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絕緣電阻測試儀測量與維護(hù)原理

概述：

技術(shù)人員通過對導(dǎo)體、電氣零件、電路和 器件進(jìn)行絕緣電阻測試來達(dá)到以下目的：

•驗證生產(chǎn)的電氣設(shè)備的質(zhì)量 •確保電氣設(shè)備滿足規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)（安全符合性）

•確定電氣設(shè)備性能隨時間的變化（預(yù)防性維護(hù)）

•確定故障原因（排障）

電阻和電導(dǎo)率：

電阻(R)對導(dǎo)體中的電流起阻礙作用。電阻以歐姆來衡量。用希臘字母Ω表示歐姆。對于大的電阻值，可以在前Ω添加一個前綴形成一個復(fù)合單位來表示，例如千歐（kΩ）或兆歐（MΩ）。根據(jù)歐姆定律， 電阻限制著電路中的電子流（電流)電流用安培（A)來衡量。電阻越大，電子流就越??；同理，電阻越小，電子流就越大。請參見圖1-1。所有的材料對電流都存在一定的電阻。

導(dǎo)體是指具有很小的電阻，使電子能夠非常容易通過的材料。大多數(shù)金屬都是良導(dǎo)體。銅（Cu)是zui為常用的導(dǎo)體。銀（Ag) 是比銅還要好的導(dǎo)體，但是對于大多數(shù)的應(yīng)用來說銀太昂貴了。鋁（Al)的傳導(dǎo)性不如銅，但是成本較低，并且對類似于架空電力線這樣的髙壓應(yīng)用來說質(zhì)量比較輕。正是由于這個原因，鋁也常被用做為導(dǎo)體。導(dǎo)體可以是電線、電源線或電纜，可以是裸露的、絕緣的或被遮蓋起來的。

裸露的導(dǎo)線沒有遮蓋物或絕緣層。絕緣的導(dǎo)線是電力系統(tǒng)中zui為常用的導(dǎo)體。絕緣的導(dǎo)線可以是實心的或多股扭絞的。被遮蓋起來的導(dǎo)線的覆蓋物沒有特定的絕緣額定指標(biāo)。關(guān)于導(dǎo)線的覆蓋在美國國家電氣規(guī)范（NEC®)的第310款中做了規(guī)定。

影響導(dǎo)線電阻的因素包括導(dǎo)線的橫截面面積、長度、材料和溫度。截面面積大的導(dǎo)線比截面面積小的導(dǎo)線電阻要低。導(dǎo)線越長，電阻就越大。較短的導(dǎo)線比相同橫截面面積的長導(dǎo)線電阻要低。

銅的傳導(dǎo)性優(yōu)于鋁，相同規(guī)格可以承受更大的電流。根據(jù)NEC®，除特殊說明外，所有的導(dǎo)線必須為銅線。溫度也會影響導(dǎo)線的電阻；溫度越高，電阻越大。

絕緣體是指具有非常高電阻的材料。絕緣體阻礙著電子流。常見的絕緣材料包括橡膠、塑料、空氣、玻璃和紙。導(dǎo)線的絕緣層按溫度額度定值分類，有140°F(60℃)、167°F(75℃)和194°F(90℃)。請參見圖1-3.所需要的絕緣等級取決于具體的應(yīng)用。在高壓應(yīng)用中，導(dǎo)線的絕緣特性就必須比較高。在測試絕緣體的完整性時，請務(wù)必使用專門設(shè)計用于絕緣電阻測量的儀表。

用來絕緣的材料，例如橡膠或塑料，必須具有非常高的電阻。用來傳導(dǎo)的材料，例如導(dǎo)線或者開關(guān)觸點，必須具有非常低的電阻，當(dāng)導(dǎo)體絕緣材料受潮濕的影響而退化和（或）由于過熱而被損傷時，其電阻就會下降。所有的電導(dǎo)體都必須防止可能接觸到其它導(dǎo)體、金屬零件盒人員。導(dǎo)線的絕緣層能夠保護(hù)導(dǎo)線免受損傷，并隔離導(dǎo)線內(nèi)的電能。但是，并不是電路的所有通電部分都有絕緣體的保護(hù)。

當(dāng)電路的通電部分是裸露時，例如導(dǎo)線連接到保險絲或斷路器面板時，距離，或者說是空氣間隙，就做為了絕緣體。通電導(dǎo)線或零件之間的距離越大，電阻就越高，電壓越高，建立防止不希望的電子流（例如致命的電流?。┑碾娮杷璧目諝忾g隙就越大。

