绝缘电阻和直流电阻试验 _知识百科

一、绝缘电阻、吸收比和极化指数的试验
该项试验是绝缘试验中最基本、最简便的方法。下面就绝缘电阻、吸收比和极化指数的试验目的和原理、试验用仪表、对试验结果的判断等方面进行说明。
1.测量原理
在直流电压作用下，绝缘中将有电流通过，如图2-1所示，从开始很高的电流下降到一个稳定值为止。图中的总电流可以分为三种电流。

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(1) 泄漏电流iL 。该电流是由离子的移动产生的，其大小取决于电介质的导电率。电流增加，绝缘电阻就降低，它基本上与时间无关。
(2) 电容电流iC 。该电流是由快速极化而形成的，由于快速极化是瞬间完成的，因而该电流随时间而快速地减少，直至零。
(3) 吸收电流iB 。该电流是由缓慢极化(离子移动)而形成的充电电流，它随时间的增长而缓慢地减少，它与被试设备受潮情况有关。
以上三种电流的合成就是总电流i 。图2一为被试绝缘的等值电路。用RL表示泄漏回路的纯电阻;用C表示电介质的几何电容;用RB和CB几表示吸收回路的电阻和电容;E表示外加的直流电压。
从吸收曲线(见图2-1)可以看出，电容电流和吸收电流经过一段时间后趋近于零，因此i就趋近于iL 。所谓绝缘电阻，就是加于试品上的直流电压与其泄漏电流之比，它与温度是有关的。其计算式为
R=E/iL
式中R—试品的绝缘电阻， MΩ;
E—加于试品两端的直流电压， V；
iL—对应于E的泄漏电流， μA 。
从图2-1可知，用初始电流和稳态电流之比可以表示绝缘的受潮程度，实际工程中用60s和15s时的绝缘电阻之比来表示，称为吸收比。一般要求R60s,/R15s≥1.3 。对于吸收过程较长的大容量设备，可以用极化指数来判断绝缘是否受潮，即用加压10min和1min时的绝缘电阻的比值来表示。由于极化指数测量时间较长，所以它与温度无关。
2.绝缘电阻测试仪(又称兆欧表，俗称摇表)的类别和接线方式
测量绝缘电阻和吸收比的仪器是兆欧表。按电压等级分有500, 1000, 2500, 5000V等四种，可按《预规》要求来选择;按结构分有手摇式、晶体管式和数字式三种。
一般兆欧表有三个接线端子:一个端子标有"L" ，称为线路端子，它输出负极性直流高压，测量时接于被试品的高压导体上;另一个端子标有“E" ，称为接地端子，它输出正极性直流高压，测量时一般接于被试品的外壳或接地;第三个端子标有"G" ，称为屏蔽端子，测量时接于被试品的屏蔽环上，用于消除表面或其他不需测量的部分泄漏电流的影响。图2-3所示为用兆欧表侧量电缆绝缘电阻的三种接线方式。

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3.兆欧表的试验步骤(以手摇兆欧表为例)
(1) 选择兆欧表.应按《预规》要求进行选择，通常额定电压为1000V以下的设备，选用1000 V的兆欧表;额定电压为1000 V及以上的设备，选用2500V的兆欧表;特殊条件要求的，可选用5000V的兆欧表。
(2) 检查兆欧表。检查方法是:先将兆欧表的接线端子间开路，按表的额定转速(约120r/min)摇动手柄(对手摇式兆欧表) ，表针应指"∞";然后将“L”和“E”端子短路，摇动手柄，表针应指"0" 。如果表针指示不对，则需更换或修理后再用。
(3) 对被试设备断电和放电。对运行中的设备进行试验前，应确认该设备已经断电，然后还应对地充分放电。对大容量设备，放电时间不少于2min 。
(4) 接线。按前述方法进行接线。兆欧表与被试设备之间的连线应尽量短，线路与地端子的连线间应相互绝缘良好。
(5) 测绝缘电阻和吸收比。保持兆欧表为额定转速，均匀摇转手柄，观察表针的指示，分别读取15s和60 ，的绝缘电阻，以R60s作为被试设备的绝缘电阻值。读数完成后，应先断开表的线路端子与被试物的接线，然后停止摇转，否则有可能因被试物的反充电而损坏兆欧表。对大容量设备更应注意这一点。
(6) 被试物的放电。测量完后，被试物应对地进行充分放电。对容量较大的设备，放电时间应不少于2min 。
(7) 记录.测量完后，应立即进行记录，其内容包括设备名称、编号、铭牌、运行位置、被试绝缘温度、现场湿度、测得的绝缘电阻值和吸收比。
4.对试验结果的分析判断
(1) 绝缘电阻值应大于规定的允许值。允许值可参见《预规》要求，对不同设备，其允许值是不同的。
(2) 将测得数据与设备本身过去的数据、各相之间的数据、同类设备的数据进行比较，不应有较大差异。这是一种十分有效的措施。
(3) 应充分考虑各种影响因素(如湿度、温度、表面污染、设备剩余电荷的影响等) ，并加以修正。
二、设备直流电阻的测量
电气设备的直流电阻的测量是《预规》中一项十分重要又必不可少的试验项目。虽然该项试验并不直接与绝缘有关，但这是发现电气设备中的导体缺陷的有效方法。测量直流电阻的方法很多，都有各自的特点和测量范围，本节主要介绍常用的两种测量方法.即电压表一电流表法和电桥法。
1.电压表一电流表法
应用电压表一电流表法测量直流电阻时，测量结果的准确度不很高，而且测量过程比较繁杂。但是，这种测量方法有个很大的好处，就是它的测量条件与被测电阻的实际工作条件基本一致，特别适宜于测量非线性电阻。
用电压表一电流表法测量直流电阻有两种接线，如图2-4所示。实际测量中，无论采用哪种测量接线，由于仪表本身总是具有一定的内阻，测量得到电压U和电流I值后，用Rx=Ux/Ix关系式求得的直流电阻Rx ，并不是真正被侧电阻R值，而是存在着由于测量接线造成的误差。下面分别讨论图2-4中两种接线产生的测量误差。

