電氣設(shè)備絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的試驗(yàn)方法

試驗(yàn)內(nèi)容包括絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)。

　　1.1 絕緣電阻

　　測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻，是檢查設(shè)備絕緣狀態(tài)簡(jiǎn)便和基本的方法。在現(xiàn)場(chǎng)普遍用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量絕緣電阻。絕緣電阻值的大小常能靈敏地反映絕緣情況，能有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣局部或整體受潮和臟污，以及絕緣擊穿和嚴(yán)重過熱老化等缺陷。

　　用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻，由于受介質(zhì)吸收電流的影響，絕緣電阻測(cè)試儀指示值隨時(shí)間逐步增大，通常讀取施加電壓后60s的數(shù)值或穩(wěn)定值，作為工程上的絕緣電阻值。

　　1.2 吸收比和極化指數(shù)

　　吸收比K為60s絕緣電阻值(R60s)與15s絕緣電阻值(R15s)之比值，即：

　　K=R60s/R15s

　　對(duì)于大容量和吸收過程較長(zhǎng)的被試品，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜、電容器等電氣設(shè)備，有時(shí)吸收比值R60s/R15s尚不足以反映吸收的全過程，可采用較長(zhǎng)時(shí)間的絕緣電阻比值，即10min時(shí)的絕緣電阻(R10min)與1min時(shí)的絕緣電阻(R1min)的比值PI來描述絕緣吸收的全過程，PI稱作絕緣的極化指數(shù)，即：

　　PI=R10min/R1min

　　在工程上，絕緣電阻和吸收比(或極化指數(shù))能反映發(fā)電機(jī)、油浸式電力變壓器等設(shè)備絕緣的受潮程度。絕緣受潮后吸收比(或極化指數(shù))值降低(如圖1-1), 因此它是判斷絕緣是否受潮的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　應(yīng)該指出，有時(shí)絕緣具有較明顯的缺陷(例如絕緣在高壓下?lián)舸?，吸收比(或極化指數(shù))值仍然很好。吸收比(或極化指數(shù))不能用來發(fā)現(xiàn)受潮、臟污以外的其他局部絕緣缺陷?！　?/p>

圖1-1 某臺(tái)發(fā)電機(jī)絕緣電阻R與時(shí)間t的關(guān)系

　　1——干燥前15℃;2——干燥結(jié)束前73.5℃;3——運(yùn)行72h后，并冷卻至27℃

　　試驗(yàn)常用的測(cè)量?jī)x表是絕緣電阻測(cè)試儀。

　　2.1 絕緣電阻測(cè)試儀的型式

　　絕緣電阻測(cè)試儀按電源型式通常可分為發(fā)電機(jī)型和整流電源型兩大類。發(fā)電機(jī)型一般為手搖(或電動(dòng))直流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)經(jīng)倍壓整流后輸出直流電壓;整流電源型由低壓工頻交流電(或干電池)經(jīng)整流穩(wěn)壓、品體管振蕩器升壓和倍壓整流后輸出直流電壓。

　　2.2 絕緣電阻測(cè)試儀的電壓

　　絕緣電阻測(cè)試儀的電壓通常有100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等多種。也有可連續(xù)改變輸出電壓的絕緣電阻測(cè)試儀。應(yīng)區(qū)分不同被試設(shè)備，按照相關(guān)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定選用適當(dāng)輸出電壓的絕緣電阻測(cè)試儀。

　　對(duì)水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)采用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量絕緣電阻。

　　2.3 絕緣電阻測(cè)試儀的容量

　　絕緣電阻測(cè)試儀的容量即大輸出電流值(輸出端經(jīng)亳安表短路測(cè)得)對(duì)吸收比和極化指數(shù)測(cè)有一定的影響。測(cè)量吸收比和極化指數(shù)時(shí)應(yīng)盡籃采用大容量的絕緣電阻測(cè)試儀，即選用大輸出電流1mA及以上的絕緣電阻測(cè)試儀，大型電力變壓器宜選用大輸出電流3mA及以上的絕緣電阻測(cè)試儀，以期得到較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

