電氣設(shè)備絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)方法

　　一、絕緣電阻試驗(yàn)使用范圍

　　1.當(dāng)電氣設(shè)備絕緣受潮，表面變臟，留有表面放電或擊穿痕跡時(shí)，其絕緣電阻會(huì)顯著下降。測(cè)量絕緣電阻可有效反映上述絕緣缺陷。

　　2.測(cè)量?jī)x器。根據(jù)絕緣等級(jí)和測(cè)試要求的不同，采用輸出電壓為100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等的絕緣電阻測(cè)試儀。

　　3.由于絕緣電阻試驗(yàn)所施加的電壓較低，對(duì)于一些集中性缺陷，即使可能是很嚴(yán)重的缺陷，但在測(cè)量時(shí)顯示絕緣電阻仍然很大的現(xiàn)象，

　　注：絕緣電阻試驗(yàn)只適用于檢測(cè)貫穿性缺陷和普遍性缺陷。

　　二、絕緣電阻試驗(yàn)的主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)

　　1.“吸收現(xiàn)象"

　　電氣設(shè)備的絕緣，不能等值為單純的電阻，其等值電路往往是電阻電容的混合電路。因此，在絕緣試驗(yàn)中測(cè)得的并不是一個(gè)純電阻。如圖1-1為雙層電介質(zhì)的一個(gè)簡(jiǎn)化等值電路。

　　當(dāng)合上開關(guān)S將直流電壓U加到絕緣上，開始電流很大，以后逐漸減小，最后趨近于一個(gè)常數(shù)Ig;這個(gè)過程的快慢，與絕緣試品的電容量有關(guān)，電容量越大，持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，甚至達(dá)數(shù)分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間。

　　圖1-2中曲線i和穩(wěn)態(tài)電流Ig之間的面積為絕緣在充電過程中從電源“吸收"的電荷Qa。這種逐漸“吸收"電荷的現(xiàn)象就叫做“吸收現(xiàn)象"。

　　在絕緣電阻試驗(yàn)中，所測(cè)絕緣電阻是隨測(cè)量時(shí)間變化而變化的，只有當(dāng)t=∞時(shí)，其測(cè)量值為R=R∞，但在絕緣電阻試驗(yàn)中，特別是電容量較大時(shí)，很難測(cè)量R∞的值。

　　R60S

　　在實(shí)際試驗(yàn)中，規(guī)程規(guī)定，只需測(cè)量60s時(shí)的絕緣電阻值，即R60S的值，當(dāng)電容量特別大時(shí)，吸收現(xiàn)象特別明顯，如大型發(fā)電機(jī)，可以采用10min時(shí)的絕緣電阻值R10min。

　　2.吸收比K、極化指數(shù)PI

　　對(duì)于不均勻的絕緣試品，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，如果絕緣受潮嚴(yán)重或內(nèi)部有集中性的導(dǎo)電通道，這一現(xiàn)象則不明顯。工程上用“吸收比"來反映這一特性，吸收比一般用K表示，其定義為：

　　K = R60s / R15s (1-1)

　　對(duì)于電容量較大的絕緣試品，可采用極化指數(shù)PI表示：

　　PI= R10min / R1min (1-2)

　　3.技術(shù)指標(biāo)

　　當(dāng)絕緣狀況良好時(shí)，K值較大，其值遠(yuǎn)大于1;

　　當(dāng)絕緣受潮時(shí)，K值將變小，一般認(rèn)為如K<1.3時(shí)，就可判斷絕緣可能受潮。

　　對(duì)電容量較小的絕緣試品，可以只測(cè)量其絕緣電阻，對(duì)于電容量較大的絕緣試品，不僅要測(cè)量其絕緣電阻，還要測(cè)量其吸收比。

　　三、試驗(yàn)設(shè)備

　　1.搖表

　　搖表有三個(gè)接線端子：線路端子(L)，接地端子(E)，屏蔽(或保護(hù))端子(G)，被試品接在L和E之間，G用以消除絕緣試品表面泄漏電流的影響，其試驗(yàn)原理接線如圖1-3所示。

