絕緣電阻吸收比試驗(yàn)

1、絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)一、絕緣電阻試驗(yàn)使用范圍絕緣電阻試驗(yàn)是電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)中一種最簡單、最常用的試驗(yàn)方法。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。根據(jù)絕緣等級(jí)的不同，測試要求的區(qū)別，常采用的兆歐表輸出電壓有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。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，但在測量時(shí)顯示絕緣電阻仍然很大的現(xiàn)象，因此，絕緣電阻試驗(yàn)只適用于檢測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)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

2、電路。很多電氣設(shè)備的絕緣都是多層的，例如電機(jī)絕緣中用的云母帶，變壓器等絕緣中用的油和紙，因此，在絕緣試驗(yàn)中測得的并不是一個(gè)純電阻。如圖1-1為雙層電介質(zhì)的一個(gè)簡化等值電路。 圖1-1 雙層電介質(zhì)簡化等值電路 圖1-2吸收曲線及絕緣電阻變化曲線當(dāng)合上開關(guān)K將直流電壓U加到絕緣上的瞬間，回路主要由電容分量Ia組成。等值電路中電流i的變化如圖1-2中曲線所示，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，甚至達(dá)數(shù)分鐘或更長時(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”

3、電荷的現(xiàn)象就叫做“吸收現(xiàn)象”。從圖1-2曲線可以看出，在絕緣電阻試驗(yàn)中，所測絕緣電阻是隨測量時(shí)間變化而變化的，只有當(dāng)t時(shí)，其測量值為R=R，但在絕緣電阻試驗(yàn)中，特別是電容量較大時(shí)，很難測量R的值，因此，在實(shí)際試驗(yàn)中，規(guī)程規(guī)定，只需測量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。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 （11）式中 R60s為t=60s

4、測得絕緣電阻值，R15s為t=15s時(shí)測得的絕緣電阻值。對(duì)于電容量較大的絕緣試品，可采用k2表示： K2 R10min / R1min （12）式中 R10min為t=10min時(shí)測得的絕緣電阻值，R1min為t=1min時(shí)測得的絕緣電阻值，K2在工程上稱為極化指數(shù)。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。從上面的分析可知，對(duì)電容量較小的絕緣試品，可以只測量其絕緣電阻，對(duì)于電容量較大的絕緣試品，不僅要測量其絕緣電阻，還要測量其吸收比。三、試驗(yàn)設(shè)備工程上進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)所采用的設(shè)備為兆歐表，兆歐表有三個(gè)接線端子：線路

5、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13所示。在絕緣試驗(yàn)中，如不接屏蔽端子，測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兆歐表的測量回路。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兆歐表的測量回路，這時(shí)測得的結(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電纜金屬鎧裝；2電纜絕緣；3導(dǎo)電芯圖13 絕緣電阻試驗(yàn)原理接線示意圖兆歐表種類較多，根據(jù)測量對(duì)象的不同，采用的測量電壓不同，如前所述。根據(jù)電壓產(chǎn)生的方式不同，分為手搖式兆歐表和電子式

6、兆歐表，其原理圖如圖14和15所示。 圖14 手搖式兆歐表原理接線圖 圖15 電子式兆歐表原理接線圖手搖式兆歐表采用了流比計(jì)的測量機(jī)構(gòu)，儀表的讀數(shù)與手搖式發(fā)電機(jī)的端電壓或轉(zhuǎn)速絕對(duì)值的關(guān)系不大，一般只要使得手柄的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速（通常為120r/min）的80%以上就行，重要的是必須保持轉(zhuǎn)速的恒定。需要注意的是，當(dāng)試品電容較大時(shí)，測量后須先將兆歐表從測量回路中斷開，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。電子式兆歐表測量原理與手搖式兆歐表的測量原理一樣，只是電源的產(chǎn)生方式不一樣。由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)已比較成熟，因此，工程上大量采用了電子式兆歐表。與手搖式兆歐表相比，

7、不僅試驗(yàn)工作量降低，測量吸收比時(shí)更容易，而且電源容量可以做得較大，同時(shí)，一臺(tái)兆歐表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。四、絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果判斷的基本方法在絕緣電阻試驗(yàn)中，絕緣電阻的大小與絕緣材料的結(jié)構(gòu)、體積有關(guān)，與所用的兆歐表的電壓高低有關(guān)，還與大氣條件有關(guān)，因此，不能簡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、測量絕緣電阻的規(guī)定（一）測試規(guī)定（1）試驗(yàn)前應(yīng)拆除被試設(shè)備電源及一切外連線

