分析如何正確測(cè)試電氣設(shè)備的絕緣電阻

絕緣電阻是電氣設(shè)備、電纜及輸電線路的重要技術(shù)指標(biāo)，是保證其正常運(yùn)行的重要前提。為了避免因絕緣材料由于發(fā)熱、受潮、機(jī)械損傷、污染及老化等原因而造成漏電或短路事故的發(fā)生，必須及時(shí)和定期地測(cè)量電氣設(shè)備及電力線路的絕緣電阻，以推測(cè)其絕緣性能是否滿足使用要求，防患于未然。絕緣電阻表(簡(jiǎn)稱兆歐表)是電氣安裝和維修工作中測(cè)試絕緣電阻的最常用的儀表，本文由新勝利以兆歐表為絕緣電阻測(cè)試儀表，談?wù)勅绾握_測(cè)試電氣設(shè)備的絕緣電阻。

一、兆歐表的選型與檢查

1.兆歐表的選型

選擇兆歐表主要是根據(jù)被測(cè)對(duì)象工作電壓的高低、正常情況下絕緣電阻的大小、測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度要求、被測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和測(cè)量場(chǎng)所的具體情況等方面來(lái)挑選合適型號(hào)的兆歐表，重點(diǎn)考慮的技術(shù)參數(shù)是兆歐表的電壓規(guī)格、測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度。

(1)電壓規(guī)格選擇。電壓規(guī)格的選擇原則是：兆歐表的額定電壓(即電壓規(guī)格)應(yīng)與被測(cè)對(duì)象的工作電壓相適應(yīng)。通常要求兆歐表的電壓規(guī)格適當(dāng)?shù)馗哂诒粶y(cè)對(duì)象的工作電壓，以便在盡可能高的電壓條件下發(fā)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象絕緣的缺陷，而又不能損壞被測(cè)對(duì)象的絕緣。按常規(guī)，工作電壓在50V以下的被測(cè)電器宜選100~250V的兆歐表；工作電壓在50~100V的宜選250V的兆歐表；工作電壓在100~380V的宜選500V的兆歐表；工作電壓高于500V的宜選1000~2500V的兆歐表，工作電壓不大于380V的電力發(fā)電機(jī)宜選1000V的兆歐表；電力系統(tǒng)中的絕緣子、電纜、瓷套管、隔離開(kāi)關(guān)等高壓、超高壓器材，宜選2500~5000V的兆歐表，對(duì)于制定有絕緣測(cè)試專門規(guī)程的電氣設(shè)備及裝置，應(yīng)以專門規(guī)程為準(zhǔn)。

(2)測(cè)量范圍選擇。測(cè)量范圍的選擇原則是：兆歐表的測(cè)量范圍應(yīng)與被測(cè)對(duì)象的絕緣電阻相適應(yīng)。因?yàn)楦鞣N型號(hào)兆歐表的測(cè)量范圍相差懸殊，就上限值而言，有的不足1MΩ，有的卻高達(dá)10000MΩ，而被測(cè)對(duì)象的絕緣電阻值往往分布在零至數(shù)萬(wàn)兆歐之間的某一狹小區(qū)段，因此必須合理選擇兆歐表的測(cè)量范圍。此外，兆歐表的刻度尺是非線性的，不能讓被測(cè)值落到讀數(shù)時(shí)難以分辨的刻度值密集區(qū)。通常，測(cè)試低壓電氣設(shè)備和線路的絕緣電阻，宜選測(cè)量范圍為0~200MΩ或0~500MΩ的兆歐表；測(cè)試高壓電氣設(shè)備和線路、電纜的絕緣電阻，宜選0~2000MΩ或0~2500MΩ的兆歐表；測(cè)試電力系統(tǒng)的絕緣子、特高壓設(shè)備及電纜和瓷套管、隔離開(kāi)關(guān)等，宜選1000MΩ或5000MΩ的兆歐表。

在選擇兆歐表的測(cè)量范圍時(shí)，還要注意刻度尺上的下限值，因?yàn)橛械恼讱W表的下限值不是從0MΩ起始，如1MΩ、5MΩ等。這些下限值高的兆歐表顯然不適于測(cè)試絕緣電阻值較低的電器，如各種低壓電氣設(shè)備和電力線路等，以免其真實(shí)絕緣電阻值被兆歐表的起始值所掩蓋。

(3)準(zhǔn)確度選擇。我國(guó)生產(chǎn)的兆歐表的準(zhǔn)確度斤等級(jí)有1.0，15，25級(jí)，還有2.0，5.0，10.0，20.0等多種等級(jí)。在電氣安裝和維修工作中，最常用的是1.0和1.5級(jí)的兆歐表，常用的型號(hào)有ZC1、ZC7、ZC11、ZC13、ZC14、ZC25、ZC30、ZC42、ZC44等，這些型號(hào)的兆歐表的準(zhǔn)確度均不劣于1.5級(jí)，對(duì)于各種電氣設(shè)備、電纜、線路等器材均可滿足測(cè)試要求。

