電氣設備絕緣電阻測量技術初探

孫立紅

（大慶石油管理局有限公司技術監(jiān)督中心，黑龍江 大慶 163000）

電氣設備絕緣材料通常選用不導電的絕緣纖維制品、瀝青、高分子材料等，但這些材料使用中也會受到外界電場的作用，具有電導和擊穿等特性產(chǎn)生導電性。即絕緣材料擁有的絕緣性能是相對的，而非完全絕對，會將導電限制在一定范圍。絕緣電阻是衡量絕緣材料導電性能的一項指標，在日常電氣設備運行中，需做好絕緣電阻測量工作，規(guī)范操作已得到正確的絕緣電阻阻值，確保電氣設備和操作人員安全。

1 影響電氣設備絕緣電阻的因素

電氣設備絕緣墊電阻是系統(tǒng)測試的重要組成部分，會受到不少因素影響，比如，溫濕度變化和清潔度等，溫度和濕度升高、清潔度差會降低絕緣電阻。絕緣電阻又分為良性絕緣電阻、有缺陷絕緣電阻，良性絕緣墊電阻在測試電壓變化時，阻值不會產(chǎn)生顯著變化，有缺陷絕緣電阻則有一定反應。通常在外界施加電壓較低的情況下，沒有達到缺陷游離點，產(chǎn)生的泄露電流較小，而施加超過游離點電壓的情況下會快速加大泄露電流，降低絕緣電阻的阻值。

隨著使用時間的延長，絕緣體的絕緣性能都會發(fā)生退化，其電阻減小。除了使用時間外，絕緣體退化還會受潮濕、灰塵和震動等因素影響。電氣部件間以空氣間隙作為絕緣體的情況下，隨著灰塵、水分的不斷形成，也會減少空氣間隙電阻。受到物理損傷、接觸到腐蝕性物質(zhì)或者環(huán)境突變的情況下，會出現(xiàn)絕緣電阻突然降低現(xiàn)象。絕緣電阻的總值大小，與系統(tǒng)傳導性泄露電流、電容性泄露電流兩方面參數(shù)有關。

2 電氣設備絕緣電阻測試環(huán)節(jié)

（1）設計測試環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)測試主要是制造商測試新設計器件、外購器件、用于產(chǎn)品設計器件的測試，主要在實驗室進行，以確定電氣器件性能。

（2）生產(chǎn)測試環(huán)節(jié)。通過對產(chǎn)品進行生產(chǎn)測試，以確保經(jīng)過實驗室測試合格的器件，其在投入使用后仍可正常運行。由制造商進行該環(huán)節(jié)測試，確保產(chǎn)品滿足相關標準，實現(xiàn)有效質(zhì)量控制。

（3）驗收測試環(huán)節(jié)。安裝人員在完成安裝后，系統(tǒng)正式投入使用前，需對其開展驗收測試，其中絕緣電阻測試即為重要內(nèi)容，檢查是否存在設備和電纜損傷等，以及電氣器件間距合理性，確保在運輸、存儲中產(chǎn)品未產(chǎn)生損壞。

（4）驗證測試環(huán)節(jié)。通過驗證測試保證設備投入后可安全運行，電路保持正常狀態(tài)。一般該環(huán)節(jié)測試，主要是在電氣設備投入使用一段較短時間后，在保質(zhì)期前完成。

（5）預防性維護測試。很多工廠會在整體預防性維護中納入設備的絕緣電阻和導線測試，衡量設備和電氣系統(tǒng)狀況中，導線絕緣層狀況是重要指標。有效的預防性維護程序會在出現(xiàn)故障導致停工前檢測到存在問題，并及時將故障消除。日常運行管理中，定期開展絕緣電阻測量，對于規(guī)避導線絕緣層故障有著積極意義。

（6）故障定位測試環(huán)節(jié)。在電氣設備采用高指標、安裝合理、規(guī)格正確的情況，即使開展了預防性維護測試，設備也會產(chǎn)生故障，因此，仍需進行故障定位測試。一般是由于故障電路中損壞零件引發(fā)故障的，如果設備、器件產(chǎn)生故障，需要通過測試絕緣電阻對故障實現(xiàn)定位。

3 測量電氣設備絕緣電阻存在誤區(qū)

3.1 使用萬用表歐姆檔測量

絕緣材料的基本作用是隔開不同電位導體，但其絕緣性能是相對的，一般只是其導電性能較差。在對絕緣材料施加電壓下，其中會有較小電流通過，通常以μA（10-6A）作為計量單位，此電導電流為泄露電流，可以在絕緣材料施加直流電壓來測量，對應電阻為絕緣電阻。直流電壓、泄露電流與絕緣電阻大小符合歐姆定律，泄露電流大小則與絕緣材料自身性能和外加電壓相關。