　　1-電纜金屬鎧裝;2-電纜絕緣;3-導(dǎo)電芯

　　圖1-3 絕緣電阻試驗(yàn)原理接線示意圖

　　在絕緣試驗(yàn)中，如不接屏蔽端子，測(cè)得的絕緣電阻是表面電阻和體積電阻的并聯(lián)值，因?yàn)檫@時(shí)沿絕緣表面的泄漏電流同樣流過搖表的測(cè)量回路。如果在表面上纏上幾匝裸銅線，并接到端子G上，則絕緣表面泄漏電流不流過搖表的測(cè)量回路，這時(shí)測(cè)得的結(jié)果便是消除了表面泄漏電流影響的真實(shí)的體積電阻。

　　(1)測(cè)量時(shí)必須保持轉(zhuǎn)速的恒定，手柄轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(通常為120r/min)的80%以上即可。

　　(2)當(dāng)試品電容較大時(shí)，測(cè)量后須先將搖表從測(cè)量回路中斷開，然后才能停止轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)，以免試品電容電流反充損壞儀器。

　　(3)目前工程上大量采用絕緣電阻測(cè)試儀。

　　與手搖式搖表相比，絕緣電阻測(cè)試儀不僅試驗(yàn)工作量降低，測(cè)量吸收比時(shí)更容易，而且電源容量可以做得較大，同時(shí)，一臺(tái)絕緣電阻測(cè)試儀還可以將幾種不同電壓集成在一臺(tái)設(shè)備中，適用面更廣。

　　2.絕緣電阻測(cè)試儀

　　絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量大容量設(shè)備的絕緣電阻，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，而恒速搖動(dòng)絕緣電阻測(cè)試儀10min是極難做到的。

　　用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)試電氣設(shè)備時(shí)，用不同電壓等級(jí)的絕緣電阻測(cè)試儀，測(cè)同樣的電氣設(shè)備，測(cè)出的阻值是不相同的。如用2500V絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)得電氣設(shè)備的絕緣電阻為5000MQ，再用5000V絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)試時(shí)，阻值將小于5000MQ。另外，在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于其輸出電壓會(huì)隨手柄轉(zhuǎn)速的變化而變化，對(duì)電容性試品，當(dāng)轉(zhuǎn)速高時(shí)，輸出電壓也高，該電壓對(duì)被試品充電，當(dāng)電壓低時(shí)，被試品向絕緣電阻測(cè)試儀充電，導(dǎo)致表針擺動(dòng)，影響準(zhǔn)確讀數(shù)。

　　數(shù)字式的測(cè)量?jī)x具有(1)測(cè)量范圍廣、誤差小，(2)實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制，計(jì)時(shí)精準(zhǔn)，(3)抗干擾，(4)無需搖動(dòng)手柄，(5)良好的安全措施等優(yōu)點(diǎn)。

　　四、絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果判斷的基本方法---比較法

　　在絕緣電阻試驗(yàn)中，所測(cè)絕緣電阻值與絕緣材料的結(jié)構(gòu)、體積有關(guān)，與所用的絕緣電阻測(cè)試儀的電壓高低有關(guān)，還與大氣條件有關(guān);不能簡(jiǎn)單的用絕緣電阻的大小或吸收比來判斷絕緣的好壞。

　　在排除了大氣條件的影響后，所測(cè)絕緣電阻值和吸收比應(yīng)與其出廠時(shí)的值比較，與歷史數(shù)據(jù)相比較，與同批設(shè)備相比較，其變化不能超過規(guī)程允許的范圍。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合絕緣電阻值與吸收比的變化結(jié)合起來綜合考慮。

