不致于引起 测量误差的条件下间隙应尽可能的窄。lmm的间隙通常为切实可行的小间隙。

图2及图3给出了三电极装置的例子。在测量体积电阻时，电极1是被保护电极，电极2为保护电 极，电极3为不保护电极。被保护电极的直径d1（图2）或长度l1（图3）应至少为试样厚度h的10倍，通 常至少为25mm。不保护电极的直径d4（或长度［4）和保护电极的外直径d3（或保护电极两外边缘之间 的长度［3）应该等于保护电极的内径d2（或保护电极两内边缘之间的长度lz）加上至少2倍的试样厚度。

7.2 表面电阻率

为测定表面电阻率，试样的形状不限，只要允许使用第三电极来抵消体积效应引起的误差即可。推荐使用图2及图3所示的三电极装置。用电极1作为被保护电极，电极3作为保护电极，电极2作为不 保护电极。可直接测量电极1和2之间表面间隙的电阻。这样测得的电阻包括了电极1和2之间的表面电阻和这两个电极间的体积电阻。然而，对于很宽范围的环境条件和材料性能，当电极尺寸合适时， 体积电阻的影响可忽略不计。为此，对于图2和图3所示的装置，电极的间隙宽度g至少应为试样厚度 的2倍，一般说来，1mm为切实可行的小间隙。被保护电极尺寸d1（或长度l1）应至少为试样厚度h 的10倍，通常至少为25mm。

也可以使用条形电极或具有合适尺寸的其他装置。

注：由于通过试样内层的电流的影响，表面电阻率的计算值与试样和电极的尺寸有很大的关系，因此，为了测定时可进行比较，推荐使用与图2所示的电极装置的尺寸相*的试样，其中d1= 50 mm, d2 = 60 mm, ds = 80 mm,