8、，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。（2）校驗(yàn)兆歐表指針在短路時(shí)是否指零，在開路時(shí)是否指無窮大。（3）用干燥清潔的柔軟布擦去被試物的表面污垢，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。（4）接好線，如用手搖式兆歐表時(shí)，應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)速（120r/min）轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，兆歐表指針逐漸上升，待1min后讀取其他絕緣電阻值。（5）在測量吸收比時(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)在兆歐表達(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)。（6）試驗(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

9、安全外，還可提高測試的準(zhǔn)確性。（7）記錄被試設(shè)備的銘牌、規(guī)范、所在位置及氣象條件等。（二）測試時(shí)注意事項(xiàng)（1）對(duì)于同桿雙回架空線或雙母線，當(dāng)一路帶電時(shí)，不得測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)測其絕緣電阻。在必須測量時(shí)，要采取必要措施才能進(jìn)行，如用絕緣棒接線等。（2）測量大容量電機(jī)和長電纜的絕緣電阻時(shí)，充電電流很大，因而兆歐表開始指示數(shù)很小，但這并不表示被試設(shè)備絕緣不良，必須經(jīng)過較長時(shí)間，才能得到正確的結(jié)果。使用手搖式兆歐表測量大容量設(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線與被測設(shè)備之間的聯(lián)接，再停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖表，并立即

10、對(duì)被測設(shè)備放電和接地，防止被試設(shè)備對(duì)兆歐表反充電損壞兆歐表和被測設(shè)備所帶高電壓電人。（3）如所測絕緣電阻過低，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)行測量。（5）測量絕緣的吸收比時(shí)，應(yīng)避免記錄時(shí)間帶來的誤差。由上述可知，變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備絕緣的吸收比，是用兆歐表在加壓15s和60s時(shí)記錄其絕緣電阻值后計(jì)算求得的。測量時(shí)，流過絕緣的電流分量中漏導(dǎo)電流不隨時(shí)間變化，其值很小，分析時(shí)可以略去；充電電流在很短時(shí)間（小于1s）內(nèi)衰減到零，也可以略去。隨時(shí)間變化的主要分量是吸收電流，它與測量時(shí)間t的關(guān)系為

11、： （1-3）式中 A常數(shù)，決定于被試品絕緣材料； n指數(shù)。由于，則： 故 （1-4）試驗(yàn)時(shí)，記錄時(shí)間往往不是實(shí)際加壓時(shí)間，設(shè)記錄時(shí)間與加壓時(shí)間的絕對(duì)誤差為，則此時(shí)測得的絕緣電阻為： （1-5）而實(shí)際的絕緣電阻R為： 由上兩式計(jì)算出的絕緣電阻測量值的相對(duì)誤差為： （1-6）式中 測量時(shí)間的相對(duì)誤差。試驗(yàn)時(shí)，時(shí)間記錄往往不易準(zhǔn)確，兆歐表刻度展開時(shí)間一般12s。若記錄時(shí)間有2s誤差，則對(duì)15s而言，為，對(duì)60s而言，為3%左右。若取吸收比K=2，則n=0.5。因此，當(dāng)記錄時(shí)間的相對(duì)誤差為2s時(shí)，對(duì)15s絕緣電阻的相對(duì)誤差；對(duì)60s絕緣電阻的相對(duì)誤差。對(duì)于和的相對(duì)誤差引起的吸收比計(jì)算結(jié)果的誤差可達(dá)5

12、%9%，這樣，在現(xiàn)場測量吸收比時(shí)，往往導(dǎo)致測量結(jié)果重復(fù)性較差，給測試結(jié)果分析帶來困惑。因此，應(yīng)準(zhǔn)確的記錄15s和60s的時(shí)間。若用極化指數(shù)來監(jiān)測吸收過程，上述誤差可以忽略。（6）屏蔽環(huán)裝設(shè)位置。為了避免表面泄漏電流的影響，測量時(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)。（7）兆歐表的L和E端子接線不能對(duì)調(diào)。用兆歐表測量電氣設(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。（8）兆歐表與被試品間的連線不能鉸接或拖地，否則會(huì)產(chǎn)生測量誤差。（9）采取兆歐表測量時(shí)，應(yīng)設(shè)法消除外界電磁場干擾引起的誤差。在現(xiàn)場有時(shí)在強(qiáng)磁場附近或在未停電的設(shè)備附近使用兆歐表測

