電氣設備絕緣電阻、吸收比和極化指數的試驗方法

試驗內容包括絕緣電阻、吸收比和極化指數。

　　1.1 絕緣電阻

　　測量電氣設備的絕緣電阻，是檢查設備絕緣狀態(tài)簡便和基本的方法。在現場普遍用絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻。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)現設備絕緣局部或整體受潮和臟污，以及絕緣擊穿和嚴重過熱老化等缺陷。

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

　　1.2 吸收比和極化指數

　　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

　　對于大容量和吸收過程較長的被試品，如變壓器、發(fā)電機、電纜、電容器等電氣設備，有時吸收比值R60s/R15s尚不足以反映吸收的全過程，可采用較長時間的絕緣電阻比值，即10min時的絕緣電阻(R10min)與1min時的絕緣電阻(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，即：

　　PI=R10min/R1min

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

　　應該指出，有時絕緣具有較明顯的缺陷(例如絕緣在高壓下擊穿)，吸收比(或極化指數)值仍然很好。吸收比(或極化指數)不能用來發(fā)現受潮、臟污以外的其他局部絕緣缺陷。　　

圖1-1 某臺發(fā)電機絕緣電阻R與時間t的關系

　　1——干燥前15℃;2——干燥結束前73.5℃;3——運行72h后，并冷卻至27℃

　　試驗常用的測量儀表是絕緣電阻測試儀。

　　2.1 絕緣電阻測試儀的型式

　　絕緣電阻測試儀按電源型式通?？煞譃榘l(fā)電機型和整流電源型兩大類。發(fā)電機型一般為手搖(或電動)直流發(fā)電機或交流發(fā)電機經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 絕緣電阻測試儀的電壓

　　絕緣電阻測試儀的電壓通常有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試儀。應區(qū)分不同被試設備，按照相關規(guī)程的有關規(guī)定選用適當輸出電壓的絕緣電阻測試儀。

　　對水內冷發(fā)電機采用絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻。

　　2.3 絕緣電阻測試儀的容量

　　絕緣電阻測試儀的容量即大輸出電流值(輸出端經亳安表短路測得)對吸收比和極化指數測有一定的影響。測量吸收比和極化指數時應盡籃采用大容量的絕緣電阻測試儀，即選用大輸出電流1mA及以上的絕緣電阻測試儀，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試儀，以期得到較準確的測量結果。

　　2.4 絕緣電阻測試儀的負載特性

　　絕緣電阻測試儀的負載特性，即被測絕緣電阻R和端電壓U的關系曲線，隨絕緣電阻測試儀的型號而變化。圖1-2為絕緣電阻測試儀的一般負載特性。當被測絕緣電阻值低時，端電壓明顯下降。

圖1-2 絕緣電阻測試儀的一般負載特性

　　2.5 選用絕緣電阻測試儀時的注意事項

　　a)對有介質吸收現象的發(fā)電機、變壓器等設備，絕緣電阻值、吸收比值和極化指數隨絕緣電阻測試儀電壓高低而變化，故歷次試驗應選用電壓相同和負載特性相近的絕緣電阻測試儀。

　　b)對二次回路或低壓配電裝置及電力布線測量絕緣電阻，并兼有進行直流耐壓試驗的目的時，可選用2500V絕緣電阻測試儀。由于低壓裝置的絕緣電阻一般較低(1MΩ～20MΩ), 絕緣電阻測試儀輸出電壓因受負載特性影響，實際端電壓并不高。用2500V絕緣電阻測試儀代替直流耐壓試驗時，應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，拆除或斷開對外的一切連線，將被試品接地放電。對電容量較大者(如發(fā)電機、電纜、大中型變壓器和電容器等)應充分放電(不少于5min)。放電時應用絕緣棒等工具進行，不得用手碰觸放電導線。

　　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，必要時用適當的清潔劑洗凈。

　　對于高壓大容量的電力變壓器，若濕度等原因造成外絕緣對測盤結果影響較大時，應盡量在空氣相對濕度較小的時段(如午后)進行測量。

　　3.3 絕緣電阻測試儀上的接線端子“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，常為負極性;“G” 是接屏蔽端的。“L”與被試品之間應采用相應絕緣強度的屏蔽線和絕緣棒作連接。

　　將絕緣電阻測試儀水平放穩(wěn)，試驗前對絕緣電阻測試儀本身進行檢查。發(fā)電機型絕緣電阻測試儀不搖時其指示應停在任意位置;當接通整流電源型絕緣電阻測試儀電源或搖動發(fā)電機型絕緣電阻測試儀在低速旋轉時，用導線瞬時短接“L”和“E”端子，其指示應為零;開路時，接通電源或絕緣電阻測試儀達額定轉速時其指示應指“∞”。然后斷開電源或使絕緣電阻測試儀停止轉動，將絕緣電阻測試儀的接地端與被試品的地線連接，絕緣電阻測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)，再次接通電源或驅動絕緣電阻測試儀，絕緣電阻測試儀的指示應無明顯差異。

