GB/T 31838.4-2019； IEC 62631-3-3：2015
介电和电阻特性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
1范 围
GB/T 31838的本部分规定了直流电压下，测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
IEC60212固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件
IEC60216-4- 1电气绝缘材料 耐 热 性 第4- 1部分：老化烘箱 单室烘箱
ISO2339圆锥销 未硬化
ISO3465手用锥度销子铰刀
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电极装置electrode arrangement
与被测试样表面相接触的两个导体装置。
3.2
圆锥形插销电极 tapered pin electrodes
采用圆锥插销电极的电极装置。
注：圆惟插销电极示意图见图1.
3.3
条形电极 bar electrodes
采用条形电极的电极装置
注∶条形电极示意图见图2.
3.4
测量电阻 measured resistance
施加在试样的电极间的具有一定精度的直流电压与实测电流的比值。注1∶Wheatstone电桥常用于被测电阻与标准电阻进行比较。目前，已较少使用此类电桥。
注2∶根据IEC60050-121，“电导率”被定义为标量或张量，它与电场强度的乘积是电流密度；“电阻率”是“电导率”的倒数。体积电阻率是在测量时单位体积内可能存在的各向异性的数量的平均值，还包括在电极间可能产生的极化现象。
3.5
绝缘电阻 insulation resistance R
本部分定义的电极装置间的测量电阻。
注∶绝缘电阻的符号使用Rm还是Ra，取决于所选用的电极装置，单位为欧姆（Ω）.
3.6
圆锥形插销电极间的绝缘电阻 insulation resistance between tapered pin electrodes Rrr
使用本部分定义的与被测试样接触的圆锥形插销电极装置测量得到的电阻。注∶圆锥形插销电极主要与被测试样的体积接触，但是表面也有助于测量绝缘电阻。3.7
条形电极间的绝缘电阻 insulation resistance between bar electrodes Rm
使用本部分定义的与被测试样接触的条形电极装置测量得到的电阻。
注∶条形电极主要与被测试样的表面接触，但是与被测试样整体接触的部分也有助于测量绝缘电阻。
4 意义
绝缘材料通常用于电气系统彼此间和对地间的电气隔离上。固体绝缘材料也可作为机械支撑部件。因此，固体绝缘材料应具有足够高的绝缘电阻，同时具有满足使用要求的机械、化学和耐热特性。
本部分规定的绝缘电阻R分为圆锥形插销电极间的绝缘电阻Rr和条形电极间的绝缘电阻Rm，注1∶同种材料测量的Rπ和Rm不能进行结果比对。
Rm和Rm这两类电阻均是电气绝缘材料或者由其制成产品的特征参数，可表征整体电阻特性。绝缘电阻同时包含体积电阻（见IEC62631-3-100）和表面电阻（见IEC62631-3-20），这取决于被测试样和测量条件。
注2∶过去，特定的线形电极之间测量的电阻也被定义为绝缘电阻。这种电阻可以认为是IEC62631-3-2中线形电
极R。间的表面电阻。
为得到可比较的结果，绝缘电阻应在本部分规定的固定几何条件下测量。在这些条件下，考虑到这种方法只允许简化分类，可用来比较不同的绝缘材料或产品。
注3本部分定义的绝缘电阻R与电气设备内由电绝缘材料隔开的导电体之间的电阻不同。但在最初进行产品设计时，可起到重要的参考作用。
5 试验方法
5.1 概述
测量绝缘电阻应注意和考虑测量电路的电气特性及该绝缘材料的特殊电气特性。采用高压进行绝缘电阻测量试验时，应注意防止触电。
极化效应可能会影响测量。因此，在同一试样两次连续试验之间未达到足够的间隔时间，不宜进行第二次电阻测量。