　　2.4 絕緣電阻測(cè)試儀的負(fù)載特性

　　絕緣電阻測(cè)試儀的負(fù)載特性，即被測(cè)絕緣電阻R和端電壓U的關(guān)系曲線，隨絕緣電阻測(cè)試儀的型號(hào)而變化。圖1-2為絕緣電阻測(cè)試儀的一般負(fù)載特性。當(dāng)被測(cè)絕緣電阻值低時(shí)，端電壓明顯下降。

圖1-2 絕緣電阻測(cè)試儀的一般負(fù)載特性

　　2.5 選用絕緣電阻測(cè)試儀時(shí)的注意事項(xiàng)

　　a)對(duì)有介質(zhì)吸收現(xiàn)象的發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備，絕緣電阻值、吸收比值和極化指數(shù)隨絕緣電阻測(cè)試儀電壓高低而變化，故歷次試驗(yàn)應(yīng)選用電壓相同和負(fù)載特性相近的絕緣電阻測(cè)試儀。

　　b)對(duì)二次回路或低壓配電裝置及電力布線測(cè)量絕緣電阻，并兼有進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的目的時(shí)，可選用2500V絕緣電阻測(cè)試儀。由于低壓裝置的絕緣電阻一般較低(1MΩ～20MΩ), 絕緣電阻測(cè)試儀輸出電壓因受負(fù)載特性影響，實(shí)際端電壓并不高。用2500V絕緣電阻測(cè)試儀代替直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮到由于絕緣電阻低而使端電壓降低的因素。

　　3.1 斷開被試品的電源，拆除或斷開對(duì)外的一切連線，將被試品接地放電。對(duì)電容量較大者(如發(fā)電機(jī)、電纜、大中型變壓器和電容器等)應(yīng)充分放電(不少于5min)。放電時(shí)應(yīng)用絕緣棒等工具進(jìn)行，不得用手碰觸放電導(dǎo)線。

　　3.2 用干燥清潔柔軟的布擦去被試品外絕緣(如變壓器套管等)表面的臟污，必要時(shí)用適當(dāng)?shù)那鍧崉┫磧簟?/p>

　　對(duì)于高壓大容量的電力變壓器，若濕度等原因造成外絕緣對(duì)測(cè)盤結(jié)果影響較大時(shí)，應(yīng)盡量在空氣相對(duì)濕度較小的時(shí)段(如午后)進(jìn)行測(cè)量。

　　3.3 絕緣電阻測(cè)試儀上的接線端子“E”是接被試品的接地端的，常為正極性;“L”是接被試品高壓端的，常為負(fù)極性;“G” 是接屏蔽端的。“L”與被試品之間應(yīng)采用相應(yīng)絕緣強(qiáng)度的屏蔽線和絕緣棒作連接。

　　將絕緣電阻測(cè)試儀水平放穩(wěn)，試驗(yàn)前對(duì)絕緣電阻測(cè)試儀本身進(jìn)行檢查。發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測(cè)試儀不搖時(shí)其指示應(yīng)停在任意位置;當(dāng)接通整流電源型絕緣電阻測(cè)試儀電源或搖動(dòng)發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測(cè)試儀在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，用導(dǎo)線瞬時(shí)短接“L”和“E”端子，其指示應(yīng)為零;開路時(shí)，接通電源或絕緣電阻測(cè)試儀達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)其指示應(yīng)指“∞”。然后斷開電源或使絕緣電阻測(cè)試儀停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將絕緣電阻測(cè)試儀的接地端與被試品的地線連接，絕緣電阻測(cè)試儀的高壓端接上屏蔽連接線，連接線的另一端懸空(不接試品)，再次接通電源或驅(qū)動(dòng)絕緣電阻測(cè)試儀，絕緣電阻測(cè)試儀的指示應(yīng)無明顯差異。