(4)其他選擇因素。對(duì)于電磁干擾較強(qiáng)的工作場(chǎng)所，宜選用指針式兆歐表；對(duì)于電容性較大的電氣設(shè)備、電力電纜、大電機(jī)、長(zhǎng)距離輸電線路等被測(cè)對(duì)象，尤其是要求測(cè)量吸收比和極化指數(shù)這兩個(gè)重要參數(shù)時(shí)，應(yīng)選用具有足夠大的輸出短路電流的兆歐表，如KD2676、KD2677、DMG2671等型號(hào)。

2.兆歐表的用前檢查

(1)檢查外觀。主要檢查項(xiàng)目為兆歐表的外殼、搖柄、表玻璃、接線柱、測(cè)試線、表針等可以直接觀察到的部位，均不得有損傷現(xiàn)象，如表殼、表玻璃、搖柄、接線柱破裂、表針變形或測(cè)試線擠傷、芯線裸露、斷線等。電子式兆歐表還應(yīng)檢查電池是否充足、各開(kāi)關(guān)和指示燈及顯示部分的功能是否有效。

(2)檢查滿度。將兆歐表的兩個(gè)接線柱L和E開(kāi)路(不接測(cè)試線)，把兆歐表置于平穩(wěn)的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄由慢到快逐漸升速至120轉(zhuǎn)/分鐘左右，此時(shí)表針應(yīng)指在無(wú)窮大(“∞”)的刻度上。

(3)檢查零點(diǎn)。把兆歐表的兩個(gè)接線柱L和E短接，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄慢慢升速，表針應(yīng)漸漸揮動(dòng)并指向零點(diǎn)(“0”)。當(dāng)表針?lè)€(wěn)定地指在零點(diǎn)后，就不要繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄。電子式兆歐表不宜采用短接L與E的方法檢查零點(diǎn)。

二、測(cè)量絕緣電阻的步驟與方法

1.測(cè)量準(zhǔn)備工作

當(dāng)被測(cè)對(duì)象接有電源時(shí)，在測(cè)量之前應(yīng)將其退出運(yùn)行狀態(tài)，切斷電源，絕對(duì)不準(zhǔn)被測(cè)對(duì)象帶電進(jìn)行測(cè)試，不然的話，非但測(cè)不準(zhǔn)絕緣電阻，還將損壞兆歐表并造成人身觸電事故及其他事故。對(duì)于斷開(kāi)電源后的被測(cè)對(duì)象，應(yīng)當(dāng)在驗(yàn)電之后將被測(cè)點(diǎn)位之間或?qū)Φ囟探舆M(jìn)行充分放電，特別是含有電容器的設(shè)備和電容量較大的設(shè)備，如大電機(jī)、長(zhǎng)電纜、大容量變壓器等，其放電時(shí)間更需要長(zhǎng)些，一般要二至三分鐘的時(shí)間，必要時(shí)還應(yīng)將被測(cè)對(duì)象的被測(cè)點(diǎn)及相關(guān)部位短路一段時(shí)間后再打開(kāi)，等待一段時(shí)間后再短路，如此重復(fù)數(shù)次，直至確認(rèn)不存在剩余電荷時(shí)，方可進(jìn)行測(cè)量。有的被測(cè)對(duì)象雖然沒(méi)有直接與電源相關(guān)，但如果它的內(nèi)部或附近存在帶高壓的、大電流的導(dǎo)體或可輻射電磁場(chǎng)信號(hào)等因素時(shí)，也必須消除這類影響因素?？傊?，只有在被測(cè)對(duì)象自身不帶電又不可能受到其他電源感應(yīng)而帶電的情況下，才能進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量，以保障人員和儀表的安全及測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確。

為確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)量部分必須進(jìn)行清潔處理，如被測(cè)點(diǎn)位附近、被測(cè)物表面均應(yīng)擦拭干凈，不得有污垢或水汽，以免因其漏電因素而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。對(duì)于被測(cè)對(duì)象上連接測(cè)試線的測(cè)試點(diǎn)，也要求干凈清潔，應(yīng)消除一切積塵、油污和銹跡，減小接觸電阻，保證電接觸的可靠性。