注∶对于绝缘电阻不大于10°Q的材料，1h的时间间隔是足够的。
5.2 试验条件
5.2.1 电压
测量电压应为10V、100V、500V、1000V和10000V。也可采用其他的电压。如果无特殊规定，应使用100V的电压。
注1∶超过规定的起始电压会引起局部放电，可能导致测量误差。若在空气中进行试验时，试验电压低于340V，不会引起局部放电。
注2∶电压器的纹波特性是十分具有参考价值的，电源电压为100V时，纹波系数的典型值小于5×10~3。
5.2.2 电极材料
作为电极材料的不锈钢的组成成分应至少满足表1要求。也可采用被证明具有与表1电极材料等效测量结果的其他电极材料。
表1钢材电极成分
| 化学元素 |
百分比% |
| C |
最大值0.07 |
| Si |
最大值1 |
| Mn |
最大值2 |
| P |
最大值0.045 |
| S |
最大值0.015 |
| N |
最大值0.11 |
| Cr |
17.00-19.50 |
注∶这种钢被称为X5CrNi18-10，见EN10088-2的规定…。该等级被称为料号1.4301。具有相似成分的等级称为AISI304。更多的参考信息参见参考文献【5】和【6】。
当采用条形电极测量绝缘电阻时，若试样为刚性片材，应在试样表面镀上含有99%Sn的锡膜，以保证电极良好地接触。
5.3 设备
5.3.1 概述
宜注意，绝缘电阻受平行于电极装置的杂散电阻的影响，例如测量支架或电缆隔离。若测量电阻高于1010，应使用屏蔽电缆和屏蔽箱以防止测量产生误差。
5.3.2 精度
可采用任何合适的设备，但测量装置至少能够测量整个精度范围内的未知电阻，测量电阻值的精度至少为
● 电阻低于101°Ω，测量误差不大于±10%；
● 电阻在1020到10~Ω之间，测量误差不大于±20%；● 电阻高于1014Ω，测量误差不大于士50%。
5.3.3 电压源
所施加电压源应为稳定的直流电压源，可由蓄电池或整流稳压电源提供。由电压不稳所引起的电流变化足够小，而不影响测量的有效性。
5.4 校准
应根据被测试样体积电阻的幅值，校准测量设备。注∶商用的校准电阻器的范围可达到100TQ.
5.5 试样5.5.1 试样尺寸
由于绝缘电阻结合了绝缘材料的体积和表面特性，因为体积和表面间的比率可能不同，被测试样的尺寸会影响测量结果。
若有疑问，应由供需双方协商确定试样尺寸。除非相关产品标准另有规定，否则推荐使用的本部分规定的各形状试样尺寸。
5.5.2 用圆锥形插销电极的试样
5.5.2.1 片状材料
片状材料的试样尺寸应为∶≥60mm×≥15mm×厚度，如图1和图3所示。
5.5.2.2 管状、条形和棒状材料
管状、条形和棒状材料的试样应为从实际产品的横截面上截取的长度至少为60mm的一部分（见图1）。
若为外直径大于110mm的管状材料，截取部分的尺寸为∶≥60mm×≥15mm×壁厚。若存有疑义，则宜截取完整的管材作为试样。
5.5.2.3 其他形状材料
其他形状材料的试样应为合适的尺寸。
5.5.3 用条形电极的试样
5.5.3.1 带状、条形和细棒状材料
带状、条形和细棒状材料的试样应为从产品上截取的长度至少为50mm，宽度最大为25.5mm或更窄的部分。
5.5.3.2 其他形状材料
其他形状材料的试样应为合适的尺寸。
5.5.4 试样制备
试样的截取、制备和形状应由相关的产品标准决定。在试样的截取和制备期间，材料的状态应不发生变化，截取的试样应不被损坏。
若试样的表面是在电极接触区域上机加工，则应在测量报告中记录所采用的机加工方式。试样应具有简单的几何形状（如平行测量区域的板材、圆环状材料等）。
若采用圆锥形插销电极应采用直径为5-8∶mm的钻头钻孔。若被测材料为增强型材料，钻孔时可使用烧结金属制成的钻头。
若允许，从产品上截取的试样的厚度应保证与产品具有相同厚度。
5.5.5 试样数量
测量试样的数量应由相关产品标准决定。若没有可参考的标准，试样数量应至少为3个。
5.5.6 试样的条件处理和预处理
