絕緣電阻吸收比試驗

1、絕緣電阻、吸收比試驗一、絕緣電阻試驗使用范圍絕緣電阻試驗是電氣設(shè)備絕緣試驗中一種最簡單、最常用的試驗方法。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，其絕緣電阻會顯著下降。根據(jù)絕緣等級的不同，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。由于絕緣電阻試驗所施加的電壓較低，對于一些集中性缺陷，即使可能是很嚴(yán)重的缺陷，但在測量時顯示絕緣電阻仍然很大的現(xiàn)象，因此，絕緣電阻試驗只適用于檢測貫穿性缺陷和普遍性缺陷。二、絕緣電阻試驗的主要參數(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，在絕緣試驗中測得的并不是一個純電阻。如圖1-1為雙層電介質(zhì)的一個簡化等值電路。 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，最后趨近于一個常數(shù)Ig；這個過程的快慢，與絕緣試品的電容量有關(guān)，電容量越大，持續(xù)的時間越長，甚至達數(shù)分鐘或更長時間。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，在絕緣電阻試驗中，所測絕緣電阻是隨測量時間變化而變化的，只有當(dāng)t時，其測量值為R=R，但在絕緣電阻試驗中，特別是電容量較大時，很難測量R的值，因此，在實際試驗中，規(guī)程規(guī)定，只需測量60s時的絕緣電阻值，即R60S的值，當(dāng)電容量特別大時，吸收現(xiàn)象特別明顯，如大型發(fā)電機，可以采用10min時的絕緣電阻值。對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時測得的絕緣電阻值。對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時測得的絕緣電阻值，R1min為t=1min時測得的絕緣電阻值，K2在工程上稱為極化指數(shù)。當(dāng)絕緣狀況良好時，K值較大，其值遠大于1，當(dāng)絕緣受潮時，K值將變小，一般認(rèn)為如K<1.3時，就可判斷絕緣可能受潮。從上面的分析可知，對電容量較小的絕緣試品，可以只測量其絕緣電阻，對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、試驗設(shè)備工程上進行絕緣電阻試驗所采用的設(shè)備為兆歐表，兆歐表有三個接線端子：線路

5、端子（L），接地端子（E），屏蔽（或保護）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，其試驗原理接線如圖13所示。在絕緣試驗中，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，因為這時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，這時測得的結(jié)果便是消除了表面泄漏電流影響的真實的體積電阻。 1電纜金屬鎧裝；2電纜絕緣；3導(dǎo)電芯圖13 絕緣電阻試驗原理接線示意圖兆歐表種類較多，根據(jù)測量對象的不同，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的測量機構(gòu)，儀表的讀數(shù)與手搖式發(fā)電機的端電壓或轉(zhuǎn)速絕對值的關(guān)系不大，一般只要使得手柄的轉(zhuǎn)速達到額定轉(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，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)動發(fā)電機，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、不僅試驗工作量降低，測量吸收比時更容易，而且電源容量可以做得較大，同時，一臺兆歐表還可以將幾種不同電壓集成在一臺設(shè)備中，適用面更廣。四、絕緣電阻試驗結(jié)果判斷的基本方法在絕緣電阻試驗中，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，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）校驗兆歐表指針在短路時是否指零，在開路時是否指無窮大。（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，應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)速（120r/min）轉(zhuǎn)動搖柄，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，為了在開始計算時就能在被試物上加上全部試驗電壓，應(yīng)在兆歐表達到額定轉(zhuǎn)速時再將表筆接于被試物，同時計算時間，分別讀取15s和60s的讀數(shù)。（6）試驗完畢或重復(fù)進行試驗時，必須將被試物短接后對地充分放電。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）測試時注意事項（1）對于同桿雙回架空線或雙母線，當(dāng)一路帶電時，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，要采取必要措施才能進行，如用絕緣棒接線等。（2）測量大容量電機和長電纜的絕緣電阻時，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，試驗結(jié)束時手不能停，耍先斷開L線與被測設(shè)備之間的聯(lián)接，再停止轉(zhuǎn)動搖表，并立即

10、對被測設(shè)備放電和接地，防止被試設(shè)備對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)進行分解試驗，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時進行測量。在陰雨潮濕的天氣及環(huán)境濕度太大時，不應(yīng)進行測量。（5）測量絕緣的吸收比時，應(yīng)避免記錄時間帶來的誤差。由上述可知，變壓器、發(fā)電機等設(shè)備絕緣的吸收比，是用兆歐表在加壓15s和60s時記錄其絕緣電阻值后計算求得的。測量時，流過絕緣的電流分量中漏導(dǎo)電流不隨時間變化，其值很小，分析時可以略去；充電電流在很短時間（小于1s）內(nèi)衰減到零，也可以略去。隨時間變化的主要分量是吸收電流，它與測量時間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）試驗時，記錄時間往往不是實際加壓時間，設(shè)記錄時間與加壓時間的絕對誤差為，則此時測得的絕緣電阻為： （1-5）而實際的絕緣電阻R為： 由上兩式計算出的絕緣電阻測量值的相對誤差為： （1-6）式中 測量時間的相對誤差。試驗時，時間記錄往往不易準(zhǔn)確，兆歐表刻度展開時間一般12s。若記錄時間有2s誤差，則對15s而言，為，對60s而言，為3%左右。若取吸收比K=2，則n=0.5。因此，當(dāng)記錄時間的相對誤差為2s時，對15s絕緣電阻的相對誤差；對60s絕緣電阻的相對誤差。對于和的相對誤差引起的吸收比計算結(jié)果的誤差可達5

12、%9%，這樣，在現(xiàn)場測量吸收比時，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端子接線不能對調(diào)。用兆歐表測量電氣設(shè)備絕緣電阻時，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，否則會產(chǎn)生測量誤差。（9）采取兆歐表測量時，應(yīng)設(shè)法消除外界電磁場干擾引起的誤差。在現(xiàn)場有時在強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，外磁場對發(fā)電機里的磁鋼和表頭部分的磁鋼的磁場都會產(chǎn)生影響。當(dāng)外界磁場強度為400A/m時，誤差為；外界磁場愈強，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：遠離強電磁場進行測量；采用高電壓級的兆歐表，例如使用5000V或10000V的兆歐表進行測量；利用兆歐表的屏蔽端子G進行屏蔽。（10）為便于比較，對同一設(shè)備進行測量時，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，往往會出現(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，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)空氣相對濕度增大時，由于毛細管作用，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。這是因為溫度升高時，加速了電介質(zhì)內(nèi)部離子的運行，同時絕緣內(nèi)的水分，在低溫時與絕緣物結(jié)合得較緊密。當(dāng)溫度升高時，在電場作用下水分即向兩極伸長，這樣在纖維質(zhì)中，呈細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行，所以為了比較試驗結(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)備剩余電荷對有剩余電荷的被試設(shè)備進行試驗時，會出現(xiàn)虛假現(xiàn)象，由于剩余電荷的存在會使測量數(shù)據(jù)虛假地增大或減小。要求在試驗前先充分放電10min。圖1-6示出了不同放電時間后，絕緣電阻與加壓時間的關(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，這種影響就小得多了。（五）兆歐表容量實測表明，兆歐表的容量對絕緣電阻、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 不同的放電時間后絕緣電阻與加壓時間的關(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，這是對實驗結(jié)果進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)的兩臺電壓等級完全相同的變壓器，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，而強調(diào)“比較”，或僅