絕緣電阻測試儀測量與維護原理

概述：

技術(shù)人員通過對導(dǎo)體、電氣零件、電路和 器件進行絕緣電阻測試來達到以下目的：

?驗證生產(chǎn)的電氣設(shè)備的質(zhì)量 ?確保電氣設(shè)備滿足規(guī)程和標準（安全符合性）

?確定電氣設(shè)備性能隨時間的變化（預(yù)防性維護）

?確定故障原因（排障）

電阻和電導(dǎo)率：

電阻(R)對導(dǎo)體中的電流起阻礙作用。電阻以歐姆來衡量。用希臘字母Ω表示歐姆。對于大的電阻值，可以在前Ω添加一個前綴形成一個復(fù)合單位來表示，例如千歐（kΩ）或兆歐（MΩ）。根據(jù)歐姆定律， 電阻限制著電路中的電子流（電流)電流用安培（A)來衡量。電阻越大，電子流就越??；同理，電阻越小，電子流就越大。請參見圖1-1。所有的材料對電流都存在一定的電阻。

導(dǎo)體是指具有很小的電阻，使電子能夠非常容易通過的材料。大多數(shù)金屬都是良導(dǎo)體。銅（Cu)是最為常用的導(dǎo)體。銀（Ag) 是比銅還要好的導(dǎo)體，但是對于大多數(shù)的應(yīng)用來說銀太昂貴了。鋁（Al)的傳導(dǎo)性不如銅，但是成本較低，并且對類似于架空電力線這樣的髙壓應(yīng)用來說質(zhì)量比較輕。正是由于這個原因，鋁也常被用做為導(dǎo)體。導(dǎo)體可以是電線、電源線或電纜，可以是裸露的、絕緣的或被遮蓋起來的。

裸露的導(dǎo)線沒有遮蓋物或絕緣層。絕緣的導(dǎo)線是電力系統(tǒng)中最為常用的導(dǎo)體。絕緣的導(dǎo)線可以是實心的或多股扭絞的。被遮蓋起來的導(dǎo)線的覆蓋物沒有特定的絕緣額定指標。關(guān)于導(dǎo)線的覆蓋在美國國家電氣規(guī)范（NEC?)的第310款中做了規(guī)定。

影響導(dǎo)線電阻的因素包括導(dǎo)線的橫截面面積、長度、材料和溫度。截面面積大的導(dǎo)線比截面面積小的導(dǎo)線電阻要低。導(dǎo)線越長，電阻就越大。較短的導(dǎo)線比相同橫截面面積的長導(dǎo)線電阻要低。

銅的傳導(dǎo)性優(yōu)于鋁，相同規(guī)格可以承受更大的電流。根據(jù)NEC?，除特殊說明外，所有的導(dǎo)線必須為銅線。溫度也會影響導(dǎo)線的電阻；溫度越高，電阻越大。

絕緣體是指具有非常高電阻的材料。絕緣體阻礙著電子流。常見的絕緣材料包括橡膠、塑料、空氣、玻璃和紙。導(dǎo)線的絕緣層按溫度額度定值分類，有140°F(60℃)、167°F(75℃)和194°F(90℃)。請參見圖1-3.所需要的絕緣等級取決于具體的應(yīng)用。在高壓應(yīng)用中，導(dǎo)線的絕緣特性就必須比較高。在測試絕緣體的完整性時，請務(wù)必使用專門設(shè)計用于絕緣電阻測量的儀表。

用來絕緣的材料，例如橡膠或塑料，必須具有非常高的電阻。用來傳導(dǎo)的材料，例如導(dǎo)線或者開關(guān)觸點，必須具有非常低的電阻，當導(dǎo)體絕緣材料受潮濕的影響而退化和（或）由于過熱而被損傷時，其電阻就會下降。所有的電導(dǎo)體都必須防止可能接觸到其它導(dǎo)體、金屬零件盒人員。導(dǎo)線的絕緣層能夠保護導(dǎo)線免受損傷，并隔離導(dǎo)線內(nèi)的電能。但是，并不是電路的所有通電部分都有絕緣體的保護。

當電路的通電部分是裸露時，例如導(dǎo)線連接到保險絲或斷路器面板時，距離，或者說是空氣間隙，就做為了絕緣體。通電導(dǎo)線或零件之間的距離越大，電阻就越高，電壓越高，建立防止不希望的電子流（例如致命的電流?。┑碾娮杷璧目諝忾g隙就越大。

絕緣電阻測量：

在開始進行絕緣電阻測試之前，技術(shù)人員首先要進行基本的電壓、電流和電阻測量。在對設(shè)備斷電之后，他們使用絕緣電阻測試儀確定馬達、變壓器和開關(guān)裝置中繞組或電纜的完整性。被測設(shè)備的類型和絕緣電阻測試的目的決定了所需的測量項目。對絕緣材料進行的兩種基本絕緣電阻測量是絕緣電阻測量和漏泄電流測量，最終產(chǎn)生一個絕緣電阻值。絕緣體的真實狀況是通過利用絕緣電阻測試儀進行絕緣電阻測量確定的。測量是在通電時承載電流的導(dǎo)線和系統(tǒng)中正常工作時無電流流通的其它部分之間進行的。

