絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理課件

絕緣電阻和吸收比試驗(yàn)絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理第一節(jié)測(cè)量絕緣電阻和吸收比的原理

電力設(shè)備中的絕緣材料（電介質(zhì)）是不導(dǎo)電的物質(zhì)，但并不是絕對(duì)的不導(dǎo)電。在直流電壓作用下，電介質(zhì)中有微弱的電流流過(guò)。根據(jù)電介質(zhì)材料的性質(zhì)、構(gòu)成及結(jié)構(gòu)等的不同，這部分電流可視為由三部分電流構(gòu)成絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

i1為電容電流。直流電壓作用到絕緣材料上，加壓瞬間相當(dāng)于給電容充電。這部分隨時(shí)間較快衰減的電容電流與絕緣材料的電容量的外加電壓有關(guān)，它對(duì)時(shí)間的變化曲線如圖2-1（c）i1

曲線所示。其電流回路在等值電路見(jiàn)圖2-1（b)中用一個(gè)純電容C1表示。

i2為吸收電流。不均勻介質(zhì)中吸收電流由緩慢極化和夾層式極化產(chǎn)生，即在直流電壓加上的瞬間，介質(zhì)上的電壓按電容分布，而電壓穩(wěn)定后介質(zhì)上的電壓按電阻公布；由于不同介質(zhì)的電容與電阻不成比例，因此在加上直流電壓瞬間到穩(wěn)定這一過(guò)程中，介質(zhì)上電荷要重新分配，重新分配的電荷在回路中形成電流。其電流回路在等值電路中用一個(gè)電容C和電阻r串聯(lián)表示。吸收電流隨時(shí)間衰減的快慢與介質(zhì)電容量大小有很大的關(guān)系，如圖2－1（C）i2

曲線所示。

i3為泄漏電流。電介質(zhì)中有極少數(shù)束縛很弱的或自由的離子，當(dāng)介質(zhì)在直流電壓作用下，正負(fù)離子就分別向兩極移動(dòng)而形成電流，稱為泄漏電流或傳導(dǎo)電流。這部分電流是由介質(zhì)的電導(dǎo)引起的，是一個(gè)恒定的電流，如圖2－1（C）i3曲線所示。當(dāng)電流回路在等值電路2-1（b)中用一個(gè)純電阻R表示。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理(a)試驗(yàn)接線圖(b)不均勻介質(zhì)值電路圖(c)吸收電流示意圖絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理三個(gè)電流加起來(lái)，即i=i1+i2+i3，可得到在直流電壓作用下流過(guò)絕緣介質(zhì)的總電流i

隨時(shí)間變化的曲線，通常稱為吸收曲線，如圖2－1（C）i曲線所示。從吸收曲線可以看出，電容電流i1和吸收電流i2

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后趨近于零，因此

i趨近于i3

。所謂絕緣電阻就是指加于試品上的直流電壓與流過(guò)試品的泄漏電流之比，即R＝U/i3式中U――加于試品兩端的電壓，V;

i3――對(duì)應(yīng)于電壓U，試品中的泄漏電流，A;R――試品的絕緣電阻，MΩ;絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

由于電容電流和吸收電流經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后趨于零，因此在用絕緣電阻表（又稱兆歐表、搖表）進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量時(shí)，必須等到絕緣電阻表指示穩(wěn)定后才能讀數(shù)。對(duì)電容量較小的一般試品，通常認(rèn)為搖1min后，泄漏電流趨于穩(wěn)定（即電容電流、吸收電流趨于零）。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

