1、溫度
溫度對某絕緣材料的主要電學影響是將增大其極化時的松弛頻率。它們隨著溫度以一定速率成倍最大,該速率使得當溫度在6~50℃范圍內(nèi)增大時,可導致松弛頻率出現(xiàn)十倍的增大。在較低頻率下的電容率的溫度系數(shù)將總是為正值,除了許多原子和電子極化導致電容率溫度系數(shù)為負值的事實之外。然而在高頻率下,溫度系數(shù)將為負值,在某些中間頻率時可變?yōu)榱悖谂紭O或截面極化的松弛頻率下該溫度系數(shù)為負值。
損耗指數(shù)和耗散因子的溫度系數(shù)可為正值或負值,這取決于松弛頻率的測量關(guān)系式。當頻率高于松弛頻率時,該值為正值,而對于較低頻率,該值為負值。因為界面極化的松弛頻率通常低于1Hz,損耗指數(shù)和耗散因子的相應溫度系數(shù)將在所有通用測量頻率下為正值。因為某一電介質(zhì)的直流電導通常隨著絕對溫度的倒數(shù)減小而成倍增大,由此導致?lián)p耗指數(shù)和耗散因子值將以一種類似的方式增大,同時將產(chǎn)生一個較大的正值溫度系數(shù)。
2、頻率
絕緣材料能在整個電磁波頻譜上使用,這些頻譜包括從直流電到至少3×1010Hz的無線電頻率。僅存在非常少數(shù)的材料,如聚苯乙烯,聚乙烯,熔融二氧化硅,它們的電容率和損耗指數(shù)在該頻率范圍內(nèi)是近似恒定的。有必要在材料將采用的頻率下測量電容率和損耗指數(shù),同時有必要在放置時的幾個合適頻率下測量電容率和損耗指數(shù),如果該材料將在某個頻率范圍使用的話。
當材料存在電介質(zhì)極化時,則可導致電容率和損耗指數(shù)隨著頻率的變化。兩種最重要的極化是由于極性分子導致的偶極極化,以及材料不均勻性導致的界面極化。圖X3.1顯示了電容率和損耗指數(shù)隨著頻率的變化(17)。在最高頻率下開始,此時電容率通過一種原子或電子的極化來進行測定,每次成功的極化,不管是偶極極化還是界面極化,都促進電容率結(jié)果在零頻率時具有最大值。每一次極化都提供了一個最大的損耗指數(shù)和耗散因子。在損耗指數(shù)為最大值時的頻率成為該極化的松弛頻率。它也是電容率以最大速率最大的頻率以及發(fā)生一半的該極化變化的頻率。這些極化影響相關(guān)的知識將常常有助于確定應在哪個頻率下執(zhí)行測量。
自由離子或電子導致的電介質(zhì)的任何直流電導不會對電容率產(chǎn)生直接影響,但將產(chǎn)生一個耗散因子,該耗散因子隨著頻率發(fā)生相反得變化,同時在零頻率時變得無限大(圖X3.1的虛線)。
3、電壓
所有電介質(zhì)極化,除了界面極化幾乎與存在的電位梯度無關(guān),直到該梯度值達到在材料空隙或材料表面上發(fā)生電離,或者發(fā)生擊穿的數(shù)值。在界面極化中,自由離子數(shù)量可能隨著電壓而增大,同時可能改變極化和其松弛頻率的大小。直流電導也會受到類似的影響。
4、濕度
濕度對某絕緣材料的主要電學影響是將大大增加其界面極化的大小,因此增大其電容率,損耗指數(shù)和其直流電導。這些濕度影響是由水吸入材料體積,以及在材料表面形成離子化水膜而導致的。后者在幾分鐘之內(nèi)形成,然而前者可能需要幾天,有時甚至是幾個月來達到平衡,特別是對于較厚和相對不透水材料(15)。
5、水浸泡
水浸泡對某絕緣材料的影響近似為100%相對濕度暴露的影響。水被吸入材料體積中,通常其吸水速率大于100%相對濕度下的吸水速率。然而,當最終達到平衡時,在兩種條件下的吸水的總量基本是相同的。如果材料存在水溶性物質(zhì),水浸泡下的濾出將顯著快于在100%相對濕度且不冷凝前提下的濾出。如果浸泡所用水不純,其雜質(zhì)可能進入材料中。當材料去除水進行測量時,與在100%相對濕度且不冷凝前提下產(chǎn)生的效果相比,其表面形成的水膜將變得更厚,同時導電性更好,同時這將要求一些時間來達到平衡。
6、氣候
氣候作為一種自然現(xiàn)象,其包括溫度和濕度改變,降雨,颶風,大氣雜質(zhì)和太陽紫外線和熱量的影響。在這些條件下,某絕緣材料表面可能發(fā)生性變化,如物理上的粗糙化和裂解,化學上的更多易溶成分的損失以及表面沉積的鹽,酸和其它雜質(zhì)的反應。表面上形成的任何水膜將變得更厚和更容易導電,同時水將更容易滲入材料體積中。
7、損失
在電壓和溫度的工作條件下,由于吸收濕分,材料表面物理變化,材料成分化學變化,以及材料表面和內(nèi)部空隙表面的電離影響,某絕緣材料可能損失電學強度。通常來說,材料電容率和耗散因子將增大,同時它們的增大值將隨著測量頻率降低而變得更大。在充分理解X3.1-X3.6列出的影響之后,任何電學性能的觀測變化,特別是耗散因子,可作為損失的一種度量方式,也就是指電介質(zhì)強度減小的一種度量方式。
8、調(diào)節(jié)
許多絕緣材料的電學特征取決于溫度,濕度和水浸泡性,正如以上章節(jié)所述,因此通常有必要規(guī)定某一樣本的過去歷史以及其與這些因素相關(guān)的試驗條件。除非將在室溫(20-30℃)下執(zhí)行測量,同時未規(guī)定相對濕度,樣本應按規(guī)程D618進行調(diào)節(jié)。所選程序應最能接近匹配工作條件。當數(shù)據(jù)要求包含寬范圍的溫度和相對濕度時,將有必要使用中間值,同時可調(diào)節(jié)至平衡。