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第一节绝缘电阻及吸收比试验
一、绝缘电阻试验使用范围
绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常用的验方法。当电气设备绝缘受潮,表面变脏,留有表面放电或击穿痕迹时,其绝缘电阻会显著下降。根据绝缘等级的不同,测试要求的区别,常采用的兆欧表输出电压有100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。由于绝缘电阻试验所施加的电压较低,对于一些集中性缺陷,即使可能是很严重的缺陷,但在测量时显示绝缘电阻仍然很大的现象,因此,绝缘电阻试验只适用于检测贯穿性缺陷和普遍性缺陷。
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二、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标
电气设备的绝缘,不能等值为单纯的电阻,其等值电路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多层的,例如电机绝缘中用的云母带,变压器等绝缘中用的油和纸,因此,在绝缘试验中测得的并不是一个纯电阻。如图4-1为双层电介质的一个简化等值电路。
图4-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线
图4-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线
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当合上开关K将直流电压U加到绝缘上后,等值电路中电流i的变化如图4-2中曲线所示,开始电流很大,以后逐渐减小,最后趋近于一个常数Ig;这个过程的快慢,与绝缘试品的电容量有关,电容量越大,持续的时间越长,甚至达数分钟或更长时间。图4-2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源“吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电荷的现象就叫做“吸收现象”。
从图4-2曲线可以看出,在绝缘电阻试验中,所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化的,只有当t=∞时,其测量值为R=R∞,但在绝缘电阻试验中,特别是电容量较大时,很难测量R∞的值,因此,在实际试验中,规程规定,只需测量60s时的绝缘电阻值,即R60S的值,当电容量特别大时,吸收现象特别明显,如大型发电机,可以采用10min时的绝缘电阻值。
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对于不均匀的绝缘试品,如果绝缘状况良好,则吸收现象明显,如果绝缘受潮严重或内部有集中性的导电通道,这一现象更为明显。工程上用“吸收比”来反映这一特性,吸收比一般用K表示,其定义为:
K = R60s / R15s (4-1)
式中 R60s为t=60s测得绝缘电阻值,R15s为t=15s时测得的绝缘电阻值。
对于电容量较大的绝缘试品,K可采用下式表示:
K = R10min / R1min (4-2)
式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值,R1min为t=1min时测得的绝缘电阻值,K在工程上称为极化指数。
当绝缘状况良好时,K值较大,其值远大于1,当绝缘受潮时,K值将变小,一般认为如K<,就可判断绝缘可能受潮。
从上面的分析可知,对电容量较小的绝缘试品,可以只测量其绝缘电阻,对于电容量较大的绝缘试品,不仅要测量其绝缘电阻,还要测量其吸收比。
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三、试验设备
工程上进行绝缘电阻试验所采用的设备为兆欧表,兆欧表有三个接线端子:线路端子(L),接地端子(E),屏蔽(或保护)端子(G),被试品接在L和E之间,G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响,其试验原理接线如图4-3所示。
在绝缘试验中,如不接屏蔽端子,测得的绝缘电阻是表面电阻和体积电阻的并联值,因为这时沿绝缘表面的泄漏电流同样流过兆欧表的测量回路。如果在表面上缠上几匝裸铜线,并接到端子G上,则绝缘表面泄漏电流不流过兆欧表的测量回路,这时测得的结果便是消除了表面泄漏电流影响的真实的体积电阻。
1-电缆金属铠装;2-电缆绝缘;3-导电芯
图4-3 绝缘电阻试验原理接线示意图
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兆欧表种类较多,根据测量对象的不同,采用的测量电压不同,如前所述。根据电压产生的方式不同,分为手摇式兆欧表和电子式兆欧表,其原理图如图4-4和4-5所示。
图4-4 手摇式兆欧表原理接线图
图4-5 电子式兆欧表原理接线图
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手摇式兆欧表采用了流比计的测量机构,仪表的读数与手摇式发电机的端电压或转速绝对值的关系不大,一般只要使得手柄的转速达到额定转速(通常为120r/min)的80%以上就