由于i3

的大小取決于絕緣材料的狀況，當(dāng)介質(zhì)受潮、老化、表面臟污或有其他缺陷（如有裂縫、灰化、氣泡等）時(shí)，R降低，i3

會(huì)增大。因此測(cè)量絕緣電阻是了解電力設(shè)備絕緣的最簡(jiǎn)便常用的手段之一絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理由于流過(guò)絕緣介質(zhì)的電流有表面電流和體積電流之分，所以絕緣電阻也有體積絕緣電阻和表面絕緣電阻之分。我們真正關(guān)心的是體積絕緣電阻。當(dāng)絕緣受潮或有其他貫通性缺陷時(shí)，體積絕緣電阻降低。因此體積絕緣電阻的大小標(biāo)志著絕緣介質(zhì)內(nèi)部絕緣的優(yōu)劣。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，當(dāng)測(cè)量得到的試品絕緣電阻低時(shí)，應(yīng)采取屏蔽措施，排除表面絕緣電阻的影響，以便測(cè)得真實(shí)準(zhǔn)確的體積絕緣電阻值。對(duì)大容量試品（如變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜），《規(guī)程》除要求測(cè)量其絕緣電阻外，還要求測(cè)量吸收比或/和極化指數(shù)。大容量試品的吸收曲線隨時(shí)間衰減較慢，其中尤其是吸收電流隨時(shí)間衰減較慢，有的可達(dá)數(shù)十分鐘。常把60s的絕緣電阻與15s的絕緣電阻之比稱為吸收比K，即

K=R60/R50=(U/i60s)/(U/i15s)=i15s/i60s絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理絕緣受潮劣化時(shí)，泄漏電流i3比15s時(shí)的電容電流和吸收電流之和（i1+i2

）15s增加得快，趨近于1；絕緣良好時(shí)，i3

很小，i2相對(duì)較大，則>1。這就是說(shuō)，吸收比的數(shù)據(jù)與絕緣狀況有很大關(guān)系。而且K是一個(gè)比值，與絕緣結(jié)構(gòu)的幾何尺寸無(wú)關(guān)，易于比較

.為便于分析理解，我們分析極端情況。時(shí)間t＝15s，與t＝∞時(shí)的絕緣電阻之比，即

絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

由于無(wú)法測(cè)量R∞，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測(cè)量吸收比K，一般認(rèn)為當(dāng)K=R60S/R15S≥1.3～1.5時(shí)絕緣是良好的。這一數(shù)據(jù)對(duì)分析35~110KV變壓器，大中型容量發(fā)電機(jī)是有效的。近年來(lái)，隨著電力設(shè)備電壓等級(jí)的提高，發(fā)現(xiàn)用吸收比K判斷大容量變壓器有很多的誤判斷現(xiàn)象。如西北某供電局90000KVA以上的15臺(tái)變壓器，在132次吸收比測(cè)量結(jié)果中，有76次小于1.3，占58%。上述變壓器油的試驗(yàn)及其他試驗(yàn)均未發(fā)現(xiàn)異常，且運(yùn)行一直正常。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因很多，其中一條是由大容量的吸收電流衰減時(shí)間長(zhǎng)，吸收比K反映不了絕緣吸收現(xiàn)象的整體，僅反映吸收現(xiàn)象的局部，而且與絕緣結(jié)構(gòu)、油質(zhì)、溫度等有很大關(guān)系絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

為克服這種測(cè)量吸收比可能產(chǎn)生的誤判斷，常采用對(duì)吸收比小于1.3的試品測(cè)量其10min與1min的絕緣電阻之比，即用測(cè)量極化指數(shù)P的方法來(lái)判斷絕緣優(yōu)劣。如《規(guī)程》要求，電力變壓器極化指數(shù)不低于1.5絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理常見(jiàn)的絕緣電阻表根據(jù)電壓等級(jí)有：500、1000、2500、5000V等幾種；從使用形式上分：手搖式、電動(dòng)式常用的絕緣電阻表是:1000、2500、5000V絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理兆歐表（搖表）的工作原理

主要結(jié)構(gòu)：比率型磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)、手搖直流發(fā)電機(jī)。

測(cè)量原理：當(dāng)U一定時(shí)，繞組L1、L2中分別流過(guò)電流I1與I2，產(chǎn)生兩個(gè)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1、M2。

當(dāng)兩力矩平衡時(shí)，表針指示被測(cè)電阻值。被測(cè)電阻

UG+-R1RUI2I1L1L2LRXI3G0∞絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理絕緣電阻的測(cè)量

測(cè)量方法：1.將兆歐表平穩(wěn)放置。

2.

將被測(cè)電阻接入。

3.

均勻（額定轉(zhuǎn)速）搖動(dòng)發(fā)電機(jī)。

4.

指針?lè)€(wěn)定后，讀取數(shù)值即為被測(cè)絕緣電阻值。

注意事項(xiàng)：1.測(cè)量前要進(jìn)行指針“0”、“

”位調(diào)整。

2.

要切斷被測(cè)設(shè)備的電源，并接地放電。

3.測(cè)量時(shí)，表應(yīng)遠(yuǎn)離大電流導(dǎo)體及磁場(chǎng)。

4.