2.接線規(guī)則

兆歐表上的三個(gè)端鈕“L”(線路)、“E”(地線)和“G”(屏蔽)與被測(cè)對(duì)象之間應(yīng)當(dāng)正確地進(jìn)行連接，不可隨意顛倒，否則將給測(cè)量帶來(lái)很大的誤差，甚至造成無(wú)法測(cè)量。通常，“L”端連接被測(cè)對(duì)象的高電位(導(dǎo)電工作部分)，“E”端連接被測(cè)對(duì)象的外殼或低電位，“G”端連接被測(cè)對(duì)象的保護(hù)遮蔽部分或其他不參加測(cè)量的部分。

當(dāng)測(cè)量電氣設(shè)備或電力線路的對(duì)地絕緣電阻時(shí)，“L”端應(yīng)連接被測(cè)對(duì)象的導(dǎo)電工作部分，“E”端連接其外殼或地線，以避免由于大地雜散電流帶來(lái)的影響。例如測(cè)量電動(dòng)機(jī)的對(duì)地絕緣電阻時(shí)，可將“L”端連接到電動(dòng)機(jī)的接線端子上，把“E”端連接到電動(dòng)機(jī)的外殼上；測(cè)量電力線路的對(duì)地絕緣電阻時(shí)，“L”端連接被測(cè)線路的導(dǎo)體，“E”端連接地線。

當(dāng)被測(cè)絕緣體的表面不十分干凈、濕度較大等不利因素顯著時(shí)，其表面漏電流有可能較大，它將使測(cè)試結(jié)果受到嚴(yán)重的歪曲。為了排除表面電流的影響，必須將被測(cè)對(duì)象的屏蔽層或不須測(cè)試的部分與“G”端連接起來(lái)，這樣漏電流就經(jīng)由“G”端直接流回兆歐表內(nèi)發(fā)電機(jī)的負(fù)端形成回路，這就從根本上消除了表面漏電流的影響。例如測(cè)試同軸電纜的絕緣電阻時(shí)，為消除電纜絕緣層表面漏電所引起的測(cè)試誤差，應(yīng)當(dāng)把“L”端連接電纜的芯線導(dǎo)體，“E”端連接電纜屏蔽層(金屬編織網(wǎng)、金屬箔或金屬管)，“G”端纏繞在電纜的內(nèi)層絕緣(如實(shí)芯PE、藕芯PE)上。

對(duì)于三相四線電力電纜的測(cè)量，如U相對(duì)V相、W相、N線及外殼絕緣電阻的測(cè)量，應(yīng)把“L”端連接U相的導(dǎo)線，將V相、W相、N線與電纜外殼用裸導(dǎo)線連接后，再與“E”端連接，在U相絕緣層外表面上用裸導(dǎo)線纏繞數(shù)圈后，連接“G”端。照此接法測(cè)量完U相，并將電纜放電之后，再按此方法步驟測(cè)量V相、W相、N線對(duì)地的絕緣電阻。

對(duì)于電力變壓器(如油浸自冷式)絕緣電阻的測(cè)量，首先將變壓器的高壓接線端子A、B、C和低壓接線端子a、b、c、N用裸銅線分別短接，再將變壓器高、低壓瓷套管擦拭干凈，然后用裸銅線在每個(gè)瓷套管的瓷裙上繞2~3圈，最后將高、低壓瓷套管上的導(dǎo)線分別連接起來(lái)。當(dāng)測(cè)量高壓繞組對(duì)低壓繞組及外殼的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)將“L”端連接變壓器高壓繞組，“E”端連接低壓繞組及外殼，“G”端連接高壓瓷套管上的導(dǎo)線；測(cè)量低壓繞組對(duì)高壓繞組及外殼的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)將“L”端連接變壓器低壓繞組，“E”端連接高壓繞組及外殼，“G”端子連接低壓瓷套管上的導(dǎo)線。

3.搖測(cè)與讀數(shù)

把兆歐表置于水平且穩(wěn)固的地方，對(duì)于手搖式兆歐表，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄由慢漸快達(dá)到并保持120轉(zhuǎn)/分鐘的速度，允許有±20%的變化范圍，但切忌忽快忽慢，否則表針會(huì)搖擺不定。對(duì)于普通電器的測(cè)量，在測(cè)量一分鐘后待指針指示穩(wěn)定或顯示的數(shù)字基本上不再跳變時(shí)，即可從刻度尺或顯示屏上讀出被測(cè)對(duì)象的絕緣電阻值。對(duì)于大電容量被測(cè)對(duì)象，應(yīng)使搖柄的轉(zhuǎn)速

盡可能地保持穩(wěn)定，使指針盡量減小擺幅，無(wú)論何種兆歐表，正確的結(jié)果應(yīng)該在測(cè)量一至三分鐘之后，而且表針或顯示的數(shù)字的確穩(wěn)定不變時(shí)的讀數(shù)為準(zhǔn)。

