《城市軌道交通電氣設(shè)備測(cè)試（第2版）》 課件3.1絕緣電阻及吸收比的測(cè)量

《高電壓檢測(cè)項(xiàng)目》絕緣電阻及吸收比的測(cè)量目錄01絕緣電阻概述02絕緣電阻測(cè)量方法03絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)04絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的判定01絕緣電阻概述絕緣電阻概述1.1物理現(xiàn)象

在對(duì)絕緣施加直流電壓時(shí)，流過(guò)絕緣介質(zhì)的電流隨著時(shí)間的增加而逐漸減小，并逐漸趨于穩(wěn)定值，如圖3-1所示。這個(gè)電流是三種電流之和，它們分別為位移電流、吸收電流和泄漏電流。圖3-1電流與時(shí)間特性絕緣電阻概述1.1.1位移電流：是在施加電壓時(shí)，對(duì)絕緣介質(zhì)的幾何電容充電時(shí)的電流，一般在極短的時(shí)間內(nèi)衰減。當(dāng)撤去電壓時(shí)，流過(guò)和充電時(shí)相反的放電電流，同樣很快衰減。1.1.2吸收電流：是絕緣介質(zhì)在施加電壓后，由于介質(zhì)的極化、偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)等原因而產(chǎn)生的。它是隨著時(shí)間緩慢衰減的電流。1.1.3泄漏電流：是由于在絕緣介質(zhì)內(nèi)部或表面移動(dòng)的帶電粒子產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流。它一般不隨時(shí)間的改變而變化。絕緣電阻概述絕緣電阻由材料分子與雜質(zhì)分子的離解的離子數(shù)決定，它與絕緣中所含雜質(zhì)的本性有關(guān)，也和外界條件有關(guān)。一般情況下，油紙絕緣的絕緣電阻隨受潮或污染程度加大而下降，隨溫度上升而下降。在一定條件下，隨外加電壓的增加而下降，隨施加電壓時(shí)間的加長(zhǎng)而上升。充分了解絕緣電阻和這些因素的內(nèi)在聯(lián)系，就可以利用測(cè)量絕緣電阻在不同試驗(yàn)條件下的變化情況，利用一個(gè)重要的非破壞性試驗(yàn)方法，來(lái)檢測(cè)和分析絕緣或某一特定絕緣結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況。

絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測(cè)量是評(píng)價(jià)電氣設(shè)備絕緣質(zhì)量的方法之一。由于絕緣電阻測(cè)試是非破壞性試驗(yàn)，使用兆歐表，，現(xiàn)場(chǎng)使用十分方便。電氣設(shè)備的絕緣電阻測(cè)量是設(shè)備制造、安裝和運(yùn)檢過(guò)程中必不可少的預(yù)防性試驗(yàn)。如能定期進(jìn)行測(cè)量并長(zhǎng)期積累數(shù)據(jù)及其變化傾向，常能對(duì)絕緣狀況做出正確的分析判斷。絕緣電阻概述通過(guò)絕緣電阻能判斷絕緣狀況的原理是測(cè)量絕緣電阻時(shí)，其值是不斷變化的，通常所說(shuō)的絕緣電阻均指吸收電流衰減完畢后的穩(wěn)態(tài)電阻值。受潮時(shí)，絕緣電阻顯著降低，電導(dǎo)電流顯著增大，吸收電流迅速衰減。因此，絕緣電阻能揭示絕緣整體受潮、局部嚴(yán)重受潮、存在貫穿性缺陷等情況，對(duì)于某些大型被試品，用“吸收比”、“極化指數(shù)”來(lái)替代。

變壓器的絕緣電阻在某一電壓范圍內(nèi)大致為定值，但進(jìn)一步提高電壓時(shí)絕緣電阻會(huì)下降。當(dāng)絕緣介質(zhì)受潮劣化或絕緣介質(zhì)中存在局部缺陷時(shí)，在比較低的電壓下，絕緣電阻就呈現(xiàn)較低值。絕緣電阻概述2.1絕緣電阻

