《GB-T31838.2-2019 固体绝缘材料介电和电阻特性 第2部分：电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率》实施指南

《GB/T31838.2-2019固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分：电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率》实施指南一、指南概述1.1制定目的本指南依据《GB/T31838.2-2019固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分：电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率》（以下简称“本标准”）编制，旨在明确标准实施的具体要求、操作流程、关键控制点及注意事项，帮助相关技术人员准确理解和执行标准，确保体积电阻和体积电阻率测试结果的准确性、重复性和再现性，为固体绝缘材料的质量评价和应用选型提供可靠技术支撑。1.2适用范围本指南适用于本标准规定的所有固体绝缘材料（如塑料、橡胶、陶瓷、绝缘漆、复合材料等）的体积电阻和体积电阻率测试工作，涵盖实验室检测、生产过程质量控制、产品型式试验等场景。不适用于液体绝缘材料、气体绝缘材料及非固体状态的绝缘材料测试，也不适用于交流方法测定的电阻特性测试。1.3标准核心意义体积电阻和体积电阻率是表征固体绝缘材料绝缘性能的关键指标，直接反映材料阻止直流电流通过其内部的能力。通过本标准规定的方法测试，可有效评估材料在电场作用下的绝缘稳定性、耐老化性能及适用环境适应性，为电气设备、电子元器件等产品的绝缘设计、材料筛选及使用寿命预测提供重要依据。本标准等同采用IEC62631-3-1:2016，确保了测试方法的国际一致性和结果的可比性。二、标准核心术语与定义2.1关键术语界定体积电阻（VolumeResistance）：在直流电压作用下，电流通过固体绝缘材料内部形成的电阻，单位为欧姆（Ω）。其大小与材料内部的导电载流子浓度、迁移率及材料尺寸相关。体积电阻率（VolumeResistivity）：单位厚度、单位面积的固体绝缘材料的体积电阻，即体积电阻与材料几何尺寸相关参数的比值，单位为欧姆·米（Ω·m）。它是材料本身的固有属性，不受试样尺寸影响，是评价材料绝缘性能的核心参数。直流方法（DCMethod）：采用直流电压作为激励源，通过测量流经试样的直流电流计算电阻特性的测试方法，适用于评估固体绝缘材料的稳态绝缘性能。电极系统（ElectrodeSystem）：用于施加电压和测量电流的电极组合，通常包括主电极、保护电极和辅助电极，其结构和尺寸需符合本标准规定，确保电场均匀分布于试样测试区域。极化电流（PolarizationCurrent）：直流电压施加初期，由于材料内部极化现象产生的瞬时电流，随时间逐渐衰减；稳定电流（Steady-StateCurrent）：极化过程结束后，流经材料的恒定电流，体积电阻计算基于稳定电流值。2.2术语理解要点需注意区分体积电阻与表面电阻：体积电阻反映电流通过材料内部的阻力，而表面电阻反映电流通过材料表面的阻力，本标准仅针对体积电阻和体积电阻率测试；体积电阻率为归一化参数，需通过试样的实际尺寸（厚度、面积）换算得出，测试过程中必须准确测量试样尺寸。三、实施前期准备3.1人员要求测试人员需熟悉本标准及相关操作流程，具备电工基础、材料测试等专业知识，经专业培训考核合格后上岗。操作人员需掌握测试仪器的工作原理、操作方法及维护保养要求，能准确识别和处理测试过程中的异常情况。3.2设备与器具准备3.2.1核心测试设备直流高压电源：输出电压范围需满足测试要求（通常为100V~10000V），电压稳定性误差不超过±1%，具备过载保护功能。高阻计（或绝缘电阻测试仪）：测量范围需覆盖10^6Ω~10^18Ω，测量精度不低于±5%，具备电流-电阻换算功能，可直接读取体积电阻值。电极系统：根据试样形状和尺寸选择合适的电极类型，常用平板电极系统（含主电极、保护电极、辅助电极），电极材质选用铜、铝或不锈钢，表面需平整、光滑，无氧化锈蚀。电极尺寸需符合标准规定，例如主电极直径可为50mm，保护电极内径可为55mm、外径可为80mm（具体按标准附录要求）。