高絕緣電阻測量及泄露電流測量方法

簡單而常用的非破壞性試驗方法是測量被試品的絕緣電阻。

當直流電壓作用于任何介質上時，通過它的電流可包含三部分；泄漏電流、電容電流(衰減較快)和吸收電流，后兩部分是與時間有關的，故隨加壓的時間增長而減小，并在相當的時間后趨于零。此時總的電流便趨于穩定值，這個穩定的電流值就是泄漏電流。

通常，電氣設備的絕緣都是多層的。例如：電機絕緣所用的云母帶(用粘合漆將云母片貼在紙帶或綢帶上制成)；電纜、變壓器等的絕緣中使用的油浸紙；有的電纜和套管中用的膠和紙等。這些多層介質的絕緣體，在外施直流電壓下，就有前述的吸收現象，即電流逐漸減小而趨于某一恒定值（泄漏電流)。圖3-1中的曲線1即為這一電流隨時間變化的曲線。因為通過介質的電流與介質電阻的測量值成反比，故可用曲線2表示介質加電壓后，其電阻的測量值與時間的關系曲線。如被試品絕緣狀況愈好，吸收過程進行得愈慢，吸收現象便愈明顯。如被試品受潮嚴重，或其中有集中性的導電通道，由于絕緣電阻顯著降低，泄漏電流增大，吸收過程快，如圖3-1中曲線3所示。這樣，流過絕緣的電流便迅速地變為一較大的泄漏電流。因此，可根據被試品電流的變化情況來判斷被試品絕緣狀況。

二、絕緣電阻和吸收比的測量方法

1. 絕緣電陽和吸收比

一般在絕緣預防性試驗中，為方便計算，不是直接去測量電流大小，而是用絕緣電阻表去測量絕緣電阻的變化。由于絕緣電阻表內直流電壓是一定的，故絕緣電阻與電流成反比。

當被試品絕緣中存在貫穿的集中性缺陷時，反映泄漏電流的絕緣電阻明顯下降，在用絕緣電阻表檢查時便可發現。例如：變電站中用的針式支持絕緣子，最常見的缺陷是瓷質開裂，開裂后絕緣電阻明顯下降，就可用絕緣電阻表檢測出來。

但對許多電氣設備，例如發電機的絕緣電阻往往變動甚大，它和被試品的體積、尺寸，空氣狀況等有關，往往難以給出一定的絕緣電阻判斷標準。通常是把處于同一運行條件下不同相的絕緣電阻進行比較，或是把這一次測量的絕緣電陰和過去對它曾測得的絕緣電阻值進行比較來發現問題。

對于電容量較大的設備，如電機、變壓器、電容器等，可利用吸收現象來測量它們的絕緣電阻(即絕緣電阻的測量值)隨時間的變化，以判斷絕緣狀況。吸收試驗反映B級絕緣和B級浸膠絕緣的局部缺陷和受潮程度比較靈敏。例如，發電機定子絕緣的吸收現象是十分明顯的，通常用吸收比來表示

即60s(秒)時絕緣電阻表的讀數與15s(秒)時讀數之比。

由于K值是兩個絕緣電阻之比值，故與設備尺寸無關，可有利于反映絕緣狀態，例如：對于干燥的B級絕緣的發電機定子繞組，在10～30℃時吸收比遠大于1.3；若受潮嚴重，則絕緣的電阻值顯著降低，傳導電流增加，吸收電流衰減迅速，使R₆₀與R₁₅之比大大下降，K≈1。如K＜1.3，則可判斷為絕緣可能受潮。

當絕緣有嚴重集中性缺陷時，K值也可反映出來。 例如當發電機定子絕緣局部發生裂紋；變壓器絕緣紙板、支架、線圈上沉積有油泥時，形成了局部性傳導電流較大的通道，于是K值便大為降低而近于1。對于大型電機或大型電力變壓器及電容器等，由于吸收現象特別顯著，在60s時測得的絕緣電阻仍會受吸收電流的影響，這時應采用極化指數P₁作為衡量指標，是指同一次試驗中，10min時的絕緣電阻與1min時的絕緣電阻值之比。DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》規程規定，絕緣良好時，極化指數P₁一般不小于1.5。

需要注意的是：有時當某些集中性缺陷雖已發展得很嚴重，以致在耐壓試驗中被擊穿，但耐壓試驗前測出的絕緣電阻值和吸收比均很高，這是因為這些缺陷雖然嚴重，但還沒有貫穿的緣故。因此，只憑絕緣電阻的測量來判斷絕緣狀況是不可靠的，但它畢竟是一種簡單而有一定效果的方法，故使用十分普遍。

