1、第一節(jié)絕緣電阻及吸收比較試驗(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)中最簡單、最常用的試驗(yàn)方法。 如果電器絕緣變濕、表面污染、殘留表面放電或破壞痕跡，則其絕緣電阻顯著降低。 根據(jù)絕緣等級的不同、測試要求的不同，經(jīng)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)的施加電壓低，所以在集中性缺陷中，即使是重大的缺陷，由于在測定時絕緣電阻依然顯示大的現(xiàn)象，所以絕緣電阻試驗(yàn)只能適用于貫通性缺陷和普遍性缺陷的檢測。 二、絕緣電阻試驗(yàn)的主要?dú)垔W儀表和技術(shù)指標(biāo)，電氣設(shè)備的絕緣，不等同于簡單的電阻，其等效電路多為電阻電容

2、的混合電路。 許多電氣設(shè)備的絕緣是多層的，比如用于電機(jī)絕緣的云母帶、變壓器等絕緣用的油和紙，所以絕緣試驗(yàn)測定的不是純電阻。 圖4-1是兩層介質(zhì)的簡化等效電路。圖4-2的吸收曲線及絕緣電阻變化曲線、圖4-2的吸收曲線及絕緣電阻變化曲線，在閉合開關(guān)k并將直流電壓u施加于絕緣時，等值電路中的電流I的變化如圖4-2的曲線所示，開始電流大，然后逐漸減少，最后接近常數(shù)Ig。 該工藝的速度與絕緣試制品的電容量有關(guān)，電容量越大持續(xù)時間越長，達(dá)到數(shù)分鐘以上。 圖4-2中的曲線I和穩(wěn)態(tài)電流Ig之間的面積是充電期間與電源絕緣并被“吸收”的電荷Qa。 漸漸“吸收”這種電荷的現(xiàn)象稱為“吸收現(xiàn)象”。 由圖4-2的曲線可知

3、，在絕緣電阻試驗(yàn)中，測定的絕緣電阻根據(jù)測定時間而變化，僅在t的情況下R=R，但在絕緣電阻試驗(yàn)中，特別是在電容量大的情況下，難以測定r的值，因此在實(shí)際的試驗(yàn)中，有規(guī)則地規(guī)定，需要的不均勻的絕緣如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象顯著，如果絕緣濕氣嚴(yán)重或內(nèi)部有集中的導(dǎo)電路徑，則該現(xiàn)象更為顯著。 在工序中，以“吸收比”反映該特性，吸收比一般用k表示，其定義是K R60s/R15s (41 )式中R60s為t=60s測得的絕緣電阻值，R15s為t=15s測得的絕緣電阻值。 對于電容大的絕緣試驗(yàn)品，k可以稱為K R10min/R1min (42 )式中的R10min為t=10min時測得的絕緣電阻值，R1min

4、為t=1min時測得的絕緣電阻值，k可以稱為工程上極化指數(shù)。 在絕緣狀況良好的情況下，k值大，其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，如果絕緣變濕，則k值變小，可以判斷為像K1.3那樣絕緣變濕的可能性。 由以上分析可知，對于容量小的絕緣試驗(yàn)品，只能測定其絕緣電阻，對于容量大的絕緣試驗(yàn)品，不僅能測定其絕緣電阻，也能測定其吸收比。 三、試驗(yàn)設(shè)備、工程中進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)的設(shè)備為兆表，兆表上有線路端子(l )、接地端子(e )、屏蔽(或保護(hù))端子(g )，被試驗(yàn)者連接在l和e之間，g在為了消除絕緣而使用的絕緣試驗(yàn)中，必須連接屏蔽端子在表面纏繞數(shù)圈裸銅線，與端子g連接的話，絕緣表面漏電流不流過兆歐表的測量電路，結(jié)果，消除了表面

5、漏電流的影響，測量了真正的體積電阻。 兆歐表的種類很多，測量對象不同，采用的測量電壓也不同，如上所述。根據(jù)電壓的發(fā)生方式，分為手抖式兆歐表和電子式兆歐表，其原理圖如圖44和圖45所示。圖44手柄式兆歐表的原理接線圖，手柄式兆歐表采用流量計測量機(jī)構(gòu)，儀表讀數(shù)與手柄式發(fā)電機(jī)端電壓或轉(zhuǎn)速絕對值的關(guān)系不大，一般手柄轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速(通常120r/min )的80%以上需要注意的是，如果試制品的電容器很大，測量后，將萬用表從測量電路上斷開，然后停止發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，以免試制品的電容器電流給破損機(jī)器充電。 電子式電表的測量原理與手鎖式電表的測量原理相同，只是電源的發(fā)生方式不同而已。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)