嚴(yán)格地講，絕緣電阻是外施電壓U除以全電流I后的值。由于電流I是隨時(shí)間變化的量，所以絕緣電阻也是隨時(shí)而變化的量，只有當(dāng)時(shí)間很長(zhǎng)、全電流I衰減到泄漏電流時(shí)絕緣電阻才達(dá)到穩(wěn)定值。這種絕緣電阻隨施加電壓時(shí)間的變化稱為介質(zhì)的吸收現(xiàn)象。絕緣電阻與施加電壓時(shí)間的關(guān)系曲線稱為介質(zhì)吸收曲線。3.1吸收比、極化指數(shù)

由于總的電流I是隨著時(shí)間的增加而逐漸衰減的，因此，試品的絕緣電阻隨著時(shí)間的增加而逐漸上升，并趨向穩(wěn)定。在開始時(shí)上升較快，以后上升速率逐漸降低。特別是試品的絕緣性能良好時(shí)，需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定值，且絕緣電阻較高。反之，如果絕緣性能不好，較大，則很快就可以達(dá)到穩(wěn)定值，且絕緣電阻較低，其電阻隨時(shí)間變化的曲線斜率可以用來(lái)說(shuō)明絕緣的狀態(tài)。絕緣電阻概述

“吸收比K”是同一次試驗(yàn)中，加壓60s時(shí)的絕緣電阻值與加壓15s時(shí)的絕緣電阻值之比，即K＝R60/R15；“極化指數(shù)PI”指10

min與1

min絕緣電阻值之比，即在同一次試驗(yàn)中，加壓10

min時(shí)的絕緣電阻值與加壓1

min時(shí)的絕緣電阻值之比。K＝R60s/R15sPI＝R600s/R60s

K恒大于1，K越大表示吸收現(xiàn)象越顯著，絕緣性能越好。一般以K≥1.3作為設(shè)備絕緣狀態(tài)良好的標(biāo)準(zhǔn)，但有些變壓器的K雖大于1.3，但絕緣電阻R值卻很低；有些K<1.3，但R值卻很高。所以應(yīng)將K值和R值結(jié)合起來(lái)考慮，才能做出比較準(zhǔn)確的判斷。一般情況下，20C時(shí)變壓器油紙絕緣的極化指數(shù)PI不應(yīng)該小于1.5。絕緣電阻概述

對(duì)極化指數(shù)有如下規(guī)定：極化指數(shù)在常溫下不低于1.5；當(dāng)R60s大于10000M時(shí)，極化指數(shù)可不做要求。預(yù)試時(shí)可不測(cè)量極化指數(shù)；吸收比不合格時(shí)增加測(cè)量極化指數(shù)，二者之一滿足要求即可?！峨姎庋b置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50150—2016）中7.0.9第4條，變壓器電壓等級(jí)為220

kV及以上且容量為120MVA及以上時(shí)，宜用5000V兆歐表測(cè)量極化指數(shù)。測(cè)得值與產(chǎn)品出廠值相比應(yīng)無(wú)明顯差別，在常溫下不小于1.3；當(dāng)R60s大于10000M時(shí)，極化指數(shù)可不做考核要求。

一般而言，對(duì)于大容量的設(shè)備，設(shè)備需要相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，才能測(cè)量出絕緣的電流變化情況，所以對(duì)于大型變壓器、套管等，需要測(cè)試K和PI，對(duì)于絕緣子、開關(guān)、電纜等，主要用絕緣電阻與出廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷絕緣狀況，可不測(cè)量K和PI。02絕緣電阻測(cè)量方法絕緣電阻測(cè)量方法2.1兆歐表的測(cè)試原理

兆歐表是用來(lái)測(cè)量被測(cè)設(shè)備的絕緣電阻和高值電阻的儀表，有手搖式和數(shù)字式兩種。手搖式兆歐表簡(jiǎn)稱搖表，由一個(gè)手搖發(fā)電機(jī)、表頭和三個(gè)接線柱組成，數(shù)字式通過(guò)電池提供直流電，都由三個(gè)接線柱，即相線端（L端）、接地端（E端）、屏蔽端（G端）組成。如圖3-2所示為10000V數(shù)字式兆歐表外觀，如圖3-3所示是數(shù)字式兆歐表。圖3-1電流與時(shí)間特性絕緣電阻測(cè)量方法圖3-210000V數(shù)字式兆歐表外觀絕緣電阻測(cè)量方法圖3-210000V數(shù)字式兆歐表外觀1—工作電源鍵（綠）；2—測(cè)試內(nèi)容選擇鍵1（紅）；3—測(cè)試內(nèi)容選擇鍵2（紅）；4—復(fù)位鍵（白）；5—高壓選擇鍵（黃）；6—LCD顯示屏；7—E端（接地）；8—G端（屏蔽）；9—L端（線路）；10—測(cè)試線（帶探頭）；11—接地線（黑）；12—充電電源插；13—充電指示燈（綠）；14—充電電源指示燈（紅）絕緣電阻測(cè)量方法