　　五、測(cè)量絕緣電阻的規(guī)定

　　1.測(cè)試規(guī)定

　�、僭囼�(yàn)前應(yīng)拆除被試設(shè)備電源及一切外連線，并將被試物短接后接地放電1min，電容量較大的應(yīng)至少放電2min，以免觸電。

　�、谛ｒ�(yàn)絕緣電阻測(cè)試儀指針在短路時(shí)是否指零，在開路時(shí)是否指無窮大。

　�、塾酶稍锴鍧嵉娜彳洸疾寥ケ辉囄锏谋砻嫖酃福�必要時(shí)可先用汽油洗凈套管的表面積垢，以消除表面的影響。

　�、芙雍镁�，如用手搖式絕緣電阻測(cè)試儀時(shí)，應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)速(120r/min)轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，絕緣電阻測(cè)試儀指針逐漸上升，待1min后讀取其他絕緣電阻值。

　�、菰跍y(cè)量吸收比時(shí)，為了在開始計(jì)算時(shí)就能在被試物上加上全部試驗(yàn)電壓，應(yīng)在絕緣電阻測(cè)試儀達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)再將表筆接于被試物，同時(shí)計(jì)算時(shí)間，分別讀取15s和60s的讀數(shù)。

　�、拊囼�(yàn)完畢或重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，必須將被試物短接后對(duì)地充分放電。這樣除可保證安全外，還可提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

　�、哂涗洷辉囋O(shè)備的銘牌、規(guī)范、所在位置及氣象條件等。

　　2.測(cè)試時(shí)注意事項(xiàng)

　�、賹�(duì)于同桿雙回架空線或雙母線，當(dāng)一路帶電時(shí)，不得測(cè)量另一回路的絕緣電阻，以防感應(yīng)高壓損壞儀表和危及人身安全。對(duì)于平行線路，也同樣要注意感應(yīng)電壓，一般不應(yīng)測(cè)其絕緣電阻。在必須測(cè)量時(shí)，要采取必要措施才能進(jìn)行，如用絕緣棒接線等。

　�、跍y(cè)量大容量電機(jī)和長(zhǎng)電纜的絕緣電阻時(shí)，充電電流很大，因而絕緣電阻測(cè)試儀開始指示數(shù)很小，但這并不表示被試設(shè)備絕緣不良，必須經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間，才能得到正確的結(jié)果。使用手搖式絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量大容量設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)手不能停，耍先斷開L線與被測(cè)設(shè)備之間的聯(lián)接，再停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖表，并立即對(duì)被測(cè)設(shè)備放電和接地，防止被試設(shè)備對(duì)絕緣電阻測(cè)試儀反充電損壞絕緣電阻測(cè)試儀和被測(cè)設(shè)備所帶高電壓電人。

　　③如所測(cè)絕緣電阻過低，應(yīng)進(jìn)行分解試驗(yàn)，找出絕緣電阻最低的部分。

　　④一般應(yīng)在干燥、晴天、環(huán)境溫度不低于50C時(shí)進(jìn)行測(cè)量。在陰雨潮濕的天氣及環(huán)境濕度太大時(shí)，不應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。

　�、轀y(cè)量絕緣的吸收比時(shí)，應(yīng)避免記錄時(shí)間帶來的誤差。

　�、逓榱吮苊獗砻嫘孤╇娏鞯挠绊懀瑴y(cè)量時(shí)應(yīng)在絕緣表面加等電位屏蔽環(huán)，且應(yīng)靠近E端子裝設(shè)。

　�、呓^緣電阻測(cè)試儀的L和E端子接線不能對(duì)調(diào)。用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量電氣設(shè)備絕緣電阻時(shí)，其正確接線方法是L端子接被試品與大地絕緣的導(dǎo)電部分，E端子接被試品的接地端。

　�、嘟^緣電阻測(cè)試儀與被試品間的連線不能鉸接或拖地，否則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。

