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一、絕緣電阻試驗使用范圍
1.當(dāng)電氣設(shè)備絕緣受潮,表面變臟,留有表面放電或擊穿痕跡時,其絕緣電阻會顯著下降。測量絕緣電阻可有效反映上述絕緣缺陷。
2.測量儀器。根據(jù)絕緣等級和測試要求的不同,采用輸出電壓為100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等的絕緣電阻測試儀。
3.由于絕緣電阻試驗所施加的電壓較低,對于一些集中性缺陷,即使可能是很嚴重的缺陷,但在測量時顯示絕緣電阻仍然很大的現(xiàn)象,
注:絕緣電阻試驗只適用于檢測貫穿性缺陷和普遍性缺陷。
二、絕緣電阻試驗的主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)
1.“吸收現(xiàn)象”
電氣設(shè)備的絕緣,不能等值為單純的電阻,其等值電路往往是電阻電容的混合電路。因此,在絕緣試驗中測得的并不是一個純電阻。如圖1-1為雙層電介質(zhì)的一個簡化等值電路。
當(dāng)合上開關(guān)S將直流電壓U加到絕緣上,開始電流很大,以后逐漸減小,最后趨近于一個常數(shù)Ig;這個過程的快慢,與絕緣試品的電容量有關(guān),電容量越大,持續(xù)的時間越長,甚至達數(shù)分鐘或更長時間。
圖1-2中曲線i和穩(wěn)態(tài)電流Ig之間的面積為絕緣在充電過程中從電源“吸收”的電荷Qa。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象就叫做“吸收現(xiàn)象”。
在絕緣電阻試驗中,所測絕緣電阻是隨測量時間變化而變化的,只有當(dāng)t=∞時,其測量值為R=R∞,但在絕緣電阻試驗中,特別是電容量較大時,很難測量R∞的值。
R60S
在實際試驗中,規(guī)程規(guī)定,只需測量60s時的絕緣電阻值,即R60S的值,當(dāng)電容量特別大時,吸收現(xiàn)象特別明顯,如大型發(fā)電機,可以采用10min時的絕緣電阻值R10min。
2.吸收比K、極化指數(shù)PI
對于不均勻的絕緣試品,如果絕緣狀況良好,則吸收現(xiàn)象明顯,如果絕緣受潮嚴重或內(nèi)部有集中性的導(dǎo)電通道,這一現(xiàn)象則不明顯。工程上用“吸收比”來反映這一特性,吸收比一般用K表示,其定義為:
K = R60s / R15s (1-1)
對于電容量較大的絕緣試品,可采用極化指數(shù)PI表示:
PI= R10min / R1min (1-2)
3.技術(shù)指標(biāo)
當(dāng)絕緣狀況良好時,K值較大,其值遠大于1;
當(dāng)絕緣受潮時,K值將變小,一般認為如K<1.3時,就可判斷絕緣可能受潮。
對電容量較小的絕緣試品,可以只測量其絕緣電阻,對于電容量較大的絕緣試品,不僅要測量其絕緣電阻,還要測量其吸收比。
三、試驗設(shè)備
1.搖表
搖表有三個接線端子:線路端子(L),接地端子(E),屏蔽(或保護)端子(G),被試品接在L和E之間,G用以消除絕緣試品表面泄漏電流的影響,其試驗原理接線如圖1-3所示。
在絕緣試驗中,如不接屏蔽端子,測得的絕緣電阻是表面電阻和體積電阻的并聯(lián)值,因為這時沿絕緣表面的泄漏電流同樣流過搖表的測量回路。如果在表面上纏上幾匝裸銅線,并接到端子G上,則絕緣表面泄漏電流不流過搖表的測量回路,這時測得的結(jié)果便是消除了表面泄漏電流影響的真實的體積電阻。
(1)測量時必須保持轉(zhuǎn)速的恒定,手柄轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速(通常為120r/min)的80%以上即可。
(2)當(dāng)試品電容較大時,測量后須先將搖表從測量回路中斷開,然后才能停止轉(zhuǎn)動發(fā)電機,以免試品電容電流反充損壞儀器。
(3)目前工程上大量采用絕緣電阻測試儀。