2.絕緣電阻表的工作原理和接線

通常使用的絕緣電阻表接線如圖3-2所示。絕緣電阻表由兩部分組成：①直流電源，由手搖(或電動)直流發電機構成；②測量機構，主要由一對磁極和兩個線圈構成。絕緣電阻表有三個端子：線路端子L，接地端子E和屏蔽端子G，被試絕緣接于L與E間。

電壓線圈1與電流線圈2繞向相反，并可帶動指針旋轉。由于沒有彈簧游絲，故無反作用力矩。當線圈中無電流通過時，指針可取任一位置

測量時，搖動手搖發電機（轉違約120轉/min)，當線圈1中通過電流I₁時，產生力矩M₁作用于線圈1上。同樣有I₂時便有力矩M₂作用于線圈2上。

圖3-3為絕緣電阻表測量電瓷試品時的情況。被試品兩端接在絕緣電阻表L和E兩個端子上，在岸近電極L附近的被試品上用銅線繞幾匝作為屏蔽電極 P，將其接至絕緣電用表的屏破端子G上。從絕緣電阻表電源正極E出發經過試品內部到絕緣電阻表端子L的體積泄漏電流i₁將流經電流線圈2而回到電源負極（參看圖3-2）。而從正極出發經被試品表面的泄電流i₂，則由屏蔽電極經屏蔽端子G直接流回電源負極。同樣，絕緣電阻表接線端子E與L間的泄漏電流i₃也將直接經屏蔽端子G到電源負極。I₂、i₃不流過電流線圖2，也就不會影響絕緣電阻表的讀數。

常用絕緣電阻表的額定電壓有500、1000、2500、5000V等幾種；通常額定電壓為1kV及以上的電氣設備要選用2500V或5000V的絕緣電阻表，額定電壓為1000V以下的電氣設備用500V或1000V的絕緣電阻表。

目前現場已廣泛采用數字式絕緣電阻表，它采用整流電源，試驗人員可根據需要選擇電壓量程，當在被試品絕緣上施加電壓時，取被試品電壓、電流信號經A/D轉換，簡單數值計算，用液晶數顯方式給出結果。

3測量注意事項

(1)試驗前應將被試品接地放電一定時間：

(2)高壓測試連接線應盡量保持架空，需使用支撐時，要確認支撐物的絕緣對被試品絕緣測試結果的影響極小。

(3)選合適的絕緣電阻表。根據被試品的電壓等級選擇。

(4)測量吸收比和極化指數時，應待電源電壓達穩定后再接入被試品，并開始計時。

(5)對電容值大的試品，試驗完后，應在保持絕緣電阻表電源電壓的條件下，先斷開L端子與被試品的連線，再停止搖表。

(6)變壓器、電機試驗時，被測繞組首尾短接，再接到L端子。非被試繞組也要短路接地，這樣做可避免非被試繞組中剩余電荷的影響，且可測被試繞組與非被試繞組及地的絕緣出阻。另測量順序對結果也有影響，所以每次做試驗時，應按照相同的順序試驗。

(7)記錄試驗時的溫度、濕度。

4. 影響測試結果的主要因素

(1)溫度、濕度及表面臟污的影響。溫度對絕緣電阻的影有很大，當溫度增加時，絕緣電阻值將按指數規律下，為了比較測量結果，最好能在相近的溫度下進行測量。否則應按式(3 3)將測量結果換算成同一溫度下的數值

式中：R₁、R₂為溫度t₁、t₂時的絕緣電阻值：

濕度主要影響絕緣表面泄漏電流，由于絕緣表面吸附潮氣，形成水膜，使絕緣電阻降低，此外，由于某些絕緣材料的毛細管作用，在濕度大的情況下，會吸收一些水分，導致電導增加，絕緣電阻下降。

電氣設備絕緣表面的臟污會使表面的絕緣電阻下降，從而造成整體絕緣電阻的明顯降低。 (2)放電時間及感應電壓的影響。每進行一次高壓試驗，都應將試品充分放電。這是因為

試驗后，尤其是直流試驗，由于剩余電荷的存在，使充電電流和吸收電流比前一次測量時小，造成吸收比減小而絕緣電阻增大，容易引起誤判斷。

此外，由于帶電設備和停電設備間的電容耦合，使得被試設備上存在感應電壓，這在500kV設備試驗時表現尤其突出，會造成指針不穩定，擺動，感應電壓強烈時甚至會損壞絕緣電阻表，得不到真實的數值，為此必要時要采取電場屏蔽等措施。