13、量絕緣電阻，由于電磁場干擾也會(huì)引起很大的測量誤差。引起誤差的原因是：1）磁耦合。由于兆歐表沒有防磁裝置，外磁場對(duì)發(fā)電機(jī)里的磁鋼和表頭部分的磁鋼的磁場都會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)外界磁場強(qiáng)度為400A/m時(shí)，誤差為；外界磁場愈強(qiáng)，影響愈嚴(yán)重，誤差愈大。2）電容耦合。由于帶電設(shè)備和被試設(shè)備之間存在耦合電容，將使被試品中流過干擾電流。帶電設(shè)備電壓愈高，距被試品愈近，干擾電流愈大，因而引起的誤差也愈大。消除外界電磁場干擾的辦法是：遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場進(jìn)行測量；采用高電壓級(jí)的兆歐表，例如使用5000V或10000V的兆歐表進(jìn)行測量；利用兆歐表的屏蔽端子G進(jìn)行屏蔽。（10）為便于比較，對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)采用同樣的兆歐表

14、、同樣的接線。當(dāng)采用不同型式的兆歐表測絕緣電阻，特別是測量具有非線性電阻的閥型避雷器時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)很大的差別。當(dāng)用同一只兆歐表測量同一設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)采用相同的接線，否則將測量結(jié)果放在一起比較是沒有意義的。六、影響測試絕緣電阻的主要因素（一）濕度隨著周圍環(huán)境的變化，電氣設(shè)備絕緣的吸濕程度也隨著發(fā)生變化。當(dāng)空氣相對(duì)濕度增大時(shí)，由于毛細(xì)管作用，絕緣物（特別是極性纖維所構(gòu)成的材料）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。（二）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。富于吸濕性的材料，受溫度影響最大。一般情況下，絕緣電阻隨溫

15、度升高而減小。這是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，加速了電介質(zhì)內(nèi)部離子的運(yùn)行，同時(shí)絕緣內(nèi)的水分，在低溫時(shí)與絕緣物結(jié)合得較緊密。當(dāng)溫度升高時(shí)，在電場作用下水分即向兩極伸長，這樣在纖維質(zhì)中，呈細(xì)長線狀的水分粒子伸長，使其電導(dǎo)增加。此外，水分中含有溶解的雜質(zhì)或絕緣物內(nèi)含有鹽類、酸性物質(zhì)，也使電導(dǎo)增加，從而降低了絕緣電阻。由于溫度對(duì)絕緣電阻值有很大影響，而每次測量又不能在完全相同的溫度下進(jìn)行，所以為了比較試驗(yàn)結(jié)果，我國有關(guān)單位曾提出過采用溫度換算系數(shù)的問題，但由于影響溫度換算的因素很多，如設(shè)備中所用的絕緣材料特性、設(shè)備的新舊、干燥程度、測溫方法等，所以很難規(guī)定出一個(gè)準(zhǔn)確的換算系數(shù)。目前我國規(guī)定了一定溫度下的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，

16、希望盡可能在相近溫度下進(jìn)行測試，以減少由于溫度換算引起的誤差。（三）表面臟污和受潮由于被試物的表面臟污或受潮會(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，以獲得正確的測量結(jié)果。（四）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。圖1-6示出了不同放電時(shí)間后，絕緣電阻與加壓時(shí)間的關(guān)系。剩余電荷的影響還與試品容量有關(guān)，若試品容量較小時(shí)，這種影響就小得多了。（五）兆歐表容量實(shí)測表明，兆歐表的容量對(duì)絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測量結(jié)果都有一定的影響。兆歐表容量愈大愈好。

17、考慮到我國現(xiàn)有一般兆歐表的容量水平，推薦選用最大輸出電流1mA及以上的兆歐表，這樣可以得到較準(zhǔn)確測量結(jié)果。圖1-6 不同的放電時(shí)間后絕緣電阻與加壓時(shí)間的關(guān)系曲線七、測量結(jié)果各種電力設(shè)備的絕緣電阻允許值，見規(guī)程規(guī)定。將所測得的結(jié)果與有關(guān)數(shù)據(jù)比較，這是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判斷的重要方法。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試結(jié)果進(jìn)行綜合分析、判斷。電氣設(shè)備的絕緣電阻不僅與其絕緣材料的電阻系數(shù)成正比，而且還與其尺寸有關(guān)。它們的關(guān)系可用來表示。即使是同一工廠生產(chǎn)的兩臺(tái)電壓等級(jí)完全相同的變壓器，繞組間的距離L應(yīng)該大致相等，其中的絕緣材料也應(yīng)該相同，但若它們的容量不同，則會(huì)使繞組表面積S不同，容量大者S大。這樣它們的絕緣電阻就不相同，容量大者絕緣電阻小。因此，即使是同一電壓等級(jí)的設(shè)備，簡單地規(guī)定絕緣電阻允許值是不合理的，而應(yīng)采用科學(xué)的“比較”方法，所以在規(guī)程中一般不具體規(guī)定絕緣電阻的數(shù)值，而強(qiáng)調(diào)“比較”，或僅