與手搖式搖表相比,絕緣電阻測試儀不僅試驗工作量降低,測量吸收比時更容易,而且電源容量可以做得較大,同時,一臺絕緣電阻測試儀還可以將幾種不同電壓集成在一臺設(shè)備中,適用面更廣。
2.絕緣電阻測試儀
絕緣電阻測試儀測量大容量設(shè)備的絕緣電阻,測試時間長,而恒速搖動絕緣電阻測試儀10min是極難做到的。
用絕緣電阻測試儀測試電氣設(shè)備時,用不同電壓等級的絕緣電阻測試儀,測同樣的電氣設(shè)備,測出的阻值是不相同的。如用2500V絕緣電阻測試儀測得電氣設(shè)備的絕緣電阻為5000MQ,再用5000V絕緣電阻測試儀測試時,阻值將小于5000MQ。另外,在進行測試時,由于其輸出電壓會隨手柄轉(zhuǎn)速的變化而變化,對電容性試品,當(dāng)轉(zhuǎn)速高時,輸出電壓也高,該電壓對被試品充電,當(dāng)電壓低時,被試品向絕緣電阻測試儀充電,導(dǎo)致表針擺動,影響準(zhǔn)確讀數(shù)。
數(shù)字式的測量儀具有(1)測量范圍廣、誤差小,(2)實時時鐘控制,計時精準(zhǔn),(3)抗干擾,(4)無需搖動手柄,(5)良好的安全措施等優(yōu)點。
四、絕緣電阻試驗結(jié)果判斷的基本方法---比較法
在絕緣電阻試驗中,所測絕緣電阻值與絕緣材料的結(jié)構(gòu)、體積有關(guān),與所用的絕緣電阻測試儀的電壓高低有關(guān),還與大氣條件有關(guān);不能簡單的用絕緣電阻的大小或吸收比來判斷絕緣的好壞。
在排除了大氣條件的影響后,所測絕緣電阻值和吸收比應(yīng)與其出廠時的值比較,與歷史數(shù)據(jù)相比較,與同批設(shè)備相比較,其變化不能超過規(guī)程允許的范圍。同時,應(yīng)結(jié)合絕緣電阻值與吸收比的變化結(jié)合起來綜合考慮。
五、測量絕緣電阻的規(guī)定
1.測試規(guī)定
①試驗前應(yīng)拆除被試設(shè)備電源及一切外連線,并將被試物短接后接地放電1min,電容量較大的應(yīng)至少放電2min,以免觸電。
②校驗絕緣電阻測試儀指針在短路時是否指零,在開路時是否指無窮大。
③用干燥清潔的柔軟布擦去被試物的表面污垢,必要時可先用汽油洗凈套管的表面積垢,以消除表面的影響。
④接好線,如用手搖式絕緣電阻測試儀時,應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)速(120r/min)轉(zhuǎn)動搖柄,絕緣電阻測試儀指針逐漸上升,待1min后讀取其他絕緣電阻值。
⑤在測量吸收比時,為了在開始計算時就能在被試物上加上全部試驗電壓,應(yīng)在絕緣電阻測試儀達到額定轉(zhuǎn)速時再將表筆接于被試物,同時計算時間,分別讀取15s和60s的讀數(shù)。
⑥試驗完畢或重復(fù)進行試驗時,必須將被試物短接后對地充分放電。這樣除可保證安全外,還可提高測試的準(zhǔn)確性。
⑦記錄被試設(shè)備的銘牌、規(guī)范、所在位置及氣象條件等。
2.測試時注意事項
①對于同桿雙回架空線或雙母線,當(dāng)一路帶電時,不得測量另一回路的絕緣電阻,以防感應(yīng)高壓損壞儀表和危及人身安全。對于平行線路,也同樣要注意感應(yīng)電壓,一般不應(yīng)測其絕緣電阻。在必須測量時,要采取必要措施才能進行,如用絕緣棒接線等。
②測量大容量電機和長電纜的絕緣電阻時,充電電流很大,因而絕緣電阻測試儀開始指示數(shù)很小,但這并不表示被試設(shè)備絕緣不良,必須經(jīng)過較長時間,才能得到正確的結(jié)果。使用手搖式絕緣電阻測試儀測量大容量設(shè)備的絕緣電阻時,試驗結(jié)束時手不能停,耍先斷開L線與被測設(shè)備之間的聯(lián)接,再停止轉(zhuǎn)動搖表,并立即對被測設(shè)備放電和接地,防止被試設(shè)備對絕緣電阻測試儀反充電損壞絕緣電阻測試儀和被測設(shè)備所帶高電壓電人。
③如所測絕緣電阻過低,應(yīng)進行分解試驗,找出絕緣電阻最低的部分。
④一般應(yīng)在干燥、晴天、環(huán)境溫度不低于50C時進行測量。在陰雨潮濕的天氣及環(huán)境濕度太大時,不應(yīng)進行測量。