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

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

　　3.4 對整流電源型絕緣電阻測試儀保持其輸入電源電壓和直流輸出電壓穩(wěn)定，對發(fā)電機型絕緣電阻測試儀保持絕緣電阻測試儀在額定轉速，待指針或絕緣電阻數字穩(wěn)定后(或60s)，讀取絕緣電阻值。

　　3.5 測量吸收比和極化指數時，接通被試品后，同時記錄時間，分別讀出15s和60s(或1min和10min)時的絕緣電阻值。

　　3.6 讀取絕緣電阻值后，對發(fā)電機型絕緣電阻測試儀應先斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再將絕緣電阻測試儀停止運轉。測試大容量設備時更要注意，防止被試品的電容在測量時所充的電荷經絕緣電阻測試儀放電而使絕緣電阻測試儀損壞;對帶保護的整流電源型絕緣電阻測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試儀斷開電源停止運轉的順序限制。

　　3.7 斷開絕緣電阻測試儀連線后將被試品短接放電并接地。

　　對發(fā)電機型水內冷發(fā)電機絕緣電阻測試儀當其輸出電壓較高、被試品電容量較大時，斷開絕緣電阻測試儀連線后宜先經電阻將被試品放電，待殘余電荷釋放一段時間后再將被試品直接放電并接地。

　　3.8 測量時應記錄被試設備的溫度、空氣溫度、濕度、氣象情況、試驗日期及使用儀表等。

　　4.1 外絕緣表面泄漏的影響

　　一般應在空氣相對濕度不高于80%條件下進行試驗，在相對濕度大于80%的潮濕天氣，電氣設備引出線瓷套表面會凝結一層極薄的水膜，造成表面泄漏通道，使絕緣電阻明顯降低。此時，應按圖1-3所示的接線圖，在被試品引出線套管上裝設屏蔽環(huán)(用細銅線或細熔絲緊扎數圈，使其和引出線套管外表面緊密接觸)，并連接到絕緣電阻測試儀屏蔽端子。屏蔽環(huán)應接在靠近絕緣電阻測試儀高壓端所接的引出線套管端子，遠離接地部分，以免造成絕緣電阻測試儀過載，使端電壓急劇降低，影響測量結果?！　?/p>

圖1-3 測量絕緣電阻時屏蔽環(huán)的位置

　　4.2 殘余電荷的影晌

　　若試品在上一次試驗后，接地放電時間t不充分，絕緣內積聚的電荷沒有*釋放，仍積滯有一定的殘余電荷，會直接影響絕緣電阻、吸收比和極化指數的測量結果。圖1-4為一臺發(fā)電機先測量絕緣電阻后經歷不同的放電時間再進行復測的結果，可以看出，接地放電時間至少5min以上才能得到較正確的結果?！　?/p>

圖1-4 某臺發(fā)電機經不同接地放電時間后復測絕緣電阻結果

　　對于交聯電纜試驗時應注意，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，放電時間應足夠長。

　　對三相發(fā)電機分相測量定子絕緣電阻時，試完首相繞組后，也應充分放電5min以上，才能打開第二相繞組的接地線試驗第二相繞組。否則同樣會發(fā)生相鄰相間異極性電荷未放凈造成測得絕緣電阻值偏低的現象。

　　4.3 感應電壓的影響

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

　　測量變電所、升壓站高壓母線附近的高壓電氣設備絕緣電阻時，若被試設備上的感應電壓太高，也會對安全和試驗結果產生較大影響。

　　雷電活動對架空線路有影響時不可進行該線路的絕緣電阻測量。

　　4.4 溫度的影響

　　測量絕緣電阻時，試品溫度一般應在10℃～40℃之間。

　　絕緣電阻隨著溫度升高而降低，但目前還沒有一個通用的固定換算公式。

　　溫度換算系數以實測決定。例如正常狀態(tài)下，當設備自運行中停下，在自行冷卻過程中，可在不同溫度下測量絕緣電阻值，從而求出其溫度換算系數。

　　4.5 測量結果的判斷

　　絕緣電阻值的測量是常規(guī)試驗項目中基本的項目。根據測得的絕緣電阻值，可以初步估計設備的絕緣狀況，通常也可決定是否能繼續(xù)進行其他施加電壓的絕緣試驗項目等。

　　在DL/T 596中，有關絕緣電阻標準，除對少數結構比較簡單和部分低電壓設備規(guī)定了Z低值外，對多數高壓電氣設備的絕緣電阻值不作規(guī)定或自行規(guī)定。

　　除了測得的絕緣電阻值很低，試驗人員認為該設備的絕緣不良外，在一般情況下，試驗人員應將同樣條件下的不同相絕緣電阻值進行比較，不應有明顯差別，或以同一設備歷次試驗結果(在可能條件下換算至同一溫度)進行比較，不應有顯著降低(例如降低至70%), 結合其他試驗結果進行綜合判斷。需要時，應對被試品各部位分別進行分解測量(將不測量部位接屏蔽端)，便于分析缺陷部位。

　　4.6 絕緣電阻測試儀的校驗

　　絕緣電阻測試儀每年應校驗一次，校驗結果應滿足規(guī)定。