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絕緣體積電阻率與表面電阻率的工作原理與測(cè)試方法
閱讀：701發(fā)布時(shí)間：2024-3-29
一、絕緣體積電阻率與表面電阻率的工作原理
絕緣電陽表(亦稱兆歐表或搖表)，它是測(cè)量設(shè)備絕緣電阻的專用儀表，它的原理接線圖如圖3-2所示，圖中M為手搖(或電動(dòng))直流發(fā)電機(jī)（也可能是交流發(fā)電機(jī)通過晶體二極管整流代替)作為電源，它的測(cè)量機(jī)構(gòu)為流比計(jì)N，它有兩個(gè)繞向相反日互相垂直固定在一起的電壓線圈LU和電流線圈LA，它們處在同一個(gè)永磁磁場(chǎng)中(圖中未畫出)，它可帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，由于沒有彈簧游絲，故沒有反作用力矩，當(dāng)線圈中沒有電流時(shí)，指針可以停留在任意的位置上。
絕緣電阻表的端子“E"接被試品的接地端，端子“L"接被試品的另一端，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)手柄(一般120r/min)，直流電壓U就加到兩個(gè)并聯(lián)的支路上。第一個(gè)支路電流IU通過電阻和電壓線圈LU；第二個(gè)支路電流IA通過被試品電阻Rx、RA和電流線圈LA，兩個(gè)線圈中電流產(chǎn)生的力矩方向相反。在兩個(gè)力矩差的作用下，線圈帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，直至兩個(gè)力矩平衡為止。當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)的角度α正比于
，即
因?yàn)?/span> 
式中 RU、RA, RX ——分壓電阻（包括電壓線圈的電阻）、限流電陽（包括電流線圈的電阻)和被試品的絕緣電阻。
從而可得
即絕緣電阻表指針偏轉(zhuǎn)角的大小反映了被試品絕緣電阻值的大小，當(dāng)絕緣電阻表一定時(shí)、RU和RA均為常數(shù)，故指針偏轉(zhuǎn)角α的大小僅由被試品的絕緣電阻值RX決定。
“G"為屏蔽接線端子，因?yàn)闇y(cè)試的絕緣電阻值是絕緣的體積電阻。為了避免由于表面受潮而引起測(cè)量誤差，可以利用屏蔽電極把導(dǎo)線接到屏蔽端子“G"上，從而使絕緣表面的泄漏電流不通過電流線圈LA以減少測(cè)量誤差。
二、絕緣電阻的測(cè)試方法
圖3-3所示為測(cè)量套管的絕緣電阻的接線圖。試驗(yàn)時(shí)將端子“E"接于套管的法蘭上，將端子“L"接于導(dǎo)電芯上，如果不接屏蔽端子“G"，則從法蘭沿套管表面的泄漏電流和從法蘭至套管內(nèi)部體積的泄漏電流均流過電流線圈LA，此時(shí)絕緣電阻表測(cè)得的絕緣電阻值是套管的體積電阻和表面電阻的并聯(lián)值。為了保證測(cè)量的精確，避免由于表面受潮等而引起的測(cè)呈誤差，可在導(dǎo)電芯附近的套管表面纏上幾匝裸銅絲（或加一金屬屏蔽環(huán)），并將它接到絕緣電阻表的屏蔽端子“G"上，此時(shí)由法蘭經(jīng)套管表面的泄漏電流將經(jīng)過“G"直接回到發(fā)電機(jī)負(fù)極，而不經(jīng)過電流線圈LA，這樣測(cè)得的絕緣電阻便是消除了表面泄漏電流的影響。故絕緣電阻表的屏蔽端子起著消除表面泄漏電流的作用。
測(cè)量絕緣電阻時(shí)規(guī)定以加電壓后60s測(cè)得的數(shù)值為該被試品的絕緣電阻值。當(dāng)被試品中存在貫穿的集中性缺陷時(shí)，反映泄漏電流的絕緣電阻將明顯下降，于是用絕緣電阻表測(cè)量時(shí)，便可很容易發(fā)現(xiàn)，在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中所測(cè)得的被試品的絕緣電阻值應(yīng)等于或大于一般規(guī)程所允許的數(shù)值。但對(duì)于許多電氣設(shè)備，反映泄漏電流的絕緣電阻值往往變動(dòng)很大，它與被試品的體積、尺寸、空氣狀況等有關(guān)，往往難以給出一定的判斷絕緣電阻的標(biāo)準(zhǔn)。通常把處于同一運(yùn)行條件下，不同相的絕緣電阻值進(jìn)行比較，或者把本次測(cè)得的數(shù)據(jù)與同一溫度下出廠或交接時(shí)的數(shù)值及歷年的測(cè)量記錄相比較，與大修前后和耐壓試驗(yàn)前后的數(shù)據(jù)相比較，與同類型的設(shè)備相比較，同時(shí)還應(yīng)注意環(huán)境的可比條件。比較結(jié)果不應(yīng)有明顯的降低或有較大的差異，否則應(yīng)引起注意，對(duì)重要的設(shè)備必須查明原因。
