電氣設(shè)備絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)方法

電氣設(shè)備絕緣電阻、吸收比試驗(yàn)方法

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?chē)?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(kāi)關(guān)S將直流電壓U加到絕緣上，開(kāi)始電流很大，以后逐漸減小，zui后趨近于一個(gè)常數(shù)Ig；這個(gè)過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(kāi)，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)，（3）抗干擾，（4）無(wú)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(lái)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(guò)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(lái)綜合考慮。
    五、測(cè)量絕緣電阻的規(guī)定
    1.測(cè)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，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)絕緣電阻測(cè)試儀指針在短路時(shí)是否指零，在開(kāi)路時(shí)是否指無(wú)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。
    ⑤在測(cè)量吸收比時(shí)，為了在開(kāi)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)。
    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。這樣除可保證安全外，還可提高測(cè)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。
    2.測(cè)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(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。
    ②測(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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)低，應(yīng)進(jìn)行分解試驗(yàn)，找出絕緣電阻zui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。
    ⑤測(cè)量絕緣的吸收比時(shí)，應(yīng)避免記錄時(shí)間帶來(lái)的誤差。
    ⑥為了避免表面泄漏電流的影響，測(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)。
    ⑦絕緣電阻測(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。
    ⑧絕緣電阻測(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。
    ⑨采取絕緣電阻測(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(lèi)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zui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(lái)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(kāi)始時(shí)的數(shù)據(jù)，不能或來(lái)不及反映介質(zhì)的吸收過(guò)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(guò)程，因此極化指數(shù)在判斷絕緣受潮問(wèn)題上比吸收比更為準(zhǔn)確。所以，對(duì)于吸收過(guò)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(guò)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(wú)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。