6、電源技術(shù)比較成熟，因此工程上電子式儀表被大量采用。 與手勢式兆歐表相比，試驗(yàn)工作量下降，容易測量吸收比，而且電源容量可以增大，同時一臺兆歐表可以將幾個不同的電壓集成到一臺設(shè)備上，適用面寬，四、是判斷絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的基本方法，在絕緣電阻試驗(yàn)中排除絕緣電阻的大小和絕緣材料的結(jié)構(gòu)大氣條件的影響后，測定的絕緣電阻值和吸收比與其出廠時的值進(jìn)行比較，與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，與同批次的設(shè)備進(jìn)行比較，其變化不得超過規(guī)程的允許范圍。 另外，應(yīng)該綜合考慮絕緣電阻值和吸收比的變化。 五、測定絕緣電阻的規(guī)定，1測試規(guī)定(1)測試前拆除被測試設(shè)備的電源及所有外接線，待被測試物短路后接地放電1分鐘，容量大的至少放電2分鐘，

7、以免觸電。 (2)檢查兆歐表是否指零或無限大。 (3)用干燥清潔的柔軟布擦拭受試者的表面污垢，必要時用汽油清洗套筒的表面積污垢，消除表面的影響。 (4)連接線，用手搖動兆歐表時，以定轉(zhuǎn)速(120r/min )轉(zhuǎn)動方向盤，兆歐表指針慢慢上升，等待1分鐘后讀取其他絕緣電阻值。 (5)測定吸收比時，為了在校正計算開始時能夠?qū)κ茉囌呤┘尤康臏y試電壓，在兆歐表達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時將校正筆與受試者連接，同時校正時間，分別讀取15s和60s的讀取值。 (6)測試結(jié)束或重復(fù)測試時，必須將被測試者短路，充分放電到對地。 這不僅確保了安全，還提高了測試的準(zhǔn)確性。 (7)記錄受試者設(shè)備的銘牌、規(guī)范、所在位置及氣象條件等

8、。 2測試時的注意事項(xiàng)、(1)關(guān)于該活塞桿雙齒條或雙總線，一條線帶電時，請測量另一條線的絕緣電阻，避免感應(yīng)高壓損壞修正器，危及人身安全。 對于平行線路也同樣注意感應(yīng)電壓，請勿測量絕緣電阻。 需要測量時，請采取絕緣棒接線等必要措施后再進(jìn)行。 (2)測量大容量馬達(dá)和長電纜的絕緣電阻時，由于充電電流大，因此兆表的開始指示數(shù)小，但這并不表示受試者的絕緣不良，得到正確的結(jié)果需要很長時間。 用手勢式兆歐表測量大容量機(jī)器的絕緣電阻時，試驗(yàn)結(jié)束時手不能停止。 切斷l(xiāng)線和被試驗(yàn)機(jī)器之間的連接后，停止手勢，立即進(jìn)行被試驗(yàn)機(jī)器的放電和接地，防止被試驗(yàn)機(jī)器破壞兆歐表和被試驗(yàn)機(jī)器所帶有的高電壓的電。 (3)測定的絕緣電

9、阻過低時，進(jìn)行分解試驗(yàn)，找到絕緣電阻最低的部分。 (4)一般在干燥、晴天、周圍溫度為50C以上時進(jìn)行測量。 下雨潮濕的天氣或環(huán)境濕度過大時，請不要測量。 (5)測量絕緣的吸收比時，請避免記錄時間引起的誤差。由以上可知，變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的絕緣吸收比是用兆表對15s和60s加壓時記錄其絕緣電阻值進(jìn)行修正而求出的。 在測定時，絕緣中流過的電流成分中漏電流不隨時變化，其值小，分析時可以省略的充電電流在短時間(不足1s )內(nèi)衰減為零，但也可以省略。 經(jīng)時變化的主要成分是吸收電流，與測定時間t的關(guān)系是(4-3)、式中的a常數(shù)，由被驗(yàn)者絕緣材料決定，n指數(shù)。 因此，(4-4)、試驗(yàn)時，記錄時間大多不是實(shí)

