絕緣體積電阻率與表面電阻率的工作原理與測試方法

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)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，它的測量機(jī)構(gòu)為流比計N，它有兩個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，它們處在同一個永磁磁場中(圖中未畫出)，它可帶動指針旋轉(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，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，搖動發(fā)電機(jī)手柄(一般120r/min)，直流電壓U就加到兩個并聯(lián)的支路上。第一個支路電流I_U通過電阻和電壓線圈LU；第二個支路電流I_A通過被試品電阻R_x、R_A和電流線圈LA，兩個線圈中電流產(chǎn)生的力矩方向相反。在兩個力矩差的作用下，線圈帶動指針旋轉(zhuǎn)，直至兩個力矩平衡為止。當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時，指針偏轉(zhuǎn)的角度α正比于，即

因為                   

式中 R_U、R_A, R_X ——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、R_U和R_A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R_X決定。

“G"為屏蔽接線端子，因為測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以減少測量誤差。

二、絕緣電阻的測試方法

圖3-3所示為測量套管的絕緣電阻的接線圖。試驗時將端子“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，此時絕緣電阻表測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。為了保證測量的精確，避免由于表面受潮等而引起的測呈誤差，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。

測量絕緣電阻時規(guī)定以加電壓后60s測得的數(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，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量時，便可很容易發(fā)現(xiàn)，在絕緣預(yù)防性試驗中所測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。但對于許多電氣設(shè)備，反映泄漏電流的絕緣電阻值往往變動很大，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)。通常把處于同一運行條件下，不同相的絕緣電阻值進(jìn)行比較，或者把本次測得的數(shù)據(jù)與同一溫度下出廠或交接時的數(shù)值及歷年的測量記錄相比較，與大修前后和耐壓試驗前后的數(shù)據(jù)相比較，與同類型的設(shè)備相比較，同時還應(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)防性試驗中規(guī)定，對于額定電壓為1000V及以上的設(shè)備，應(yīng)使用2500V的絕緣電阻表進(jìn)行測試；而對于1000V以下的設(shè)備，則使用1000V的絕緣電阻表。

三、吸收比的測量

對于電容量較大的設(shè)備，如電機(jī)、變壓器等，我們還可以利用吸收現(xiàn)象來測量其絕緣電阻值隨時間的變化，以判斷其絕緣狀況，通常測定加壓后15s的絕緣電阻值和60s時的絕緣電阻值，并把后者對前者的比值稱為絕緣的吸收比K，即

對于大容量試品，還采用測定加壓后10min的絕緣電阻值和1min時的絕緣電阻值，把前者對后者的比值稱為極化指數(shù)，即。

對于不均勻試品的絕緣(特別是對B級絕緣)，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時的電流基本上等于15s時的電流，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。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(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，以致在耐壓試驗中被擊穿，但耐壓試驗前測出的絕緣電阻值和吸收比均很高，這是因為這些缺陷雖然嚴(yán)重，但還沒有貫穿兩極的緣故。因此，只憑測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。為了比較測量結(jié)果，需將測量結(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，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、測量絕緣電阻時的注意事項

(1)測試前應(yīng)先拆除被試品的電源及對外的一切連線，并將其接地，以充分放電。

(2)測試時以額定轉(zhuǎn)速(約120r/min)轉(zhuǎn)動絕緣電阻表把手(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)對大容量的被試品測量絕緣電阻時，在測量結(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)動絕緣電阻表，以免被試品的殘余電荷對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)記錄測量時的溫度和濕度，以便進(jìn)行校正。在濕度較大的條件下測量時，必須加屏蔽。