手搖發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下一分鐘后讀數(shù)。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理

由于沒(méi)有彈簧游絲，所以指針沒(méi)有反作用力矩，當(dāng)繞組中沒(méi)有電流時(shí)，指針可停留在任一偏轉(zhuǎn)角α位置。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理影響絕緣電阻的因素溫度的影響濕度和設(shè)備表明臟污的影響殘余電荷的影響感應(yīng)電壓的影響絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理溫度的影響

運(yùn)行中的電力設(shè)備其溫度隨周圍環(huán)境變化，其絕緣電阻也是隨溫度而變化的。一般情況下，絕緣電阻隨溫度升高而降低。原因在于溫度升高時(shí)，絕緣介質(zhì)內(nèi)部離子、分子運(yùn)動(dòng)加劇，絕緣物內(nèi)的水分及其中含有的雜質(zhì)、鹽分等物質(zhì)也呈擴(kuò)散趨勢(shì)，使電導(dǎo)增加，絕緣電阻降低。這與導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化是不一樣的。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理溫度和電力設(shè)備表面臟污的影響電力設(shè)備周圍環(huán)境溫度的變化及空氣污染造成的表面臟污對(duì)絕緣電阻影響很大?？諝庀鄬?duì)濕度增大時(shí)，絕緣物表面吸附許多水分，使表面電導(dǎo)率增加，絕緣電阻降低。當(dāng)絕緣表面形成連通水膜時(shí)，絕緣電阻更低。如雨后測(cè)得一組220KV磁吹避雷器的絕緣電阻僅為2000MΩ；當(dāng)屏蔽掉其表面電流時(shí)，絕緣電阻為10000MΩ以上，第二天下午晴天，在表面干燥狀態(tài)下測(cè)量其緣電阻也在10000MΩ以上。電力設(shè)備的表面臟污也使設(shè)備表面電阻大大降低，絕緣電阻顯著下降。根據(jù)以上兩種情況，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量絕緣電阻時(shí)都必須有屏蔽環(huán)消除表面泄漏電流的影響或烘干、清擦干凈設(shè)備表面，以得到真實(shí)的測(cè)量值。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理殘余電荷的影響大容量設(shè)備運(yùn)行中遺留的殘余電荷或試驗(yàn)中形成的殘余電荷未完成放盡，會(huì)造成絕緣電阻偏大或偏小，引起測(cè)得的絕緣電阻不真實(shí)。殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相同時(shí)，測(cè)得的絕緣電阻將比真實(shí)增大；殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相反時(shí)，測(cè)得的絕緣電阻將比真實(shí)值減小。原因在于極性相同時(shí)，由于同性相斥，絕緣電阻表輸出較少電荷；極性相反時(shí)，絕緣電阻表要輸出更多電荷去中和殘余電荷。為消除殘余電荷的影響，測(cè)量絕緣電阻前必須充分接地放電，重復(fù)測(cè)量中也應(yīng)充分放電，大容量設(shè)備應(yīng)至少放電5min。如一大容量變壓器，充分放電后第一次測(cè)得其一個(gè)繞組的絕緣電阻為4000MΩ，第二次再測(cè)同一繞組（未充分放電），絕緣電阻為5000MΩ，充分放電10