10、際的加壓時間，設(shè)記錄時間和加壓時間的絕對誤差，則此時測定的絕緣電阻為，實(shí)際的絕緣電阻r為：(4-5)、以上，試驗(yàn)時，時間記錄大多不正確，兆表的如果在記錄時間中存在2s的誤差，則對于15s、60s而言成為3%左右。 在取吸收比K=2時，n=0.5。 因此，當(dāng)記錄時間的相對誤差為2s時，相對于15s的絕緣電阻的相對誤差、相對于60s的絕緣電阻的相對誤差為5%9%，如果在現(xiàn)場測定吸收比，則測定結(jié)果的重復(fù)性變差，對測試結(jié)果的分析常常感到困惑。 因此，必須正確地超過自動記錄15s和60s的時間。 的相對誤差引起的吸收比校正結(jié)果的誤差可以達(dá)到，如果用極化指數(shù)監(jiān)視吸收過程，可以忽略上述誤差。 (6)屏蔽環(huán)安

11、裝位置。 為了避免表面漏電流的影響，請?jiān)诮^緣表面實(shí)施等電位屏蔽環(huán)，并設(shè)置在e端子附近進(jìn)行測量。 (7)兆歐表的l端子和e端子的接線不能調(diào)換。 用兆歐表測量電氣設(shè)備的絕緣電阻時，正確的接線方法是用l端子連接被試驗(yàn)品和大地絕緣的導(dǎo)電部分，用e端子連接被試驗(yàn)品的接地端。 (8)電表和受試者之間的連接可能產(chǎn)生測量誤差，所以不能鉸鏈和拖動。 (9)用兆歐表測量時，要設(shè)法消除外部電磁場噪聲引起的誤差。 在現(xiàn)場強(qiáng)磁場附近和沒有停電的設(shè)備附近有時使用兆表測量絕緣電阻，電磁場噪聲也會引起很大的測量誤差。 1 )磁耦合。 由于兆表沒有防磁裝置，外部磁場影響發(fā)電機(jī)的磁鋼和磁頭部分的磁鋼的磁場。 外部磁場強(qiáng)度為400

12、A/m時，外部磁場越強(qiáng)，誤差影響越大，誤差越大。 2 )電容耦合。 由于帶電設(shè)備和被試驗(yàn)設(shè)備之間存在耦合電容，因此被試驗(yàn)品中流過干擾電流。 帶電設(shè)備的電壓越高，越接近被試驗(yàn)者，干擾電流越大，所以誤差也變大。 去除外部電磁場干擾的方法是遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場進(jìn)行測量。采用高電壓電平的兆表，例如使用5000V和10000V的兆表進(jìn)行測量，用兆表的屏蔽端子g進(jìn)行屏蔽。 (10 )為了便于比較，測量相同機(jī)器時，請使用相同的兆歐表、相同的接線。 使用不同類型的兆表測量絕緣電阻，特別是具有非線性電阻的閥型避雷器，往往會產(chǎn)生較大差異。 用同一兆表測量同一機(jī)器的絕緣電阻時，請使用同一接線。 否則，合并測量結(jié)果進(jìn)行比較是

13、沒有意義的。 六、影響測試絕緣電阻的因素，隨著1濕度、周圍環(huán)境的變化，電氣設(shè)備絕緣的吸濕程度也發(fā)生變化。 空氣的相對濕度變大時，通過毛細(xì)管作用，絕緣物(特別是由極性纖維構(gòu)成的材料)吸收大量的水分，增加導(dǎo)電率，降低絕緣電阻的值，特別是對表面漏電流的影響變大。 2溫度、電氣設(shè)備的絕緣電阻隨溫度變化而變化，其變化程度因絕緣種類而異。 富含吸濕性的材料，受溫度影響最大。 一般來說，絕緣電阻隨著溫度的升高而減小。 這是因?yàn)?，溫度上升后，電介質(zhì)內(nèi)部的離子運(yùn)轉(zhuǎn)加速，同時絕緣內(nèi)的水分在低溫時與絕緣物密切結(jié)合。溫度上升時，在電場的作用下，水分向兩極延伸，纖維質(zhì)中呈細(xì)長線狀的水分粒子延伸，其電導(dǎo)增加。 另外，水分