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在图2-4(a)中，电压表接在电流表的前面，电压表读数U不仅包括了被测电阻Rx上的电压降Ux ，还要加上电流表内阻上产生的压降UA ，即U=Ux+UA 。这样，根据电压表读数U和电流表读数I计算得到的电阻R ，是一个由被测电阻Rx和电流表内阻RA串联起来的等效电阻值，也就是R=Rx+RA ，由此产生的误差为:
γ=(R-Rx)/Rx=RA/Rx
在图2-4(b)中，电压表接在电流表的后面，流过电流表的电流I是两个电流之和:一个是流过被测电阻Rx的电流Ix ，另一个是通过电压表的电流IV 。因此，根据电流表读数I和电压表读数U计算求得的电阻值R,就是RS和RV两个电阻相并联的等效电阻值，即R=RxRV/(Rx+RV) 。可见，这种测量接线带来的误差是:
γ=(R-Rx)/Rx=-RX/(Rx+RV)
对图2-4(a)的接线，为了提高测量的准确度，减少测量误差，一方面，应选择内阻RA尽可能小的电流表。另一方面，当电流表内阻RA为一固定值时，凡越大，误差Y越小。因此，图2-4 (a)的测量接线适合于测量电阻值较大的电阻。为了减少测量误差，对图2-4(b)的接线，应尽可能选择内阻大的电压表， Rv越大， γ越小。同时，当电压表的Rv一定时， Rx越小， γ也越小。因此，图2-4 (b)的接线适宜于测量阻值较小的电阻。
用电压表一电流表法测量直流电阻时，可以使测试时通过被测电阻的电流等于它工作时的电流。这一点对于电阻数值与电流大小有关的非线性电阻是非常重要的。
2.电桥法
直流电桥是测量直流电阻的常用仪器，有单臂电桥和双臂电桥两种，下面分别进行说明。
【绝缘电阻和直流电阻试验】 (1) 单臂电桥。这种电桥又称为惠斯登电桥，适宜测量1Ω或10Ω以上的电阻(10Ω~1MΩ).按其使用条件，可分为携带式和实验室两种，按阻值可测量范围，可分为普通电桥和高阻电桥。携带式电桥有Q123型(0.2级)和Q124型(0.1级) 。图2-5是该种电桥的原理接线。由电工学可知，单臂电桥的平衡方程式为(即a,b点电位相等)
R1=Rx=I3/I1·R3=I4/I2·R3=R2·R3/R4
在式(2-2)中， R3, R4为已知电阻， R2为可调电阻，故可求得被测电阻值R1 。我们称R3、R4为比例臂， R2为比较臂,Rx为未知臂。在QJ23型电桥(见图2-6)中，比例臂由R1~R8等8个电阻元件组成，改变开关SA4触点位置，可得到从10-3~103共7个不同的比例系数。比较臂由4组电阻元件组成，从而可测量10-3~107Ω电阻。图2-6中， SA1是电源开关， SA2是检流计开关， SA3是选择开关。

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(2)双臂电桥。为了测量1Ω以下至若干微欧的低值电阻(1μΩ~100Ω) ，应使用双臂电桥(也称为凯尔文电桥) 。其原理接线如图2-7所示，图中R3, R4构成外比例臂， R3、R4构成内比例臂.R3和R'3, R'4和R'4都是同轴联动。 RN为已知标准电阻， RX为待测未知电阻。 RN和R二之间应用电阻很小的粗铜线连接(称为跨线电阻) 。当电桥平衡时，可以求得
Rx=RN*R3/R4

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图2-8所示为一种便携式凯尔文电桥的测量接线，适用于在现场测量0.0001-220的电阻。其测量方法和步骤如下:
1) 拔下检流计锁扣，让检流计指针自由摆动至零的位置。

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若指针不能停留在零点，可旋动检流计调整一器，将指针校正到零位。
2) 将被测电阻凡按图2-8要求接人待测回路，即凡的电压端P1', P2'接到电桥的P1, P2接线柱上， Rx的电流端c1',C2'接到电桥的C1, C2接线柱上，测量用引线应尽量粗而短，长度相等，阻值小于0. 015Ω.
3)先大致估计一下凡的近似值，参考表2-1将电桥的倍率开关放到相应的位置。

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4) 先按下电桥的电池按钮E ，再按下检流计按钮P ，转动滑线刻度盘，调整到检流计指针指示在零位。
5) 读取刻度盘读数，将该读数乘以所选的电桥倍率数，所得数值就是被测电阻Rx的值。应注意当转动滑线刻度盘时，检流计指针始终调不到零位，而是向左或向右偏离很大，说明原来所选倍率不合适，应将倍率开关转到稍大或稍小的一挡重新调整，直至检流计指针指到零位。
6) 在测量电机或变压器绕组的直流电阻时，应该特别注意:必须先按下电池按钮E ，然后按检流计按钮P;断开时，必须先放开P ，以免冲击电流损坏检流计。
7) 测量结束后，先松开按钮P ，再松开按钮E ，拆除测量引线。注意务必将检流计锁扣推上，使指针不再偏转，以防移动电桥时因检流计圈晃动而损坏指针。