应按照相关的产品标准，进行试样的条件处理和预处理。若无相关的产品标准，应按照IEC60212 （标准环境条件B），在23℃和相对湿度50%条件下至少处理4天。若采用圆锥形插销电极，进行条件处理时不应插入电极。若无其他规定，不应进行试样清洁，以避免任何附加的污染。
5.6 电极应用
5.6.1 圆锥形插销电极应用
5.6.1.1 概述
依据ISO2339，应使用两个平行排列的尺寸类型A—5×50（5mm直径和1=50的锥角）的金属圆锥作为插销电极。
若无其他规定，应在试样表面上钻出两个直径为5mm，中心距离为（25±1）mm的连续的孔，孔与试样表面成直角，用来放入插销电极。
若不能确保锥形插销紧密地安装在孔中，直径为5mm，中心距离为（25±1）mm的两孔的深度宜钻成大约材料厚度的2/3，但深度至少为10mm。这些孔宜涂有石墨或导电银漆。
所钻的孔也可以加工为成型试样。应使用ISO 3465的所规定的直径为5mm的锥形扩孔器和销钉在孔的两端配合电极插入，以保证插紧。
在条件处理和任何预处理后，应将锥形销钉插入孔中，以保证插紧。
5.6.1.2 薄片材料
应在试样的纵向中线上，并以试样中心对称的位置钻孔（见图1和图3）。
5.6.1.3 管状和棒状材料
应在试样的纵向中线上，并以试样中心对称的位置钻孔（见图1和图3）。
5.6.1.4 其他形状材料
应在试样上的可观察到的一条直线上规定中心，并以该中心对称，规定好两孔间的距离，在该直线上钻孔。
5.6.2条形电极应用
5.6.2.1 概述
条形电极为用螺丝和螺母固定的两个尺寸为10mm×10mm×50mm的夹子如图2所示。两电极应固定在试样内边缘，中心间距为25mm的位置。
推荐使用保护金属支架支撑电极。应使用体积电阻率大于10°Ω·m的绝缘材料将支架连接到电极上。金属支架的保护应避免产生平行于试样的杂散电流，而影响试验结果。
若未使用保护金属支架，试样应放置在体积电阻率大于10°Ω·m的绝缘平板上。注∶可使用类似于聚四氟乙烯的绝缘材料。
5.6.2.2 带状、条状和细棒材料
与条形电极接触的整个区域应保证光滑。对于刚性试样，应在条形电极与试样接触的表面粘贴锡箔纸，但是，锡箔纸应不超过条形电极区域。
将条件处理或其他预处理后的试样应放置到条形电极间。应小心地拧紧螺钉，避免试样损坏，但应保证接触充分。若有疑问，应进行对比试验。
5.6.2.3 其他
材料由供需双方协商确定。
5.7 试验程序
若无其他规定，试验应在IEC60212（标准环境条件B）标准空气、23℃和相对湿度50%条件下进行。
若要确定绝缘电阻与温度的关系，应在热烘箱中进行试样的测量，试验条件见IEC60216-4-1。试样制备和预处理见5.5.6。处理后，应立即将电极安置到试样上。试样应放置到绝缘支架上。
随后，应将完成条件处理或预处理后的试样，在不超过2min的时间内进行R∶读数。若没有其他规定，应在施加电压后1min进行读数。
5.8 评价
5.8.1 圆锥形插销电极间的绝缘电阻
采用圆锥形插销电极测量的绝缘电阻Rπ见式（1）∶
Rπ=RI…………………………（1）
电阻单位为欧姆（Ω）.
5.8.2 条形电极间的绝缘电阻
采用条形电极测量的绝缘电阻Rm见式（2）∶
RIB=RI…………………………（2）
电阻单位为欧姆（Ω）。
6 试验报告
试验报告应包括如下内容∶
————被测材料的完整描述，包括来源和制造商代码；
————试样的形状和厚度（如果试样是从大的产品上截取的一小块）；
————试验电压；
————仪器精度及校准方法（影响绝缘电阻测量结果）；
————材料的固化条件和任何的预处理；
————试样的条件处理；
————试验用装置描述及使用说明
————试样数量；
————测量数据；
————电极系统（圆锥形插销电极或条形电极）；
——-----报告体积电阻、体积电阻率的个别值和中值；
————测量过程中的环境条件；
————其他重要的信息（若适用）。
7 重复性和再现性
绝缘电阻的测量受多方面影响，经验表明，再现性为50%以上。重复性的范围在20%～50%之间。
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