14、含有的溶解的雜質(zhì)和絕緣物內(nèi)含有鹽類、酸性物質(zhì)，電導(dǎo)率也增加，絕緣電阻降低。 溫度對絕緣電阻值有很大的影響，每次測量都不能在完全相同的溫度下進(jìn)行，為了比較試驗(yàn)結(jié)果，我國有關(guān)機(jī)構(gòu)提出了采用溫度換算系數(shù)的問題，但由于影響溫度換算的因素很多，所以設(shè)備使用的絕緣材料的特性、設(shè)備的新舊、干燥程度、測溫方法等，進(jìn)行了正確的換算目前，我國制定了一定溫度下的標(biāo)準(zhǔn)值，希望在盡可能接近的溫度下進(jìn)行測試，減少溫度換算引起的誤差。 3、如果表面臟污受到濕氣，則受試者的表面臟污或受到濕氣，則表面電阻率大幅降低，絕緣電阻顯著降低。 為了得到正確的測量結(jié)果，需要想辦法消除表面漏電流的影響。 4受試者在測試帶有剩馀電荷的受試者

15、時，會發(fā)生虛假現(xiàn)象，由于剩馀電荷的存在，測量數(shù)據(jù)會虛假增加或減少。 要求在試驗(yàn)前充分放電10分鐘。 圖4-6顯示的是不同放電時間后的絕緣電阻和加壓時間的關(guān)系。 剩下的佗電荷的影響與試制品容量也有關(guān)系，試制品容量小的話，其影響相當(dāng)小。 5兆表的容量，實(shí)測表明，兆表的容量對絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測定結(jié)果有一定的影響。 兆歐表的容量越大越好。 考慮到我國目前一般儀表的容量水平，推薦選擇最大輸出電流1mA以上的儀表，可獲得更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。圖4-6不同放電時間后的絕緣電阻與加壓時間的關(guān)系曲線、七、測定結(jié)果、各種電力設(shè)備的絕緣電阻容許值，參照規(guī)程的規(guī)定。 將測得的結(jié)果與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，是分析判斷

16、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要方法。 作為通常用于比較的數(shù)據(jù)，有同一設(shè)備的各相間的數(shù)據(jù)、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、耐壓前后的數(shù)據(jù)等。 發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)立即查明原因，或輔助其他測試結(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)成比例，還與其尺寸有關(guān)。 這些關(guān)系可以表示出來。 即使是同一工廠生產(chǎn)的2臺電壓電平完全相同的變壓器，繞組間的距離l也大致相等，其中的絕緣材料也應(yīng)該相同，但是如果它們的容量不同，則繞組表面積s不同，容量大的一方s變大。 由此，它們的絕緣電阻不同，電容大的絕緣電阻小。 因此，即使是相同電壓電平的設(shè)備，單純規(guī)定絕緣電阻容許值也不合理，應(yīng)該采用科學(xué)的“比較”方法，所以規(guī)程中沒有具體規(guī)定絕

17、緣電阻的數(shù)值，強(qiáng)調(diào)“比較”，或者僅規(guī)定吸收比和極化指數(shù)等指標(biāo)。 對于吸收過程長的大容量設(shè)備，如大型變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜等，有時不能以R60/R15吸收比反映絕緣介質(zhì)的電流吸收全過程，為了更好地判斷絕緣是否受潮，可以用長時間的絕緣電阻比進(jìn)行測量，絕緣的極化以R1min加壓1min時測量的絕緣電阻。 極化指數(shù)測量加壓時間長，用手搖動兆表很難控制轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，一般用電動兆表進(jìn)行測量。 測得的介質(zhì)吸收比率與溫度無關(guān)，變壓器的極化指數(shù)一般大于1.5，絕緣好則達(dá)到34。 第二節(jié)漏電流和直流耐壓試驗(yàn)，一是漏電流，由于絕緣電阻測定的界限，絕緣試驗(yàn)中出現(xiàn)了測定漏電阻的項(xiàng)目。 漏電流的概念在上一節(jié)中進(jìn)行了說明。 用于測量漏電流的設(shè)備比兆表復(fù)雜，一般用高壓整流設(shè)備進(jìn)行測試。因?yàn)樵囼?yàn)電壓高，絕緣本身的弱點(diǎn)容易暴