兆歐表上的接線端子E接被試品的接地端，L接高壓端，G接屏蔽端。而保護(hù)端子G的作用是使絕緣表面泄漏電流不要流過(guò)線圈，測(cè)得的絕緣體積電阻不受絕緣表面狀態(tài)的影響。

測(cè)量絕緣電阻時(shí)，一般只用L和E端，但在測(cè)量電纜對(duì)地的絕緣電阻或被測(cè)設(shè)備的泄漏電流較嚴(yán)重時(shí)，需要使用G端，將G端接屏蔽層或外殼。如圖3-4所示為測(cè)量絕緣電阻時(shí)Ｇ端和屏蔽環(huán)的接線。圖3-4測(cè)量絕緣電阻時(shí)Ｇ端和屏蔽環(huán)的接線絕緣電阻測(cè)量方法

線路接好后，機(jī)械式的搖表按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為120r/min左右時(shí)，保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，1min后讀數(shù)，并且要邊搖邊讀數(shù)，不能停下來(lái)讀數(shù)。對(duì)于數(shù)字式兆歐表，選擇后量程和測(cè)試內(nèi)容（吸收比或極化指數(shù)）后，只需要按測(cè)量鍵，儀器就會(huì)自動(dòng)加壓測(cè)量，并自動(dòng)測(cè)量出吸收比K和極化指數(shù)PI值。測(cè)量結(jié)束，要先放電，再拆線。絕緣電阻測(cè)量方法2.2電壓等級(jí)的選擇

絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）的試驗(yàn)電壓與被試品的額定工作電壓有關(guān)，又遠(yuǎn)低于被試品工作電壓。按試驗(yàn)電壓等級(jí)可分：低壓：50V、100V、250V、500V、1000V；高壓：2500V、5000V、10kV。電力設(shè)備常用的絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）電壓等級(jí)為：500V、2500V、5000V。一般規(guī)定試驗(yàn)電壓等級(jí)在2500V及以上時(shí)，才進(jìn)行試品的吸收比或極化指數(shù)的測(cè)量。如表3-1所示為絕緣電阻測(cè)試儀電壓等級(jí)的選擇。絕緣電阻測(cè)量方法表3-1絕緣電阻測(cè)試儀電壓等級(jí)的選擇被測(cè)設(shè)備工作電壓（V）選用絕緣電阻測(cè)試儀的電壓等級(jí)（V）10000以上5000（或2500）10000以下～300025003000以下～5001000500以下～100500100以下250試驗(yàn)電壓不同，試品內(nèi)部介質(zhì)松弛極化強(qiáng)度不同，試品呈現(xiàn)的絕緣電阻值也不同。但是絕緣電阻對(duì)試驗(yàn)電壓的小范圍改變并不十分敏感。03絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)3.1測(cè)量注意事項(xiàng)在絕緣電阻測(cè)量過(guò)程中，為保證測(cè)量的準(zhǔn)確和安全，應(yīng)注意以下問(wèn)題：3.1.1測(cè)量接線原則：測(cè)量端接L端，非被測(cè)端短路接地，E端也可靠接地。例如，測(cè)量三相變壓器高壓繞組絕緣電阻時(shí)，高壓繞組連接起來(lái)接兆歐表L端，低壓繞組線端分別連接在一起并接地進(jìn)行測(cè)試。如果低壓繞組線端沒有短路接地時(shí)，通過(guò)繞組的電流會(huì)影響絕緣電阻值。3.1.2高壓測(cè)試連接線應(yīng)盡量保持架空，確需使用支撐時(shí)，要保證支撐物的絕緣狀態(tài)和絕緣距離。必要時(shí)要加以確認(rèn)，以保證測(cè)量結(jié)果的可信性。3.1.3兆歐表均設(shè)有屏蔽端子G端，當(dāng)測(cè)試環(huán)境條件污穢嚴(yán)重或相對(duì)濕度較大時(shí)，被試品的外絕緣表面泄漏電流會(huì)對(duì)絕緣電阻的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。絕緣電阻一般應(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。絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)此時(shí)，應(yīng)在引出線瓷套上裝設(shè)屏蔽環(huán)（用細(xì)銅線或細(xì)熔絲緊扎1～2圈）接到兆歐表屏蔽端子。屏蔽環(huán)應(yīng)接在靠近兆歐表高壓端所接的瓷套端子，遠(yuǎn)離接地部分，以免造成兆歐表過(guò)載，使端電壓急劇降低，影響測(cè)量結(jié)果。測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄被試設(shè)備的溫度、濕度、氣象情況、試驗(yàn)日期及使用儀表型號(hào)等。3.1.4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（5