　　對(duì)整流電源型絕緣電阻測(cè)試儀，將絕緣電阻測(cè)試儀的接地端與被試品的地線連接，將帶屏蔽的連接線L接到被試品測(cè)量部位，接通絕緣電阻測(cè)試儀電源開始測(cè)量，必要時(shí)接上屏蔽環(huán)(見6.1)。

　　對(duì)發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測(cè)試儀保持額定轉(zhuǎn)速，將帶屏蔽的連接線L接到被試品測(cè)量部位開始測(cè)量。如遇表面泄漏電流較大的被試品(如發(fā)電機(jī)、變壓器等)還要接上屏蔽環(huán)(見6. 1)。

　　3.4 對(duì)整流電源型絕緣電阻測(cè)試儀保持其輸入電源電壓和直流輸出電壓穩(wěn)定，對(duì)發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測(cè)試儀保持絕緣電阻測(cè)試儀在額定轉(zhuǎn)速，待指針或絕緣電阻數(shù)字穩(wěn)定后(或60s)，讀取絕緣電阻值。

　　3.5 測(cè)量吸收比和極化指數(shù)時(shí)，接通被試品后，同時(shí)記錄時(shí)間，分別讀出15s和60s(或1min和10min)時(shí)的絕緣電阻值。

　　3.6 讀取絕緣電阻值后，對(duì)發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測(cè)試儀應(yīng)先斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再將絕緣電阻測(cè)試儀停止運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)試大容量設(shè)備時(shí)更要注意，防止被試品的電容在測(cè)量時(shí)所充的電荷經(jīng)絕緣電阻測(cè)試儀放電而使絕緣電阻測(cè)試儀損壞;對(duì)帶保護(hù)的整流電源型絕緣電阻測(cè)試儀可以不受斷開接至被試品高壓端的連接線與將絕緣電阻測(cè)試儀斷開電源停止運(yùn)轉(zhuǎn)的順序限制。

　　3.7 斷開絕緣電阻測(cè)試儀連線后將被試品短接放電并接地。

　　對(duì)發(fā)電機(jī)型水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣電阻測(cè)試儀當(dāng)其輸出電壓較高、被試品電容量較大時(shí)，斷開絕緣電阻測(cè)試儀連線后宜先經(jīng)電阻將被試品放電，待殘余電荷釋放一段時(shí)間后再將被試品直接放電并接地。

　　3.8 測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄被試設(shè)備的溫度、空氣溫度、濕度、氣象情況、試驗(yàn)日期及使用儀表等。

　　4.1 外絕緣表面泄漏的影響

　　一般應(yīng)在空氣相對(duì)濕度不高于80%條件下進(jìn)行試驗(yàn)，在相對(duì)濕度大于80%的潮濕天氣，電氣設(shè)備引出線瓷套表面會(huì)凝結(jié)一層極薄的水膜，造成表面泄漏通道，使絕緣電阻明顯降低。此時(shí)，應(yīng)按圖1-3所示的接線圖，在被試品引出線套管上裝設(shè)屏蔽環(huán)(用細(xì)銅線或細(xì)熔絲緊扎數(shù)圈，使其和引出線套管外表面緊密接觸)，并連接到絕緣電阻測(cè)試儀屏蔽端子。屏蔽環(huán)應(yīng)接在靠近絕緣電阻測(cè)試儀高壓端所接的引出線套管端子，遠(yuǎn)離接地部分，以免造成絕緣電阻測(cè)試儀過載，使端電壓急劇降低，影響測(cè)量結(jié)果?！　?/p>

圖1-3 測(cè)量絕緣電阻時(shí)屏蔽環(huán)的位置

　　4.2 殘余電荷的影晌

　　若試品在上一次試驗(yàn)后，接地放電時(shí)間t不充分，絕緣內(nèi)積聚的電荷沒有*釋放，仍積滯有一定的殘余電荷，會(huì)直接影響絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測(cè)量結(jié)果。圖1-4為一臺(tái)發(fā)電機(jī)先測(cè)量絕緣電阻后經(jīng)歷不同的放電時(shí)間再進(jìn)行復(fù)測(cè)的結(jié)果，可以看出，接地放電時(shí)間至少5min以上才能得到較正確的結(jié)果?！　?/p>