絕緣電阻測量：

在開始進(jìn)行絕緣電阻測試之前，技術(shù)人員首先要進(jìn)行基本的電壓、電流和電阻測量。在對設(shè)備斷電之后，他們使用絕緣電阻測試儀確定馬達(dá)、變壓器和開關(guān)裝置中繞組或電纜的完整性。被測設(shè)備的類型和絕緣電阻測試的目的決定了所需的測量項目。對絕緣材料進(jìn)行的兩種基本絕緣電阻測量是絕緣電阻測量和漏泄電流測量，zui終產(chǎn)生一個絕緣電阻值。絕緣體的真實狀況是通過利用絕緣電阻測試儀進(jìn)行絕緣電阻測量確定的。測量是在通電時承載電流的導(dǎo)線和系統(tǒng)中正常工作時無電流流通的其它部分之間進(jìn)行的。

無論電路、系統(tǒng)或電力負(fù)載的規(guī)模如何，電導(dǎo)線都是用來提供適當(dāng)?shù)碾妷?、電流和功率的。?dǎo)線上的絕緣層用來防 止電流流到設(shè)計路徑之外。沒有什么絕緣體可以*防止電流通過絕緣體流入到地或其它導(dǎo)體。所有的絕緣體都會通 過少量的漏泄電流。一般來說，漏泄電流非常小，不會引起起任何故障，可以忽略；除非漏泄電流達(dá)到了一定程度，開始引起電擊、溫度上升或設(shè)備損壞。絕緣體的電阻越髙，流經(jīng)絕緣體的漏泄電流就越小。在剛投入使用時，絕緣體的電阻是zui髙的。

基本上所有的絕緣體都會隨時間退化，使得電阻降低。潮濕、極溫、灰塵、污垢、油污、振動、污染和其它 機械應(yīng)力或損傷等因素都會引起絕緣 體的退化。當(dāng)空氣間隙做為電氣部件之間的絕緣體時，由于灰塵和水分的形成，空氣間隙的電阻也會隨時間而降低。絕緣電阻的突然下降通常是由于物理損傷、環(huán)境的突然變化、極溫或接觸到腐蝕性物質(zhì)引起的。絕緣電阻的總值取決于系統(tǒng)中傳導(dǎo)性漏泄電流 和電容性漏泄電流的大小。

傳導(dǎo)性漏泄電流是指流過導(dǎo)線絕緣層的量很小的正常電流。傳導(dǎo)性漏泄電流從導(dǎo)線流入到導(dǎo)線，或者從火線流到地。請參見圖5。傳導(dǎo)性漏泄電流可以根據(jù)歐姆定律 利用公式確定，或者利用兆歐表進(jìn)行漏泄 電流測量。當(dāng)絕緣層發(fā)生老化或者受破壞 性因素的影響時，電阻就會降低。傳導(dǎo)性 漏泄電流的增加會導(dǎo)致絕緣層的進(jìn)一步退化。當(dāng)傳導(dǎo)性漏泄電流增加時，導(dǎo)線絕緣層的電阻就會降低。保持絕緣層的清潔和 干燥能夠保證漏泄電流zui小。

電容性漏泄電流是指由于電容效應(yīng)而通過導(dǎo)線絕緣層的電流。當(dāng) 兩根或多根導(dǎo)線排列在同一根線管中時 就會產(chǎn)生這種效應(yīng)。在直流電路中，當(dāng) 對導(dǎo)線剛施加電壓時，會出現(xiàn)電流浪涌， 導(dǎo)線的作用就相當(dāng)于一個電容器，從而 發(fā)生電容效應(yīng)。電容是一種來用儲存電 荷的電子器件。用電介質(zhì)材料分開的兩 塊金屬片就形成了一個電容器。

電介質(zhì)材料是指具有相對較低的電導(dǎo)率的材料。絕緣體往往被稱為電介質(zhì)材料。距離非常接近的兩根導(dǎo)線就形成了一個小電容。導(dǎo)線之間的絕緣層就是電介質(zhì)，導(dǎo)體就是金屬片。

在直流電路中，由于電容性漏泄電流僅 持續(xù)幾秒鐘即停止，所以承載直流電壓的導(dǎo)線一般產(chǎn)生較小的電容性漏泄電流；交流電壓會產(chǎn)生持續(xù)的電容性漏泄電流，但是可以在整個排列管線中將導(dǎo)線分開使其降至zui小。

表面漏泄電流是指從導(dǎo)線上被剝?nèi)ソ^緣 層進(jìn)行電氣連接的區(qū)域流出的電流。在電路中，導(dǎo)線在不同點利用螺帽絕緣頭、接頭、平接線片、接線拄以及其它連接固定裝置進(jìn)行連接。被剝?nèi)ソ^緣層的連接點就為表面漏泄電流提供了低阻路徑，再加上灰塵和水分，就會產(chǎn)生更大的表面漏泄電流。

表面漏泄電流會導(dǎo)致連接點熱量增加。熱量增加又會促使絕緣層的退化，從而使導(dǎo) 線變得脆弱。使所有的連接都保持清潔和緊固會使表面漏泄電流zui小化。在600 V 及以下的系統(tǒng)中，表面漏泄電流是zui小的。在中壓（1 kV至35 kV)應(yīng)用中，表 面漏泄電流即成為了重要的一個因素。