⑤測量絕緣的吸收比時,應(yīng)避免記錄時間帶來的誤差。
⑥為了避免表面泄漏電流的影響,測量時應(yīng)在絕緣表面加等電位屏蔽環(huán),且應(yīng)靠近E端子裝設(shè)。
⑦絕緣電阻測試儀的L和E端子接線不能對調(diào)。用絕緣電阻測試儀測量電氣設(shè)備絕緣電阻時,其正確接線方法是L端子接被試品與大地絕緣的導(dǎo)電部分,E端子接被試品的接地端。
⑧絕緣電阻測試儀與被試品間的連線不能鉸接或拖地,否則會產(chǎn)生測量誤差。
⑨采取絕緣電阻測試儀測量時,應(yīng)設(shè)法消除外界電磁場干擾引起的誤差。消除外界電磁場干擾的辦法是:
遠離強電磁場進行測量;
采用高電壓級的絕緣電阻測試儀,例如使用5000V或10000V的絕緣電阻測試儀進行測量;
利用絕緣電阻測試儀的屏蔽端子G進行屏蔽。
(10)對同一設(shè)備進行測量時,應(yīng)采用同樣的絕緣電阻測試儀、同樣的接線,以便于比較判斷。
六、影響測試絕緣電阻的主要因素
1.濕度
當(dāng)空氣相對濕度增大時,絕緣物將吸收較多的水分,使電導(dǎo)率增加,降低了絕緣電阻的數(shù)值,尤其是對表面泄漏電流的影響更大。
2.溫度
電氣設(shè)備的絕緣電阻隨溫度變化而變化的,其變化的程度隨絕緣的種類而異。當(dāng)溫度升高時,電導(dǎo)增加,降低了絕緣電阻。
目前我國規(guī)定了一定溫度下的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,盡可能在相近溫度下進行測試,以減少由于溫度換算引起的誤差。
3.表面臟污和受潮
表面臟污或受潮會使其表面電阻率大大降低,絕緣電阻將明顯下降。必須設(shè)法消除表面泄漏電流的影響,以獲得正確的測量結(jié)果。
4.被試設(shè)備剩余電荷
對有剩余電荷的被試設(shè)備進行試驗時,會出現(xiàn)虛假現(xiàn)象,由于剩余電荷的存在會使測量數(shù)據(jù)虛假地增大或減小。
要求在試驗前先充分放電10min,以消除剩余電荷。
5.絕緣電阻測試儀容量
實測表明,絕緣電阻測試儀的容量對絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測量結(jié)果都有一定的影響。絕緣電阻測試儀容量愈大愈好。考慮到我國現(xiàn)有一般絕緣電阻測試儀的容量水平,推薦選用最大輸出電流1mA及以上的絕緣電阻測試儀,這樣可以得到較準(zhǔn)確測量結(jié)果。
七、測量結(jié)果
規(guī)程規(guī)定了電力設(shè)備絕緣電阻允許值。
將所測得的結(jié)果與有關(guān)數(shù)據(jù)比較。通常用來作為比較的數(shù)據(jù)包括:同一設(shè)備的各相間的數(shù)據(jù)、出廠試驗數(shù)據(jù)、耐壓前后數(shù)據(jù)等。如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)立即查明原因或輔以其他測試結(jié)果進行綜合分析、判斷。
吸收比僅反映測量剛開始時的數(shù)據(jù),不能或來不及反映介質(zhì)的吸收過程。而極化指數(shù)測量時間較長,在一定程度上反映了部分介質(zhì)吸收過程,因此極化指數(shù)在判斷絕緣受潮問題上比吸收比更為準(zhǔn)確。所以,對于吸收過程較長的大容量設(shè)備,如大型變壓器、發(fā)電加、電纜等,有時用R60/R15吸收比值不足以反映絕緣介質(zhì)的電流吸收全過程,為更好地判斷絕緣是否受潮,可采用極化指數(shù)衡量。
極化指數(shù)測量加壓時間較長,用手搖絕緣電阻測試儀很難控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,一般采用電動絕緣電阻測試儀測量。測定的電介質(zhì)吸收比率與溫度無關(guān),變壓器的極化指數(shù)一般應(yīng)大于1.5,絕緣較好時其值可達3—4。