3.2.2辅助器具测量工具：游标卡尺、螺旋测微计（精度不低于0.01mm），用于测量试样的厚度和面积；卷尺、直尺等用于辅助定位。环境控制设备：恒温恒湿箱（温度控制精度±1℃，湿度控制精度±5%RH），用于模拟标准规定的测试环境；除湿机、加湿器等用于调节实验室环境参数。试样处理工具：裁刀、砂纸、清洁剂等，用于试样的裁剪、表面打磨及清洁。其他：绝缘支架、导线（绝缘性能良好）、接地装置等，确保测试系统的绝缘可靠性和安全性。3.2.3设备校准要求测试前需对直流高压电源、高阻计、测量工具、恒温恒湿箱等设备进行校准，校准周期不超过1年，校准证书需在有效期内。电极系统需定期检查，确保电极表面平整、电极间绝缘良好，无短路或漏电现象。3.3试样准备3.3.1试样要求试样材质需均匀、无缺陷（如气泡、裂纹、杂质等），表面平整、干燥，无油污、灰尘等污染物。试样尺寸：形状优先选用圆形或方形，厚度需均匀（厚度偏差不超过±5%），推荐厚度为1mm~5mm；主电极覆盖区域内的试样面积需大于主电极面积，确保主电极完全覆盖测试区域。具体尺寸可根据电极系统和材料特性调整，但需在测试报告中注明。试样数量：每组测试至少制备3个平行试样，以确保测试结果的重复性。3.3.2试样预处理表面清洁：用无绒布蘸取无水乙醇或丙酮轻轻擦拭试样表面，去除油污和灰尘，然后自然晾干或在低于材料玻璃化温度的环境下烘干（避免高温损坏材料）。环境预处理：将清洁后的试样放入恒温恒湿箱中，在标准规定的测试环境条件下预处理至少24h（若材料吸水性能较强，可延长预处理时间），确保试样内部湿度达到稳定状态。3.4环境条件准备测试环境需满足以下要求，若有特殊要求（如产品标准规定的特定环境），可在该基础上调整，但需在测试报告中注明：温度：23℃±2℃或27℃±2℃（优先选用23℃±2℃）；相对湿度：45%~55%；测试区域需无强电场、强磁场干扰，无振动、无气流直接吹拂试样；实验室地面需接地良好，测试设备外壳需可靠接地，避免静电干扰。四、测试实施流程4.1测试流程总览试样预处理→环境条件确认→电极安装→仪器调试→电压施加与电流测量→稳定状态判断→体积电阻计算→体积电阻率换算→平行试样测试→数据记录与整理4.2具体操作步骤4.2.1环境条件确认开启恒温恒湿箱，待箱内温度和相对湿度稳定在标准规定范围后，记录环境参数；同时检查实验室其他环境条件（如无干扰、接地良好等），确保符合要求。4.2.2电极安装将预处理后的试样平稳放置在绝缘支架上，确保试样表面与电极接触良好，无气泡或间隙。按照电极系统要求安装主电极、保护电极和辅助电极：主电极位于试样上表面中心区域，保护电极环绕在主电极外侧，辅助电极位于试样下表面（或与主电极相对的另一侧）。电极与试样接触处可根据需要涂抹少量导电膏（导电膏需不影响材料绝缘性能），确保电极与试样的欧姆接触。连接电极与测试仪器：主电极连接直流高压电源正极和高阻计电流测量端，辅助电极连接直流高压电源负极和地，保护电极连接高阻计保护端（或接地），确保线路连接正确、牢固，无短路或接触不良现象。4.2.3仪器调试开启直流高压电源和高阻计，预热30min（按仪器说明书要求），确保仪器工作稳定。根据试样特性和测试要求设定测试电压：对于大多数固体绝缘材料，推荐测试电压为100V、500V或1000V（优先选用500V）；若材料厚度较大或绝缘性能极强，可适当提高测试电压，但需避免电压过高导致材料击穿。测试电压需在材料的额定绝缘电压范围内，且不超过材料的击穿电压。校准仪器零点：在未施加电压的情况下，调节高阻计零点，确保测量基线稳定。4.2.4电压施加与电流测量缓慢施加设定的直流电压，避免电压冲击损坏试样或仪器。施加电压后，立即开始记录电流随时间的变化曲线（或定期记录电流值）。测量时间：根据材料极化特性确定，通常需测量至电流达到稳定状态。对于极化现象较弱的材料（如陶瓷、玻璃），稳定时间可能为1min~10min；对于极化现象较强的材料（如塑料、橡胶），稳定时间可能需要30min以上，甚至1h。判断稳定状态的标准：在连续10min内，电流变化率不超过5%。若在测量过程中出现电流急剧增大（超过仪器量程或达到材料击穿电流），应立即停止施加电压，记录击穿电压值，该试样测试无效。4.2.5体积电阻与体积电阻率计算4.2.5.1体积电阻计算当电流达到稳定状态后，读取稳定电流值（I），根据欧姆定律计算体积电阻（Rv）：Rv=U/I，其中U为施加的直流电压（V），I为稳定电流（A）。