由于測(cè)試過(guò)程受被測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、絕緣材料的成分、泄漏電流各組分的比例關(guān)系、測(cè)試環(huán)境等諸多復(fù)雜因素的影響，所以，為確保絕緣電阻測(cè)試結(jié)果的可靠性，能重復(fù)測(cè)量?jī)纱我陨稀?/p>

三、測(cè)試注意事項(xiàng)

1.兆歐表在搖測(cè)時(shí)放置的地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離通過(guò)有大電流的導(dǎo)體和永磁物體，以及具有高、中、低頻信號(hào)電磁輻射的線路或裝置附近，要最大限度地避免各種電、磁場(chǎng)因素對(duì)測(cè)量工作的干擾。

2.連接兆歐表端鈕至被測(cè)對(duì)象之間的測(cè)試線必須選用絕緣良好的單根銅芯軟導(dǎo)線，不得使用雙股絞合線或平行線，即使是兩根單股線，也不能讓其接觸或絞纏在一起，兩條測(cè)試線的長(zhǎng)度根據(jù)需要而適當(dāng)選定，原則上宜短不宜長(zhǎng)，兩條線分開(kāi)單獨(dú)連接。測(cè)試線不能搭放在被測(cè)設(shè)備、其他金屬物體或線路上，也不能拖置于地面上，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中人和身體的其他部位均不得接觸測(cè)試線路被測(cè)對(duì)象的有關(guān)部位，因?yàn)闇y(cè)試線的絕緣缺陷、兩根導(dǎo)線間距很近時(shí)或通過(guò)其他導(dǎo)電物體相互耦合時(shí)形成的等效并聯(lián)電阻作用，以及測(cè)試線對(duì)地面的耦合與泄漏作用等，都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定程度的影響。

3.當(dāng)測(cè)量場(chǎng)所及附近發(fā)生雷電時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即拆除兆歐表和測(cè)試線，停止測(cè)試工作，防止雷電通過(guò)直擊、感應(yīng)和傳導(dǎo)等途徑危及人員和儀表的安全。

4.在搖測(cè)與讀數(shù)的過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)指針已經(jīng)指在零刻度處，表明被測(cè)對(duì)象存在短路現(xiàn)象，應(yīng)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，以防兆歐表內(nèi)部的動(dòng)圈因過(guò)熱而損壞。

5.在兆歐表沒(méi)有停止轉(zhuǎn)動(dòng)或被測(cè)對(duì)象沒(méi)有放電之前，不能用手觸及被測(cè)部分或與之相關(guān)的部分，也不能觸及兆歐表接線端鈕金屬部分，以免遭到電擊。

6.在測(cè)量大電容量電氣設(shè)備及電力線路的絕緣電阻完成讀取數(shù)值之時(shí)，不要當(dāng)即停止兆歐表?yè)u柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)首先小心地取下測(cè)試線后，然后再停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，旨在為了防止被測(cè)對(duì)象向測(cè)量電路放電而損壞兆歐表。當(dāng)拆去兆歐表之后，因被測(cè)對(duì)象被兆歐表的高壓充電而儲(chǔ)存著一定的電量，并顯示出很高的電壓，可能會(huì)造成人身觸電事故或損壞其他設(shè)備，故必須采取適當(dāng)?shù)姆椒?，?duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行充分的放電。

7.用兆歐表測(cè)量高壓設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，必須有兩個(gè)人分工承擔(dān)，其中一人帶絕緣手套、持絕緣桿負(fù)責(zé)在被測(cè)對(duì)象上搭接與分離“L”端測(cè)試線，另一人掌握兆歐表并記取測(cè)量結(jié)果。兆歐表的操作與“L”端測(cè)試線的操作應(yīng)遵循“先搖后接，先拆后停”的原則。

8．對(duì)于測(cè)量出的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)把影響絕緣電阻測(cè)量的主要因素考慮進(jìn)去進(jìn)行綜合的全面的分析，如測(cè)量環(huán)境中溫度和濕度差異較大所產(chǎn)生的影響；重復(fù)測(cè)試時(shí)殘余電荷的影響；絕緣材料可吸收電流對(duì)測(cè)試時(shí)間的影響；被測(cè)對(duì)象關(guān)鍵部位清潔程度的影響；兆歐表的性能以及接線方式與操作方法的影響等。

以上的分析和電氣技術(shù)與計(jì)量工程中大量的生產(chǎn)實(shí)踐都證明，只有合理地選用兆歐表，在使用前對(duì)其做好檢查工作，并采取正確的測(cè)試方法，才能測(cè)得真實(shí)、可靠的絕緣電阻值，進(jìn)而對(duì)被測(cè)對(duì)象的絕緣狀況做出準(zhǔn)確的判斷，以確定其絕緣性能的變化、能否正常運(yùn)行，以及能否承受耐壓試驗(yàn)等，并確保測(cè)量人員和儀表的安全。