测量低压异步电动机绝缘电阻的误区
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【摘要】新电机投入运行、停开很久的电机重新使用、电机运行中出现故障，都需要测定电机绕组的绝缘电阻。用正确的方法测量电机的绝缘电阻能客观地反映电机绝缘状况的好坏，帮助人们了解电机及线路的受潮情况和贯穿性缺陷。文章介绍了低压电机绝缘电阻测量的误区与正确处置方法以及相关技术标准。
【关键字】电动机；绝缘电阻；绝缘材料；环境因素；测量
引言
测量电机的绝缘电阻是检测电机绝缘性能最常用、最简便且比较有效的方法。如果测量中所使用的方法不当，测得结果将无法成为评估电机绝缘性能并确定其能否安全运行的判断依据。下面针对电机绝缘测量中的五种误区，进行分析讨论。
误区一：万用表测量低压电机绝缘电阻。
从表1可知，万用表欧姆档虽然是测量电阻，但其表内的工作电压相当低，如FM500型万用表的低电阻档1.5V，高阻挡为9V；MASTECH MY68数字万用表工作电压为9V。显然，如此低的电压（万用表表笔上的测试电压比工作电压更低）用于低压电机绝缘电阻的测量，根本无法正确反映其在额定工作电压或更高电压条件下的绝缘电阻，所以用万用表或直流低压电桥所测的值根本不是低压电机的绝缘阻值。因此，测量低压电机绝缘阻值只能用绝缘电阻表。
误区二：绝缘测试仪检查低压电机短路情况。
绝缘的好坏与是否短路是两个不同的概念，电机的绝缘水平差并不代表电机内部绕组发生了短路情况，而短路则表示绝缘损坏或电机绕组或其他部件对电路短接的故障。当使用手摇式兆欧表测量绕组的绝缘电阻时，若出现了“0MΩ”时，并不意味这电机绕组或其内部已发生接地或短路，因为从0MΩ起始刻度的绝缘表就很难辨认100kΩ以下的数值。即便使用FLUKE 1508绝缘测试功能，在其测量范围（0.01MΩ～10GΩ）内，也无法辨认10kΩ以下的数值。判断电机绝缘的优劣应当用绝缘测试仪测量，判断电机绕组是否短路应用带有欧姆档的绝缘电阻测试仪或万用表欧姆档测量。
误区三：忽略影响绝缘电阻的因素。
在进行绝缘电阻测试时，绝缘材料的状况、环境相对湿度、温度等会对测量结果产生重大影响。
1）绝缘材料的老化与击穿。我厂绝大多数低压电机的绝缘等级为F，该绝缘材料系统采用热固性环氧或聚酯粘合形成，在长期的氧化、聚合、分解、挥发等化学过程作用下，造成绝缘弹性丧失、变脆、吸潮性能增加、电导增大等，导致绝缘性能下降。绝缘材料的击穿可分为热击穿和纯电击穿两种情况，热击穿是绝缘材料所加的电压与材料发热使绝缘性能变劣所引起的。纯电击穿是在电场力作用下，造成绝缘材料结构直接破坏引起的。
2）潮湿的影响。不考虑绕组表面是否污秽的情况下，绕组绝缘对环境的相对湿度是很敏感的，只要相对湿度足够大，如多雨天或长时间的雨雪天气，绝缘表面就会形成潮气膜，使表面绝缘电阻变小，由公式（3）可知，绝缘电阻将降低。若绕组表面被污染或有绝缘裂缝存在，当相对湿度足够大，污染物中的电导性物质和吸水性物质会使绕组绝缘的电导性和吸潮性能大大增加，导致绝缘电阻大幅降低。
3）温度的影响。一般情况下，对于给定系统在任意时间点的绝缘电阻，随绕组温度呈指数规律相反变化，由于温度提高提供了热能，使额外的离子获得释放，在电场作用下，做定向移动的离子数量及其移动的速度都将增加，从而降低绝缘阻值。对于露点以下的电机，在检测其绝缘时，绝缘阻值可能不随绕组温度相反变化，在低温下，绝缘阻值反而降低。这是由于电机绕组表面受潮使其表面绝缘电阻下降速度远大于体积绝缘电阻上升速度所致。
误区四：忽略绝缘电阻的测量时间。
绝缘电阻反映绝缘材料在一定的直流电压作用下通过的泄漏电流大小。特别是测量具有等效电容性较大的高压电机时，还可明显的看到绝缘电阻值与加压时间有关。加压时间越长，绝缘电阻值就越高。这是由于绝缘材料的吸收现象所引起的。绝缘材料（电介质）在直流电压的作用下发生极化过程与电导过程，电介质所在的回路中将产生从大到小随时间而衰减并最终稳定在一定数值的电流。该电流有三个分量组成：①快速极化过程中产生的极化电流（几何电容电流），它在电介质加压后存在的时间极短，很快就衰减为零。②有损极化时产生的夹层式极化和偶极子式极化的电流，即吸收电流。它随时间衰减，衰减速度取决于电介质的材料和结构等因素。对于等效电容性较小的低压电机而言，通常在一分钟左右的时间便衰减至零。③泄漏电流，由公式（2）可知，它不随加压时间而变化。上述三种电流分量在每个时刻叠加起来，即为流过电介质的总电流。
误区五：忽略吸收比K的测量。
在低压电机绝缘测量的过程中，某一时刻的绝缘电阻值有时难以全面反映电机绝缘性能的优劣，尤其是在油腻环境和潮湿环境特别明显。其原因有两点：①绝缘电阻的大小与泄漏电流流经路径的面积成反比，与泄漏电流流经路径的长度成正比。因此绝缘电阻不仅与绝缘材料材质有关，而且与其形状、尺寸等诸多因素有关，往往难以给出一定的绝缘电阻判断标准，而只能与该绝缘的过去测量值进行比较。②绝缘材料加上测试电压后均存在对电荷的极化过程。
基于以上分析可知，在油腻环境和潮湿环境的里，对于等效电容性较小的低压电机，利用绝缘电阻的吸收比K（极化指数P.I.的派生）更有利于判断绝缘状况的优劣。即绝缘介质加压60s与加压15s时的直流电阻的比值：
（4）
由绝缘电介质的吸收现象、公式（4）以及表2可知，K值低于1.3表明绝缘存在问题。在实际工作中，使用FLUKE 1508测试吸收比K，只需选择吸收比档和适合的测试电压即可。
结 论
绝缘材料电气性能的好坏，直接影响到低压电机设备运行的可靠性和安全性。因此，电气绝缘测量是电气技术工作的重要内容，也是安全生产和经济效益的重要保证，这对于电气工作者在工作责任心和专业素质等方面的要求很高。以上对于低压电机设备绝缘测量方面的五种误区的分析讨论，是从事电气技术工作的一些认识和探索。在实际工作中，还有一些值得重视的知识要点需要讨论，如对被测对象在测量前的适当处理和测量操作的规范要求等。
参考文献
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[2]屠志健、张一尘. 电气绝缘与过电压[M]. 北京：中国电力出版社，2005.
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[4]福禄克电子仪器仪表. FLUKE 1508绝缘测试仪说明书[Z]. 2005.