4.2.5.2体积电阻率换算根据试样的几何尺寸换算体积电阻率（ρv），公式如下：对于圆形试样：ρv=Rv×(π×d²)/(4×t)对于方形试样：ρv=Rv×(a×b)/t式中：d为圆形试样主电极直径（m）；a、b分别为方形试样主电极的长度和宽度（m）；t为试样厚度（m）。计算过程中需确保单位统一（所有尺寸单位换算为米，电阻单位为欧姆），最终体积电阻率单位为Ω·m。4.2.6平行试样测试按照上述步骤完成3个平行试样的测试，分别计算每个试样的体积电阻和体积电阻率。4.2.7数据记录与整理详细记录以下信息：试样名称、型号、生产厂家、试样尺寸（厚度、面积）、预处理条件、测试环境参数（温度、湿度）、测试电压、施加电压时间、稳定电流值、体积电阻值、体积电阻率值、平行试样测试结果、是否出现击穿现象等。对平行试样测试结果进行统计，计算平均值和标准偏差，作为最终测试结果。五、关键控制点与注意事项5.1电极系统控制电极尺寸和位置必须准确，主电极与保护电极之间的间隙需均匀，避免电场畸变影响测试结果。电极表面需保持清洁、平整，定期打磨去除氧化层，确保与试样的良好接触。若使用导电膏，需控制涂抹量，避免导电膏溢出主电极区域，导致表面电流与体积电流混淆。5.2环境条件控制温度和相对湿度对测试结果影响显著，必须严格控制在标准规定范围，测试过程中实时监测环境参数，如有波动需及时调整。避免测试区域存在气流、振动、强电磁干扰，这些因素可能导致电流测量不稳定，影响结果准确性。5.3试样处理控制试样表面清洁必须彻底，油污、灰尘会降低表面电阻，可能导致测试电流偏大，影响体积电阻测量结果（需区分体积电流与表面电流，通过保护电极抑制表面电流）。试样预处理时间需足够，确保试样内部湿度稳定，避免因湿度差异导致平行试样测试结果离散性过大。试样厚度需均匀，测量厚度时应在主电极覆盖区域内选取多个点测量（至少3个点），取平均值作为试样厚度，避免因厚度不均导致电场分布不均。5.4测试过程控制施加电压时需缓慢平稳，避免电压冲击产生瞬时大电流，损坏仪器或误导稳定状态判断。必须等待电流达到稳定状态后再计算体积电阻，若过早结束测量，会因极化电流未衰减完全导致测量结果偏小（电阻值偏小，电阻率值偏小）。测试过程中需密切关注仪器状态和试样变化，若出现异常（如仪器报警、试样发热、变形），应立即停止测试，排查原因后重新测试。5.5安全操作注意事项测试过程中涉及高压电源，操作人员需佩戴绝缘手套、绝缘鞋等防护用品，避免直接接触高压电极和导线，防止触电事故。测试设备需可靠接地，高压线路需规范布置，避免线路老化、破损导致漏电。若试样发生击穿，应立即切断电源，待电压完全放电后再处理试样，避免残余电压造成伤害。六、测试报告编制6.1报告核心内容测试报告需完整、准确、清晰，至少包含以下内容：报告编号、测试日期、测试机构名称、测试人员签名；试样信息：试样名称、型号、规格、生产厂家、取样部位、试样数量、试样尺寸（厚度、面积）；测试依据：明确注明依据《GB/T31838.2-2019》标准；测试条件：预处理条件（温度、湿度、时间）、测试环境参数（温度、湿度）、测试电压、稳定时间；测试设备：直流高压电源型号、高阻计型号、电极系统类型、测量工具型号及校准情况；测试结果：每个平行试样的稳定电流值、体积电阻值、体积电阻率值，平行试样的平均值、标准偏差；异常情况说明：若测试过程中出现试样击穿、仪器故障等异常情况，需详细记录；结论：明确试样的体积电阻率测试结果是否符合相关要求（如产品标准、设计要求）。6.2报告编制要求测试报告需采用规范的格式，数据准确无误，单位标注清晰；相关原始记录（如电流-时间曲线、环境参数记录、仪器校准证书）需妥善保存，以备核查；报告需经审核人员审核签字后生效。七、重复性与再现性要求7.1重复性要求同一实验室、同一操作人员、使用同一套设备，在相同测试条件下对同一批试样进行多次测试，平行试样的体积电阻率测试结果相对偏差应不超过10%。若偏差超过10%，需排查原因（如试样不均匀、电极接触不良、环境波动等），重新测试。7.2再现性要求不同实验室、不同操作人员、使用不同设备，在相同测试条件下对同一批试样进行测试，测试结果的相对偏差应不超过20%。若偏差超过20%，需核对测试流程、设备校准情况、环境条件等，确保测试过程符合标准要求。八、常见问题及解决方法8.1电流不稳定，无法达到稳定状态可能原因：试