圖1-4 某臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)不同接地放電時(shí)間后復(fù)測(cè)絕緣電阻結(jié)果

　　對(duì)于交聯(lián)電纜試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意，由于殘余電荷的影響，電纜耐壓前后(尤其是直流耐壓)的絕緣電阻的變化可能較大，放電時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)。

　　對(duì)三相發(fā)電機(jī)分相測(cè)量定子絕緣電阻時(shí)，試完首相繞組后，也應(yīng)充分放電5min以上，才能打開第二相繞組的接地線試驗(yàn)第二相繞組。否則同樣會(huì)發(fā)生相鄰相間異極性電荷未放凈造成測(cè)得絕緣電阻值偏低的現(xiàn)象。

　　4.3 感應(yīng)電壓的影響

　　測(cè)量高壓架空線路絕緣電阻時(shí)，若該線路與另外帶電線路有平行段，則不宜進(jìn)行測(cè)量，防止靜電感應(yīng)電壓危及人身安全，也避免工頻感應(yīng)電流流過絕緣電阻測(cè)試儀使測(cè)量無法進(jìn)行。

　　測(cè)量變電所、升壓站高壓母線附近的高壓電氣設(shè)備絕緣電阻時(shí)，若被試設(shè)備上的感應(yīng)電壓太高，也會(huì)對(duì)安全和試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

　　雷電活動(dòng)對(duì)架空線路有影響時(shí)不可進(jìn)行該線路的絕緣電阻測(cè)量。

　　4.4 溫度的影響

　　測(cè)量絕緣電阻時(shí)，試品溫度一般應(yīng)在10℃～40℃之間。

　　絕緣電阻隨著溫度升高而降低，但目前還沒有一個(gè)通用的固定換算公式。

　　溫度換算系數(shù)以實(shí)測(cè)決定。例如正常狀態(tài)下，當(dāng)設(shè)備自運(yùn)行中停下，在自行冷卻過程中，可在不同溫度下測(cè)量絕緣電阻值，從而求出其溫度換算系數(shù)。

　　4.5 測(cè)量結(jié)果的判斷

　　絕緣電阻值的測(cè)量是常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目中基本的項(xiàng)目。根據(jù)測(cè)得的絕緣電阻值，可以初步估計(jì)設(shè)備的絕緣狀況，通常也可決定是否能繼續(xù)進(jìn)行其他施加電壓的絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目等。

　　在DL/T 596中，有關(guān)絕緣電阻標(biāo)準(zhǔn)，除對(duì)少數(shù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單和部分低電壓設(shè)備規(guī)定了Z低值外，對(duì)多數(shù)高壓電氣設(shè)備的絕緣電阻值不作規(guī)定或自行規(guī)定。

　　除了測(cè)得的絕緣電阻值很低，試驗(yàn)人員認(rèn)為該設(shè)備的絕緣不良外，在一般情況下，試驗(yàn)人員應(yīng)將同樣條件下的不同相絕緣電阻值進(jìn)行比較，不應(yīng)有明顯差別，或以同一設(shè)備歷次試驗(yàn)結(jié)果(在可能條件下?lián)Q算至同一溫度)進(jìn)行比較，不應(yīng)有顯著降低(例如降低至70%), 結(jié)合其他試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合判斷。需要時(shí)，應(yīng)對(duì)被試品各部位分別進(jìn)行分解測(cè)量(將不測(cè)量部位接屏蔽端)，便于分析缺陷部位。

　　4.6 絕緣電阻測(cè)試儀的校驗(yàn)

　　絕緣電阻測(cè)試儀每年應(yīng)校驗(yàn)一次，校驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足規(guī)定。