安全性

盡管工作場所的安全性是全體人員的職 責(zé)，但工作于設(shè)備的維護(hù)技術(shù)員是zui清除安全情況的。維護(hù)技術(shù)員擁有工具、總電閘開關(guān)，以及緊急停機和控制裝置的相關(guān)知識。設(shè)備的操作者和車間的其它人員在緊急情況下一般會聯(lián)絡(luò)維護(hù)技術(shù)員。沒有什么測試儀器本身可以保證根本的安全。合適的工作用測試儀器、個人防護(hù)用品（PPE)和安全的工作習(xí)慣相結(jié)合才能 提供所需的zui大防護(hù)。請參見圖1-8。關(guān)于相應(yīng)的安全操作，請參考美國國家消防協(xié)會（NFPA) 70E第110款“電氣安全 相關(guān)工作的一般要求”和120款“建立電氣安全的工作環(huán)境”。安全操作包括以下 內(nèi)容：

•盡可能在不帶電的電路上工作 •采用適當(dāng)?shù)逆i定/標(biāo)記程序。

•假設(shè)所有的被測電路是帶電的在帶電的電路上，使用適當(dāng)?shù)膫€人防護(hù)用品和安全工具，例如雙絕緣工具。穿戴防護(hù)服、護(hù)目鏡（帶防護(hù)罩)、帶皮革保護(hù)的橡膠絕緣手套、耳塞，以及帶弧形面罩的防護(hù)帽。

另外，如果可能的話，請摘掉所有首飾，并站在橡膠絕緣墊上。在帶電電路上測量電壓時，請采用以下的步驟：

1.連接地線。

2.連接上火線。

3.拆下火線。

4.移開地線。

盡量避免手持儀表，使個人zui小程度上暴露于瞬態(tài)電壓的影響之下。（盡可能使用附帶的傾斜支架或懸掛帶來固定儀表。)

在檢査電路是否開路、短路、鎖死時，請采用以下的步驟：

1.測試一個已知的帶電電路。

2.測試目標(biāo)電路。

3.再次測試已知的帶電電路，驗證在測量目標(biāo)電路前后儀表都工作正常。

保持將一只手放在口袋中，降低通過L、臟形成閉合回路的機會。在進(jìn)行絕緣和電阻測試時，請注意以下事項：

•請勿將絕緣測試儀連接到帶電導(dǎo)體或帶電設(shè)備，并嚴(yán)格遵守制造商的建議。

•通過開路保險、開關(guān)或斷路器關(guān)閉被測設(shè)備。鎖定并標(biāo)記被測設(shè)備。

•從被測單元斷開支路導(dǎo)線、接地導(dǎo)線，以及所有其它設(shè)備。

•在測試前后，分別對導(dǎo)體電容進(jìn)行放電。

•檢査去激勵電路中所有通過保險絲、開 關(guān)裝置和斷路器的漏泄電流。漏泄電流會導(dǎo)致讀數(shù)不一致和錯誤。

•由于在絕緣被損壞時儀器會產(chǎn)生電弧， 因此請勿在危險或爆炸性氣體環(huán)境中使用絕緣電阻測試儀。

•請勿在電子器件上使用絕緣電阻測試儀。

•在連接測試線時請使用有皮革防護(hù)的絕緣橡膠手套。

維護(hù)原理

維護(hù)技術(shù)人員利用類似于絕緣電阻測試這樣的測試來使設(shè)備失靈或故障的幾率zui小，并使生產(chǎn)效率zui大化。通過在承載電流的導(dǎo)線和接地導(dǎo)線之間進(jìn)行髙壓絕緣電阻測試，維護(hù)人員可以消除存在危險的短 路或?qū)Φ囟搪返目赡苄浴＿@種測試一般在新安裝設(shè)備或翻新設(shè)備后進(jìn)行測試。這一程序?qū)苊庀到y(tǒng)中存在接線錯誤和缺陷設(shè)備，保證髙質(zhì)量的安裝，防止發(fā)生電擊或設(shè)備引起火災(zāi)。絕緣電阻測試儀還被用做預(yù)防性維護(hù)工具。隨時間的推移，電氣系統(tǒng)會受各種各樣環(huán)境因素（灰塵、熱 量、污染、振動等等）的影響，這些因素會引起絕緣層的退化。對絕緣電阻值進(jìn)行例行監(jiān)測，能夠提供關(guān)于絕緣退化狀態(tài)的信息，而絕緣的退化會引起設(shè)備故障、電氣火災(zāi)和系統(tǒng)停工。監(jiān)測絕緣的完整性可以確保及時維修或更換設(shè)備。 為了實現(xiàn)設(shè)備短期和長期的髙效運轉(zhuǎn)，就 需要將絕緣電阻測試程序包含到全面的維 護(hù)程序之中。絕緣電阻測試已經(jīng)成為了電氣設(shè)備維護(hù)的重要部分。工廠中所需的維護(hù)類型是根據(jù)工廠中的設(shè)備和功能分類的。