对电力设备绝缘电阻测试原理的探讨

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【摘要】本文通过对电力设备的绝缘电阻测试分析，利用数学原理，提出电力设备的绝缘电阻测试方法，并引用实例作了说明。

【关键词】绝缘电阻；并联；串联；电力设备组

1.引言

预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。电力设备的绝缘电阻测试是电力设备预防性试验中不可缺少的一个步骤。在我国电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中，对各种电力设备的绝缘电阻测试都有相应的标准，且标准值都各有不同。测量电气设备的绝缘电阻是为了了解、评估电气设备的绝缘性能而经常使用的一种比较常规的方法。通常，运行人员通过对导体、电气设备进行摇测绝缘电阻来达到以下目的：验证电气设备的质量；确保电气设备满足规程和标准；预防性维护；确定故障原因。

2.绝缘电阻测试的基本原理

2.1 电力设备绝缘电阻测试

通常把作用于电力设备绝缘上的直流电压与流过其中稳定的体积泄漏电流之比定义为绝缘电阻，即R=U/I3。

式中：

U—加于试品两端的电压（V）；

I3—相应于电压U时，试品中的泄漏电流（μA）；

R—试品的绝缘电阻值（MΩ）。

如图1所示，不均匀介质加直流电压后流过的电流为i=ic+ia+ig。

电容电流ic—短暂完成并瞬间即逝的充电电流；

吸收电流ia—吸收电流，由各种极化过程产生；

泄漏电流ig—也叫电导电流，由电介质电导引起的恒定电流；

其中带有绕组或电介质材料的被试物或电容的测量中，吸收比和极化指数是判断其绝缘特性非常重要的指标。

吸收比=加压60秒时的绝缘电阻值加压15秒时的绝缘电阻值

极化指数=加压10分钟时的绝缘电阻值加压1分钟时的绝缘电阻值

相对于绝缘电阻，以上两个指标具有更多的优越之处。如绝缘电阻对于温度、湿度等环境条件的变化非常敏感，在不同的温度、湿度等环境下，绝缘电阻也会产生非常大的变化（尤其是温度）。因此不同环境中所进行的绝缘电阻的测量结果是不能直接进行比较分析的。因此必须对绝缘电阻进行温度折算，将测量结果归算到20℃，才能进行比较和分析。而吸收比和极化指数则不需要进行温度归算，因为它们的测量结果是在同一个环境下测量出来的。

测量绝缘电阻，并结合吸收比和极化指数，可以及时发现电力设备绝缘是否存在整体受潮、整体劣化和贯通性缺陷，从而判断被测试品的绝缘状况，安排消除缺陷性维修、预防性维护和预知性检测，预防和消除故障，提高被测试品的可靠性、安全性和有效性，充分发挥被测试设备的潜能，保证电力系统安全运行。

2.2 电力设备组绝缘电阻测试

这里，电力设备组是指n个不同的电力设备组合在一起，共同担负某项供电任务。如13.8kV出线整体，由断路器、电流互感器、刀闸、支柱绝缘子以及出线电缆等组合在一起，这些电力设备整体可简称为13.8kV出线设备组。

2.2.1 n个并联支路

可见R大于或等于R1、R2、R3、……Rn中最大者即n个元件的串联电路，总的绝缘电阻R大于或等于其中最大者。

综上所述电，电力设备组中，当各电力设备均为并联时，电力设备组整体绝缘情况可间接反映各并联支路电力设备绝缘情况；当各电力设备均为串联时，电力设备组整体绝缘情况难以反映各串联电路电力设备绝缘情况。

3.设备绝缘电阻值的测试基本方法及注意事项

由于电容器的极间及两极对地电容的存在，故摇测绝缘电阻时，方法应正确，否则而损坏摇表。摇测时应由两人进行，首先用短路线将电容器短路放电，再将摇表的摇地极和被测电容器的一极（或一极与外壳）连在一起，然后有一人将摇表摇至规定转速，待指针稳定后，再有另一人将摇表的试验端线路搭接到被测电容器的另一极上，此时摇摇表的一人继续使摇表保持转速，不得停转摇表。由于对电容器充电，指针开始下降，然后重新上升，待稳定后指针所示之读数，即为被测的电容器绝缘电阻值。读完表后，先把搭接在被测电容器一极上的摇表试验端线撤离后才能停转摇表，否则电容器会对停转的摇表放电，损坏表头。摇测完毕应将电容器上的电荷放尽，防止人身触电。

在用兆欧表测量大容量设备的绝缘电阻值时，由于直流电压作用于绝缘介质后，在介质中流过的电导电流有一个稳定过程，此过程决定于时间常数τ（τ=RC，R、C为被测试品等值电阻、等值电容），因此加压时间越长，电导电流越趋于稳定，则测得的绝缘电阻值越准确。对于一般被测试品加压1分钟后，吸收过程已基本完成；但对大容量被测试品，如：电力电缆、大型变压器、并联电容器等，由于被测试品电容大多由复合介质组成，极化过程在1分钟内不能完成，因此，宜测量10分钟的绝缘电阻值，测试时应注意几点：

（1）用手摇兆欧表测量时，由于输出电压会随手柄转速变化而变化，对电容性试品，当转速高时，输出电压也高，该电压对被测试品充电；当转速低时，被测试品向兆欧表放电，造成表针摆动，影响读数。解决的方法是在兆欧表L端子与被测试品间正串一只高压硅二极管，用以阻止对兆欧表放电，可消除表针摆动，提高测量准确度。

（2）对有介质吸收现象的电缆、变压器等设备，绝缘电阻值会随兆欧表电压高低而变化，试验时应选用相同电压等级的兆欧表。

（3）测试前应先断开被测试品电源，拆除或断开对外一切连接线，将被测试品接地充分放电5分钟，放电时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。测试完毕，断开兆欧表后，对大容量的被测试品，一定要短接，充分放电并接地。

（4）若被测试品周围间隔狭窄，不能保证足够的对地距离，则可用干净的绝缘板，将四周接地间隔遮蔽。

（5）测量绝缘电阻时，一般应在干燥条件下进行，因湿度较大的环境里，物体表面都会出现凝露或附有水膜，某些绝缘材料还有毛细管作用，会吸附较多的水分，还有积灰存在，将会造成表面电阻大为降低，表面泄漏电流上升。

4.结论

（1）当所测各设备为并联时，可通过测量电力设备组整体绝缘电阻来分析组内各电力设备绝缘情况。当整体绝缘电阻较低或与历年测试结果有显著变化时，应解开它们之间的导电连接部分，对各电力设备逐一进行测试。

（2）当所测各设备为为串联时，不宜采用整体测量绝缘电阻来分析各电力设备的绝缘情况。

电气设备出现故障，大多与其绝缘材料的损坏有关，绝缘电阻测试可及早发现电气设备、材料绝缘的整体性或贯通性缺陷，客观、准确地判定被测试品的绝缘性能。绝缘材料的电气性能主要是指电场作用下的导电性能、介电性能和绝缘强度，经常用电导率、相对介电常数、介质损耗角正切、以及击穿强度四个参数来描述，它对电气设备在长期运行过程中，对电气设备的使用寿命起决定性的作用。因此，需要用各种技术手段进行电气性能的定期监测，并结合其它手段，来对电气设备的绝缘性能作客观的综合评价。

作者简介：

贺宗跃（1964—），男，河北宁晋人，技师，主要从事电气维修工作。

胡相娟（1974—），女，黑龙江宝清人，技师，主要从事维修电工工作。