min以上）。放電應(yīng)用絕緣棒等工具進(jìn)行，不得用手碰觸放電導(dǎo)線。3.1.5用干燥清潔柔軟的布擦去除試品外絕緣表面的臟污，必要時(shí)用適當(dāng)?shù)那鍧崉┫磧簟＝^緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)3.1.6當(dāng)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)積聚的電荷沒有放凈，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)值。接地放電至少5

min以上才能得到較正確的結(jié)果。對(duì)三相發(fā)電機(jī)分相測(cè)量定子絕緣電阻時(shí)，試完第一相繞組后，也應(yīng)充分放電5

min以上，才能試驗(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。絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)3.2測(cè)試案例如表3-2、表3-3所示為某變壓器的絕緣電阻的測(cè)量判斷數(shù)據(jù)。絕緣電阻測(cè)量（MW）

溫度：20°C日期：2016.1.25

R15R60R600R60/R15R600/R60高壓側(cè)-低壓側(cè)及地976001030001260001.061.22低壓側(cè)-高壓側(cè)及地4440054700895001.231.64高壓側(cè)與低壓側(cè)-地49100712001173001.451.65表3-2#1主變絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較（1）絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)表3-3#1主變絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較（2）絕緣電阻測(cè)量（MW）

溫度：20°C日期：2016.7.15

R15R60R600R60/R15R600/R60高壓側(cè)-低壓側(cè)及地954001026501256761.081.22低壓側(cè)-高壓側(cè)及地43700556308657001.271.56高壓側(cè)-地與低壓側(cè)-地44500734501134301.651.54絕緣電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)分析如下：3.2.1數(shù)據(jù)變化不大。

本次試驗(yàn)所測(cè)到的值與歷次比較，沒有太明顯的出入，所以可以證明該變壓器的絕緣沒有出現(xiàn)明顯的缺陷，也沒有受潮，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3.2.2數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值有差異。

對(duì)比吸收比K和極化指數(shù)PI的數(shù)據(jù)，要標(biāo)準(zhǔn)要求K>1.3，PI>1.5，部分?jǐn)?shù)據(jù)未能滿足要求。數(shù)據(jù)絕緣電阻和吸收比試驗(yàn)雖然能反映變壓器的某些狀況，但是，由于它們受外界的影響較大，測(cè)得的電阻值分散性較大，沒有絕對(duì)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所以還需要做其他的預(yù)防性試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證絕緣狀況。

一般情況下采用比較法對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，可以是同類型的設(shè)備間相互比較，該設(shè)備歷次試驗(yàn)結(jié)果間的比較，也可以是大修前后的數(shù)據(jù)比較。04絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的判定絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的判定4.1判斷原則

絕緣電阻值的測(cè)量是常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目中最基本的項(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。

變壓器絕緣電阻值的測(cè)量結(jié)果與試品溫度有關(guān)，原因是在施加電壓不變的情況下，吸收電流都會(huì)隨著溫度的變化而變化，溫度上升時(shí)電流隨之增加。

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，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，結(jié)合其他試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合判斷。需要時(shí)，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。絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的判定4.2數(shù)據(jù)分析大量的試驗(yàn)證明，可根據(jù)以下幾點(diǎn)對(duì)絕緣電阻的測(cè)量進(jìn)行分析和判斷：4.2.1絕緣電阻高，吸收比較低.是絕緣良好的表現(xiàn)。為了對(duì)絕緣的狀態(tài)進(jìn)一步判斷，可采用對(duì)變壓器加溫的方式，在升溫或降溫的過(guò)程中對(duì)絕緣電阻、吸收比進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其絕緣電阻隨溫度的增高