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

　　測量電氣設(shè)備的絕緣電阻，是檢查設(shè)備絕緣狀態(tài)簡便和基本的方法。在現(xiàn)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(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。

　　用絕緣電阻測試儀測量設(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

　　對于大容量和吸收過程較長的被試品，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(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(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試儀。

　　對水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)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(jīng)亳安表短路測得)對吸收比和極化指數(shù)測有一定的影響。測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(zhǔn)確的測量結(jié)果。

　　2.4 絕緣電阻測試儀的負(fù)載特性

　　絕緣電阻測試儀的負(fù)載特性，即被測絕緣電阻R和端電壓U的關(guān)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(fù)載特性。當(dāng)被測絕緣電阻值低時(shí)，端電壓明顯下降。

圖1-2 絕緣電阻測試儀的一般負(fù)載特性

　　2.5 選用絕緣電阻測試儀時(shí)的注意事項(xiàng)

　　a)對有介質(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(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的目的時(shí)，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(fù)載特性影響，實(shí)際端電壓并不高。用2500V絕緣電阻測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(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(jié)果影響較大時(shí)，應(yīng)盡量在空氣相對濕度較小的時(shí)段(如午后)進(jìn)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(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。

　　將絕緣電阻測試儀水平放穩(wěn)，試驗(yàn)前對絕緣電阻測試儀本身進(jìn)行檢查。發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測試儀不搖時(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試儀電源或搖動(dòng)發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測試儀在低速旋轉(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試儀停止轉(zhuǎn)動(dòng)，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(qū)動(dòng)絕緣電阻測試儀，絕緣電阻測試儀的指示應(yīng)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(shí)接上屏蔽環(huán)(見6.1)。

　　對發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測試儀保持額定轉(zhuǎn)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(jī)、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(jī)型絕緣電阻測試儀保持絕緣電阻測試儀在額定轉(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，對發(fā)電機(jī)型絕緣電阻測試儀應(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試儀停止運(yùn)轉(zhuǎn)。測試大容量設(shè)備時(shí)更要注意，防止被試品的電容在測量時(shí)所充的電荷經(jīng)絕緣電阻測試儀放電而使絕緣電阻測試儀損壞;對帶保護(hù)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(yùn)轉(zhuǎn)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(jī)型水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)絕緣電阻測試儀當(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)在空氣相對濕度不高于80%條件下進(jìn)行試驗(yàn)，在相對濕度大于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試儀屏蔽端子。屏蔽環(huán)應(yīng)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(yuǎn)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(jié)果?！　?/p>

圖1-3 測量絕緣電阻時(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)的測量結(jié)果。圖1-4為一臺發(fā)電機(jī)先測量絕緣電阻后經(jīng)歷不同的放電時(shí)間再進(jìn)行復(fù)測的結(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 某臺發(fā)電機(jī)經(jīng)不同接地放電時(shí)間后復(fù)測絕緣電阻結(jié)果

　　對于交聯(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。

　　對三相發(fā)電機(jī)分相測量定子絕緣電阻時(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得絕緣電阻值偏低的現(xiàn)象。

　　4.3 感應(yīng)電壓的影響

　　測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試儀使測量無法進(jìn)行。

　　測量變電所、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)對安全和試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

　　雷電活動(dòng)對架空線路有影響時(shí)不可進(jìn)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(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，可在不同溫度下測量絕緣電阻值，從而求出其溫度換算系數(shù)。

　　4.5 測量結(jié)果的判斷

　　絕緣電阻值的測量是常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目中基本的項(xiàng)目。根據(jù)測得的絕緣電阻值，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)，除對少數(shù)結(jié)構(gòu)比較簡單和部分低電壓設(shè)備規(guī)定了Z低值外，對多數(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)對被試品各部位分別進(jìn)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(yàn)

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