常用的絕緣電阻表的額定電壓有500、1000、2500V及5000V等四種，高壓電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中規(guī)定，對(duì)于額定電壓為1000V及以上的設(shè)備，應(yīng)使用2500V的絕緣電阻表進(jìn)行測(cè)試；而對(duì)于1000V以下的設(shè)備，則使用1000V的絕緣電阻表。
三、吸收比的測(cè)量
對(duì)于電容量較大的設(shè)備，如電機(jī)、變壓器等，我們還可以利用吸收現(xiàn)象來測(cè)量其絕緣電阻值隨時(shí)間的變化，以判斷其絕緣狀況，通常測(cè)定加壓后15s的絕緣電阻
值和60s時(shí)的絕緣電阻
值，并把后者對(duì)前者的比值稱為絕緣的吸收比K，即
對(duì)于大容量試品，還采用測(cè)定加壓后10min的絕緣電阻
值和1min時(shí)的絕緣電阻
值，把前者對(duì)后者的比值稱為極化指數(shù)，即
。
對(duì)于不均勻試品的絕緣(特別是對(duì)B級(jí)絕緣)，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象特別明顯，K值便遠(yuǎn)大于1；如果絕緣受潮嚴(yán)重或是絕緣內(nèi)部有集中性的導(dǎo)電通道，由于泄漏電流大增，吸收電流迅速衰減，使加壓后60s時(shí)的電流基本上等于15s時(shí)的電流，K值將大大下降，K≈1。因此，利用絕緣的吸收曲線的變化或吸收比K值的變化，可以有助于判斷絕緣的狀況?！峨娏υO(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定：瀝青浸膠及烘卷云母絕緣(容量為6000kW及以上)的吸收比不應(yīng)小于1.3或極化指數(shù)不應(yīng)小于1.5為絕緣干燥，如果小于以上的數(shù)值，則可判斷絕緣可能受潮。
需要注意的是：有些設(shè)備其某些集中性缺陷雖已發(fā)展得很嚴(yán)重，以致在耐壓試驗(yàn)中被擊穿，但耐壓試驗(yàn)前測(cè)出的絕緣電阻值和吸收比均很高，這是因?yàn)檫@些缺陷雖然嚴(yán)重，但還沒有貫穿兩極的緣故。因此，只憑測(cè)量絕緣電阻和吸收比來判斷絕緣狀況是不可靠的，但它畢竟是一種簡(jiǎn)單而已有一定效果的方法，故使用十分普遍。
四、影響因素
(1)溫度的影響：一般溫度每下降10℃，絕緣電阻約增加到1.5～2倍。為了比較測(cè)量結(jié)果，需將測(cè)量結(jié)果換算成同一溫度下的數(shù)值。
(2)濕度的影響：絕緣表面受潮(特別是表面污穢)時(shí)，使沿絕緣表面的泄漏電流增大，泄漏電流流入電流線圈LA中，將使絕緣電阻讀數(shù)顯著下降，引起錯(cuò)誤的判斷。為此，必須很好地清潔被試品絕緣表面，并利用屏蔽電極3接到絕緣電阻表的屏蔽端子“G"的接線方式(見圖3-3)，以消除表面泄漏電流的影響。
五、測(cè)量絕緣電阻時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)測(cè)試前應(yīng)先拆除被試品的電源及對(duì)外的一切連線，并將其接地，以充分放電。
(2)測(cè)試時(shí)以額定轉(zhuǎn)速(約120r/min)轉(zhuǎn)動(dòng)絕緣電阻表把手(不得低于額定轉(zhuǎn)速的80%)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，接上被試品，絕緣電阻表指針逐漸上升，待指針讀數(shù)穩(wěn)定后，開始讀數(shù)。
(3)對(duì)大容量的被試品測(cè)量絕緣電阻時(shí)，在測(cè)量結(jié)束前，必須先斷開絕緣電阻表與被試品的連線，再停止轉(zhuǎn)動(dòng)絕緣電阻表，以免被試品的殘余電荷對(duì)絕緣電阻表反充電而損壞絕緣電阻表。
(4)絕緣電阻表的線路端與接地端引出線不要靠在一起，接線路端的導(dǎo)線不可放在地。
(5)記錄測(cè)量時(shí)的溫度和濕度，以便進(jìn)行校正。在濕度較大的條件下測(cè)量時(shí)，必須加屏蔽。
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