mim后第三測(cè)量，其絕緣電阻為4000MΩ。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)中，由于帶電設(shè)備與停電設(shè)備之間的電容耦合，使得停電設(shè)備帶有一定電壓等級(jí)的感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓對(duì)絕緣電阻測(cè)量有很大影響。感應(yīng)電壓強(qiáng)烈時(shí)可能損壞絕緣電阻表或造成指針亂擺，得不到真實(shí)的測(cè)量值。如一臺(tái)兩節(jié)組成的220KV金屬氧化物避雷器，測(cè)量上下節(jié)絕緣電阻為50000MΩ，下節(jié)絕緣電阻為20000MΩ，將上節(jié)端部接地，從中部加壓測(cè)量）測(cè)量上、下節(jié)并聯(lián)絕緣電阻值），由于感應(yīng)電壓降低，測(cè)得絕緣電阻為100000MΩ。又如一個(gè)220KV電流互感器某相，高壓引線感應(yīng)電壓強(qiáng)烈，測(cè)量其一次對(duì)末屏絕緣電阻絕緣電阻時(shí)，指針在500MΩ左右擺動(dòng)；將高壓引線接地，用同一絕緣電阻測(cè)量末屏對(duì)一次及地的絕緣電阻時(shí)，絕緣電阻為2000MΩ。由此可見(jiàn)感應(yīng)電壓對(duì)絕緣電阻的影響之大。測(cè)絕緣電阻，必要時(shí)應(yīng)采取電場(chǎng)屏蔽等措施克服感應(yīng)電壓的影響。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理絕緣電阻的測(cè)試或其注意事項(xiàng)一、測(cè)試步驟試驗(yàn)前先檢查安全措施，被試品電源及一切對(duì)外連線應(yīng)拆除。被試品接地放電，大容量設(shè)備至少放電5min。勿用手直接接觸放電導(dǎo)線。根據(jù)表面臟污及潮濕情況決定是否采取表面屏蔽或者需要烘干及清擦干凈表面臟污，以消除表面臟污對(duì)絕緣電阻的影響。放穩(wěn)絕緣電阻表，檢驗(yàn)絕緣電阻表是否指“O”或“∞”。短接“L”、“E”時(shí)應(yīng)是瞬間、低速，以免損壞絕緣電阻表。將被試品測(cè)量部分接于“L”與“E”端子之間，“L”端子將高壓測(cè)量部分，“E”端子接低壓或外殼接地部分。驅(qū)動(dòng)（搖）絕緣電阻表示額定轉(zhuǎn)速（120r/min）,讀取1min時(shí)的絕緣電阻值。測(cè)量吸收比時(shí)，先驅(qū)動(dòng)（搖）絕緣電阻表示額定轉(zhuǎn)速，待指示為“”時(shí)，將“L”端子接于被試品，同時(shí)開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，讀取15s和60s時(shí)絕緣電阻值，讀數(shù)后先斷開(kāi)“L”端子與被試品連線（用絕緣柄），再停止搖動(dòng)，防止反充電損壞絕緣電阻表。試驗(yàn)完畢或重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，必須將被試品對(duì)地或兩極間充分放電，以保證人身、儀器安全和提高測(cè)量準(zhǔn)確度。記錄被試品設(shè)備銘牌、運(yùn)行編號(hào)、本體溫度、環(huán)境溫度及使用的絕緣電阻表型號(hào)。絕緣電阻及漏電流測(cè)試原理測(cè)試注意事項(xiàng)測(cè)試時(shí)，“L”與“E”端子引線不要靠在一起，并用絕緣良好的導(dǎo)線?！癓”與“E”端子不能接錯(cuò)，接錯(cuò)會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。由于絕緣電阻表“L”端子連接的部件有良好的屏蔽作用，絕緣電阻表本身的泄漏電流影響可以排除。測(cè)得的絕緣電阻過(guò)低時(shí)應(yīng)分析的原因，排除環(huán)境溫度、濕度、表面臟污、感應(yīng)電壓等的影響。能分解試驗(yàn)的盡量分解試驗(yàn),找出絕緣電阻最低的部分.為了便于比較,每次測(cè)量同類設(shè)備最好用同型號(hào)絕緣電阻表.注意測(cè)量大容量設(shè)備的絕緣電阻時(shí),應(yīng)在搖轉(zhuǎn)時(shí)間相同之下讀數(shù).對(duì)測(cè)得的絕緣電阻可以進(jìn)行溫度換算的，應(yīng)將所測(cè)絕緣電阻值換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度下再進(jìn)行綜合分析比較；不能進(jìn)行溫度換算的，也要與同期試驗(yàn)的同類設(shè)備橫向比較。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)查明原因或輔之以其他測(cè)試手段綜合判斷。注意感應(yīng)電壓的影響。同桿雙回架空線，當(dāng)一回路帶電時(shí)，不得測(cè)量另一回路的絕緣電阻，以防感應(yīng)電壓損壞絕緣電阻表及危及人身安全。對(duì)其他感應(yīng)電壓較高的線路及設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在采取防護(hù)措施，如加屏蔽等。測(cè)量電力電容器極間絕緣電阻時(shí)，由于電力電容器電容大，吸收電流衰減時(shí)間長(zhǎng)，很難搖出其準(zhǔn)確絕緣電阻值；由于其充電電荷大，也很危險(xiǎn)。因此一般現(xiàn)場(chǎng)測(cè)