萬用表歐姆檔雖然可以用于電阻測量，但其內(nèi)部工作電源電壓較低，在測量電氣設備絕緣電阻過程中，無法準確反映額定工作電壓或者更高電壓下電氣設備的絕緣電阻，得不到真實的絕緣電阻值。

3.2 使用絕緣電阻表檢測電氣設備短路狀況

電氣設備絕緣性能與是否短路屬于不同的概念，絕緣差不代表存在短路，短路狀況則代表存在絕緣損傷或部分部件對電路產(chǎn)生短接故障。使用絕緣電阻表進行電氣設備絕緣電阻測量，如果測量數(shù)值為零，并不能證明產(chǎn)生短路，此類型絕緣電阻表難以辨認100kΩ下數(shù)值，使用起始可渡為1MΩ、2MΩ的絕緣電阻表可讀出的電阻值在100～200kΩ。因此，要了解短路狀況，需使用萬用表歐姆檔測量。

3.3 忽略測量時間

電壓作用下絕緣材料會產(chǎn)生泄露電流，絕緣電阻反映一定直流電壓作用下，絕緣材料通過的泄露電流。在對大電容性電氣設備測量中，絕緣電阻與加壓時間也有很大關系，時間越長，電阻值越大。在對絕緣電阻施加直流電壓一定時間后，極化過程完成存在電導過程，經(jīng)過絕緣材料電流為泄露電力，對應電阻為絕緣電阻。需在結(jié)束極化過程后，才能測量到真實的絕緣電阻。

4 電氣設備絕緣電阻測量技術與方法

4.1 絕緣抽查測試法

絕緣抽查測試是在電氣設備壽命周期內(nèi)，對絕緣狀態(tài)進行驗證的測試，定期會進行抽查測量，追蹤絕緣性變化。在維修電氣設備后，也需開展絕緣抽查測試，并在測試曲線圖上做好記錄。第一步，連接兆歐表，測量各繞組對地電阻，圖表上記錄好讀數(shù)。第二，對繞組放電。第三，每六個月進行一次第一和第二步驟，最后通過分析測試圖表，對絕緣狀態(tài)做出判斷。如果在絕緣抽查測試分析中，電氣設備投入使用時絕緣狀態(tài)、絕緣受老化等因素影響、絕緣時發(fā)生故障等各方面示值低于可接受最低電阻值，則在測試曲線圖中記錄最小儀表示值。如果示值不能滿足可接受最小電阻，則需對電氣設備開展維修。

4.2 介質(zhì)吸收測試法

介質(zhì)吸收測試法是對潮濕或者污染的絕緣材料吸收特性進行絕緣電阻測試，測試周期為10min。第一步先連接兆歐表，測量各繞組導線對地電阻，各項示值高于可接受最小電阻時，將最小儀表示值記錄在介質(zhì)吸收測試圖上，第1min時間內(nèi)每10s進行一次示值記錄，然后，每10min記錄一次。第二步，對電氣設備繞組放電。最后，依據(jù)圖標確定絕緣狀況。電阻值連續(xù)增長，代表其絕緣良好。而相對恒定的電阻，則一般為絕緣層存在潮濕、破裂等問題。示值不能滿足可接受最小電阻情況下，要及時維修電氣設備。設備繞組絕緣電阻之比即為極化指數(shù)，其計算可以通過10min測量值與1min測量值比值得到。衡量絕緣狀態(tài)中，極化指數(shù)是重要指示，極化指示在1.5或以下說明存在嚴重的潮濕和污染問題。要注意不同絕緣等級，其最小可接受極化指數(shù)是不同的。

4.3 絕緣步進電壓測試法

該測試方法使用中，會通過將內(nèi)部絕緣材料電應力逐步加大的方式，測試在其他電氣設備絕緣層測試中未發(fā)現(xiàn)老化、損傷等問題，一般在兩種或兩種以上電壓下開展，比較測試結(jié)果完成測量，需在完成絕緣抽查測試后進行。首先，兆歐表要設置為500V，測量各繞組對地電阻。然后，儀表測試線需連接到最小示值繞組，并將儀表設置加大500V，60s之后記錄示值。最后，對設備繞組放電，通過分析測試圖分析絕緣狀態(tài)。干燥度良好的絕緣層，其不同電壓下絕緣電阻值基本一致。而出現(xiàn)退化的絕緣層，其測試電阻值在不同電壓下會明顯降低。

5 結(jié)語

本文介紹了幾種電氣設備絕緣電阻測量方法，在實際工作中，要注意規(guī)范使用測量技術，并注意消除被測設備附近干擾、兆歐表選擇與連接等細節(jié)，不斷提升電氣設備使用中故障預防、排除能力，確保其穩(wěn)定運行。