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电气|5分钟吃透绝缘测量(内含往期电气论文汇总)

 细直紧园 2018-03-03


电力百科第 37 期:绝缘测量



1 电气设备的绝缘电阻及其测试

电气设备通常选用纤维制品、云母、绝缘油、沥青、玻璃、陶瓷、高分子材料等作为绝缘材料。对于理想绝缘介质,当导体间施加电压时就不会有任何电流流过绝缘材料。但实际上所有的绝缘材料在外界电场作用下都会有极化、电导、损耗、击穿等物理特性,从而表现出导电性。即绝缘材料的绝缘是相对的,通常讲的绝缘是指导电被“限制”在允许值下的情况。为衡量绝缘材料对导电的“限制”能力引入了绝缘电阻这一概念,绝缘电阻被定义为施加于绝缘介质上的试验电压U与泄漏电流I之比。

绝缘电阻的测试,是通过给绝缘介质加上直流电压,测量介质中流过的直流电流,经过换算得到绝缘电阻,再与规定的最低限值相比较,从而判定电气设备绝缘性能的优劣。绝缘电阻的数值受介质材料、温度、湿度、绝缘介质中杂质及水分含量的影响,同时还受测试仪表、测试时间与测试手法等因素的影响。在实际运用中根据影响绝缘电阻测试的因素,找出正确的解决办法,才能使测试的绝缘电阻值符合实际情况(见表1)。






2 用兆欧表测量绝缘电阻应注意的问题

2.1  采用保护环寻找绝缘低劣部位普通携带型兆欧表的接线柱有三个:“线路”(L)、“接地”(E)和“保护”(G)。在进行一般测量时,只要把被测绝缘电阻接在L与E之间即可。若被测对象表面不干净或潮湿,为准确测量绝缘材料内部的绝缘电阻(即体积电阻),则还要接上保护环G(见图1),这是兆欧表的常见使用方法。

我们还可以利用兆欧表的保护环来寻找绕组的绝缘低劣部位。当使用兆欧表测得某一绕组的绝缘电阻低于规定值或与其他绕组相比下降得比较多时,需要进一步查明原因,这时可以利用兆欧表“保护环”端钮(G),找出故障部位,为检修提供方向。此时只要将G端钮接于非被测绕组(即空悬绕组)上,由于此时被测绕组与非被测绕组电位相同,它们之间没有电流流过,故测得的仅是被测绕组对“地”的绝缘水平。用同样的测试程序,将G端钮再接于地端,将E端钮接于非被测绕组,此时测得的绝缘电阻仅是被测绕组与非被测绕组之间的绝缘。通过这样测量可判断查找出绕组的绝缘低劣部位。

2.2 非被测试部分应短路接地

(1)电力变压器

《电力设备预防性试验规程》在对电力变压器、互感器的试验项目中规定:“在测量绕组的绝缘电阻和吸收比时,非被测试绕组均需短路接地”,即若是双线圈变压器,在测量高压绕阻对地绝缘时,低压绕组须接地;在测量低压绕组对地绝缘时,高压绕组也须接地,不得空置悬浮(不接地)。对于不同线圈的变压器,测量其绝缘电阻时的接线见表2。


(2)电力电缆

电力电缆的绝缘电阻是指电缆芯线对外皮或电缆某芯线对其他芯线及外皮间的绝缘电阻,测量时非被测试部分也应短路接地。对于测量不同芯数电缆的绝缘电阻时的兆欧表接线方式(即加压方式)见图2。


(3)发电机和电动机

在发电机、电动机的试验项目中,未明确规定空闲绕组的处置问题。所以,在测量其绝缘电阻时,往往只把对同一边(定子或转子边)非被测试绕组进行短路接地,而忽视另一边绕组的处置,即测量定子某相绕组的绝缘电阻时,只把其余两相短路接地,而不考虑转子绕组是否接地。根据试验结果分析可知,为使测试结果更符合实际情况,在测试定子绕组对地绝缘时,转子绕组也应接地;在测量转子绕组对地绝缘时,定子绕组也应短路接地。

测量绝缘电阻,采用将空闲部分短路接地的方式,其主要优点是可以测出被试部分对接地和不同电压绕组之间的绝缘状态,且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。与非被试部分处于悬浮电位的测量结果相比较,前者电阻值小,对绝缘的分析判断更符合实际情况。


2.3 测量电容器绝缘电阻时应防止兆欧表被反充电用兆欧表摇测电容器的绝缘电阻时,由于在摇测中电容器被充电,测量完毕时应先断开被测电容,然后才能停止摇动摇把,否则被充电的电容会向兆欧表反充电,有可能损坏兆欧表。为此,可在兆欧表回路中顺向串联一只耐压与兆欧表相当的晶体二极管。这样在摇测时晶体二极管使充电电流顺利通过,而当停止摇动时,二极管处于反偏截止状态不导通,避免了兆欧表反向充电被损坏的可能。另外,测完取下后的电容器必须用电阻进行放电。





3 电气设备绝缘性能的判断

通常,电气设备的绝缘都是多层的,这些多层绝缘体在外加直流电压下,就有吸收现象,即电流逐渐减小,而趋于某一恒定值(泄电流)。图3中的曲线1即为这一电流I1随时间t变化的曲线。因为通过介质的电流与介质电阻的测量值成反比,故可用曲线2表示介质加压后其电阻R1的值与时间t的关系。如被试品绝缘状况愈好,吸收过程进行得愈慢,吸收现象便愈明显;如被试品严重受潮或其中有集中性导电通道,由于绝缘电阻显著降低,泄漏电流增大,吸收过程快,如曲线3所示。这样流过绝缘的电流便迅速变为一较大的泄漏电流,如曲线4所示。因此可根据被试品的电流变化情况或电阻变化情况来判断被试品的绝缘状况。常用的吸收比表示为K=R60s/R15s(即60s时兆欧表读数与15s时的读数之比)。由于K值是两个绝缘电阻之比,与设备尺寸无关,可有利于反映绝缘状态。完好干燥的绝缘,吸收现象明显,吸收比K>1.3,如曲线2;绝缘受潮时,吸收现象不明显,吸收比较小(接近于1),如曲线3。在检测大容量的发电机、变压器与电容器等设备的绝缘时就是用吸收比来判断。


当被试品绝缘中存在贯穿的集中性缺陷时,反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降,用兆欧表检查时便可发现。例如:变电站中的针式绝缘子最常见的缺陷是瓷质开裂,开裂后绝缘电阻明显下降,一般用兆欧表就可检测出来;当被试品的绝缘情况变动较大时,其绝缘电阻和被试品的体积、尺寸、空气状况等有关,往往难以给出绝缘电阻值的判断标准。通常把处于同一运行条件下不同相的绝缘电阻进行比较,或是把这一测量的绝缘电阻和过去曾测得的绝缘电阻值进行比较来发现问题。测量中小容量的电机等设备的绝缘就是这样判断的。

需注意的是,有时当某些集中性缺陷虽已发展得很严重,以致在耐压试验中被击穿,但耐压试验前测出的绝缘电阻值和吸收比均很高,这是因为这些缺陷虽然严重,但还没有贯穿的缘故。这时只凭绝缘电阻的测量来判断绝缘状况是不可靠的,还需选择其他方法进行测试,如泄漏电流试验、介质损失角正切值的测量等,可参考相关资料进行检测。

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