(3)為便于比較，每次測景最好用型號相同的絕緣電阻表。以消除因表的負載特性不同帶來的誤差。

5.測量結果的分析判斷

對測得的絕緣電陽進行分析才能掌握設備的絕緣狀態，一般來說，絕緣電阻應不小于某一容許值，并且換算到同一溫度下，與歷史數據(出廠試驗、交接試驗、歷次預防性試驗、大修前后和耐壓前后)比較，與同型設備、同一設備相間比較，結果均不應有明顯的降低或較大的差異，否則應查明原因。對較大電容量的設備如電纜、發電機、變壓器等絕緣狀況的分析，除以絕緣電陽值的大小和變化趨勢為依據外，吸收比和極化指數是主要的判據，如有明顯的下降，說明絕緣劣化。

第二節泄漏電流的試驗

泄漏電流試驗與絕緣電阻測量原理相同，只是前者在更高電壓下進行(高于10kV)，由于在升壓過程中便于監測泄漏電流值，因而易于發現集中性缺陷。

泄漏試驗需由直流高壓設備供電，用微安表測量泄漏電流值。高壓設備絕緣試驗所用的直流高壓是利用交流高壓經整流得到。以前多用高壓整流管，其平均工作電流較小、燈絲變壓器需高絕緣并有較強的放射線、影響工作人員健康，現已被高壓硅堆所取代。硅堆使用簡便，體積小，堅固耐用，且整流電流較大，圖3-4為發電機絕緣泄漏試驗的一些典型曲線，對良好的絕緣，泄漏電流隨試驗電壓U成直線上升，且值較?。ㄇ€1），當絕緣受潮時，電流數值如曲線2所示。如絕緣中有集中性缺陷，則泄漏值在超過一定試驗電壓時將劇烈增加（曲線3）.缺陷愈嚴重，泄漏值發生劇增的試驗電壓值愈低（曲線4）。此時設備在運行中有擊穿的危險。

一、試驗接線

泄漏電流試驗所用接線如圖3-5所示。當用圖3-5(a)接線時，其接線的優點是讀數方便安全。但由于回路的高壓引線等對地的雜散電流(泄流、電暈等電流I_g)以及高壓試驗變壓器對地的泄漏電流等都經微安表，使讀數中包含被試品絕緣內部泄漏電流以外的電流，造成測量誤差。這可以利用接入被試品前后的兩次讀數之差求得泄漏電流，但其誤差也往往較大。因此，在實際測量中，如被試品一端不直接接地，則微安表可接在被試品與地之間，如圖3-5(b)所示，則上述誤差即可消除。如被試品一端已接地，則可采用圖3-6所示的試驗接線，將微安表接在高壓端。為了避免高壓引線的電暈電流等經過微安表，可采用屏蔽的方法，使微安表處于屏蔽罩內，并用屏蔽線將微安表接到被試品的高壓端，如圖中虛線所示。 

二、微安表的保護

被試品在試驗中可能出現放電以致擊穿，為防止大電流流過微安表，試驗回路中還必須對微安表進行保護。一般多采用與微安表并聯一開關的辦法將微安表短路，當讀數時把開關打開。

常用的保護接線如圖3-7所示，保護電阻R用來產生電壓，使流過微安表的電流達到一定值時放電管F動作。并聯電容器C為濾波電容，用以減少微安表的擺動，還可使放電管兩端電壓上升陡度降低。電容器和放電管用來分流試品擊穿時的短路電流，電容器可以提供高頻電流支路，通常C＞1μF。

三、測量時的注意事項

(1)微安表接于高壓測時，絕緣支柱應牢固可靠，防止搖擺傾倒。

(2)試驗設備的布置要緊湊，連線要短，既要安全，又便于操作，對地要有足夠的距離，接地線應牢固可靠。

(3)被試品表面擦拭干凈，并加屏蔽。

  (4)能分相試的被試品應分相試驗，非試驗相應短路接地。

(5)試驗電容量小的被試品應加穩壓電容。

(6)試驗時微安表必須進行保護：

(7)試驗結束后，應對被試品進行充分放電。

四、影響因素

(1)高壓連接導線對地泄漏電流的影響?？捎迷黾訉Ь€直徑、縮短導線、增加對地距離等措施以減小對測量結果的影響。

(2)空氣濕度對表面泄漏電流的影響。試驗前將被試品表面擦試干凈，并應用屏蔽電極以降低表面泄漏電流的影響。

(3)溫度的影響。溫度對試驗的影響極為顯著，因此，對所測的泄漏電流值應換算至相同溫度才能進行比較。

(4)殘余電荷的影響。殘余電荷直接影響泄漏電流值，因此，試驗前必須對被試品進行充分放電。

五、測量結果的分析判斷

現行標準中對泄漏電流有規定的設備，應按是否符合規定值來判斷，對標準中無明確規定的設備，應將測得的泄漏電流值換算到同一溫度下與歷次試驗結果進行比較，同一設備的各相間相互比較、同類設備之間相互比較，視其變化來分析判斷。對于重要設備(如主變壓器、發電機等)，可繪出電流隨電壓變化的關系曲線進行分析。