　�、岵扇〗^緣電阻測(cè)試儀測(cè)量時(shí)，應(yīng)設(shè)法消除外界電磁場(chǎng)干擾引起的誤差。消除外界電磁場(chǎng)干擾的辦法是：

　　遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量;

　　采用高電壓級(jí)的絕緣電阻測(cè)試儀，例如使用5000V或10000V的絕緣電阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量;

　　利用絕緣電阻測(cè)試儀的屏蔽端子G進(jìn)行屏蔽。

　　(10)對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)采用同樣的絕緣電阻測(cè)試儀、同樣的接線，以便于比較判斷。

　　六、影響測(cè)試絕緣電阻的主要因素

　　1.濕度

　　當(dāng)空氣相對(duì)濕度增大時(shí)，絕緣物將吸收較多的水分，使電導(dǎo)率增加，降低了絕緣電阻的數(shù)值，尤其是對(duì)表面泄漏電流的影響更大。

　　2.溫度

　　電氣設(shè)備的絕緣電阻隨溫度變化而變化的，其變化的程度隨絕緣的種類而異。當(dāng)溫度升高時(shí)，電導(dǎo)增加，降低了絕緣電阻。

　　目前我國(guó)規(guī)定了一定溫度下的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，盡可能在相近溫度下進(jìn)行測(cè)試，以減少由于溫度換算引起的誤差。

　　3.表面臟污和受潮

　　表面臟污或受潮會(huì)使其表面電阻率大大降低，絕緣電阻將明顯下降。必須設(shè)法消除表面泄漏電流的影響，以獲得正確的測(cè)量結(jié)果。

　　4.被試設(shè)備剩余電荷

　　對(duì)有剩余電荷的被試設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)虛假現(xiàn)象，由于剩余電荷的存在會(huì)使測(cè)量數(shù)據(jù)虛假地增大或減小。

　　要求在試驗(yàn)前先充分放電10min，以消除剩余電荷。

　　5.絕緣電阻測(cè)試儀容量

　　實(shí)測(cè)表明，絕緣電阻測(cè)試儀的容量對(duì)絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測(cè)量結(jié)果都有一定的影響。絕緣電阻測(cè)試儀容量愈大愈好�？紤]到我國(guó)現(xiàn)有一般絕緣電阻測(cè)試儀的容量水平，推薦選用最大輸出電流1mA及以上的絕緣電阻測(cè)試儀，這樣可以得到較準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果。

　　七、測(cè)量結(jié)果

　　規(guī)程規(guī)定了電力設(shè)備絕緣電阻允許值。

　　將所測(cè)得的結(jié)果與有關(guān)數(shù)據(jù)比較。通常用來作為比較的數(shù)據(jù)包括：同一設(shè)備的各相間的數(shù)據(jù)、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、耐壓前后數(shù)據(jù)等。如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即查明原因或輔以其他測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合分析、判斷。

　　吸收比僅反映測(cè)量剛開始時(shí)的數(shù)據(jù)，不能或來不及反映介質(zhì)的吸收過程。而極化指數(shù)測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，在一定程度上反映了部分介質(zhì)吸收過程，因此極化指數(shù)在判斷絕緣受潮問題上比吸收比更為準(zhǔn)確。所以，對(duì)于吸收過程較長(zhǎng)的大容量設(shè)備，如大型變壓器、發(fā)電加、電纜等，有時(shí)用R60/R15吸收比值不足以反映絕緣介質(zhì)的電流吸收全過程，為更好地判斷絕緣是否受潮，可采用極化指數(shù)衡量。

　　極化指數(shù)測(cè)量加壓時(shí)間較長(zhǎng)，用手搖絕緣電阻測(cè)試儀很難控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，一般采用電動(dòng)絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量。測(cè)定的電介質(zhì)吸收比率與溫度無關(guān)，變壓器的極化指數(shù)一般應(yīng)大于1.5，絕緣較好時(shí)其值可達(dá)3—4。