無論電路、系統(tǒng)或電力負載的規(guī)模如何，電導(dǎo)線都是用來提供適當?shù)碾妷骸㈦娏骱凸β实?。?dǎo)線上的絕緣層用來防 止電流流到設(shè)計路徑之外。沒有什么絕緣體可以完全防止電流通過絕緣體流入到地或其它導(dǎo)體。所有的絕緣體都會通 過少量的漏泄電流。一般來說，漏泄電流非常小，不會引起起任何故障，可以忽略；除非漏泄電流達到了一定程度，開始引起電擊、溫度上升或設(shè)備損壞。絕緣體的電阻越髙，流經(jīng)絕緣體的漏泄電流就越小。在剛投入使用時，絕緣體的電阻是最髙的。

基本上所有的絕緣體都會隨時間退化，使得電阻降低。潮濕、極溫、灰塵、污垢、油污、振動、污染和其它 機械應(yīng)力或損傷等因素都會引起絕緣 體的退化。當空氣間隙做為電氣部件之間的絕緣體時，由于灰塵和水分的形成，空氣間隙的電阻也會隨時間而降低。絕緣電阻的突然下降通常是由于物理損傷、環(huán)境的突然變化、極溫或接觸到腐蝕性物質(zhì)引起的。絕緣電阻的總值取決于系統(tǒng)中傳導(dǎo)性漏泄電流 和電容性漏泄電流的大小。

傳導(dǎo)性漏泄電流是指流過導(dǎo)線絕緣層的量很小的正常電流。傳導(dǎo)性漏泄電流從導(dǎo)線流入到導(dǎo)線，或者從火線流到地。請參見圖5。傳導(dǎo)性漏泄電流可以根據(jù)歐姆定律 利用公式確定，或者利用兆歐表進行漏泄 電流測量。當絕緣層發(fā)生老化或者受破壞 性因素的影響時，電阻就會降低。傳導(dǎo)性 漏泄電流的增加會導(dǎo)致絕緣層的進一步退化。當傳導(dǎo)性漏泄電流增加時，導(dǎo)線絕緣層的電阻就會降低。保持絕緣層的清潔和 干燥能夠保證漏泄電流最小。

電容性漏泄電流是指由于電容效應(yīng)而通過導(dǎo)線絕緣層的電流。當 兩根或多根導(dǎo)線排列在同一根線管中時 就會產(chǎn)生這種效應(yīng)。在直流電路中，當 對導(dǎo)線剛施加電壓時，會出現(xiàn)電流浪涌， 導(dǎo)線的作用就相當于一個電容器，從而 發(fā)生電容效應(yīng)。電容是一種來用儲存電 荷的電子器件。用電介質(zhì)材料分開的兩 塊金屬片就形成了一個電容器。

電介質(zhì)材料是指具有相對較低的電導(dǎo)率的材料。絕緣體往往被稱為電介質(zhì)材料。距離非常接近的兩根導(dǎo)線就形成了一個小電容。導(dǎo)線之間的絕緣層就是電介質(zhì)，導(dǎo)體就是金屬片。

在直流電路中，由于電容性漏泄電流僅 持續(xù)幾秒鐘即停止，所以承載直流電壓的導(dǎo)線一般產(chǎn)生較小的電容性漏泄電流；交流電壓會產(chǎn)生持續(xù)的電容性漏泄電流，但是可以在整個排列管線中將導(dǎo)線分開使其降至最小。

表面漏泄電流是指從導(dǎo)線上被剝?nèi)ソ^緣 層進行電氣連接的區(qū)域流出的電流。在電路中，導(dǎo)線在不同點利用螺帽絕緣頭、接頭、平接線片、接線拄以及其它連接固定裝置進行連接。被剝?nèi)ソ^緣層的連接點就為表面漏泄電流提供了低阻路徑，再加上灰塵和水分，就會產(chǎn)生更大的表面漏泄電流。

表面漏泄電流會導(dǎo)致連接點熱量增加。熱量增加又會促使絕緣層的退化，從而使導(dǎo) 線變得脆弱。使所有的連接都保持清潔和緊固會使表面漏泄電流最小化。在600 V 及以下的系統(tǒng)中，表面漏泄電流是最小的。在中壓（1 kV至35 kV)應(yīng)用中，表 面漏泄電流即成為了重要的一個因素。

安全性

盡管工作場所的安全性是全體人員的職 責，但工作于設(shè)備的維護技術(shù)員是最清除安全情況的。維護技術(shù)員擁有工具、總電閘開關(guān)，以及緊急停機和控制裝置的相關(guān)知識。設(shè)備的操作者和車間的其它人員在緊急情況下一般會聯(lián)絡(luò)維護技術(shù)員。沒有什么測試儀器本身可以保證根本的安全。合適的工作用測試儀器、個人防護用品（PPE)和安全的工作習(xí)慣相結(jié)合才能 提供所需的最大防護。請參見圖1-8。關(guān)于相應(yīng)的安全操作，請參考美國國家消防協(xié)會（NFPA) 70E第110款“電氣安全 相關(guān)工作的一般要求”和120款“建立電氣安全的工作環(huán)境”。安全操作包括以下 內(nèi)容：

?盡可能在不帶電的電路上工作 ?采用適當?shù)逆i定/標記程序。

?假設(shè)所有的被測電路是帶電的在帶電的電路上，使用適當?shù)膫€人防護用品和安全工具，例如雙絕緣工具。穿戴防護服、護目鏡（帶防護罩)、帶皮革保護的橡膠絕緣手套、耳塞，以及帶弧形面罩的防護帽。

另外，如果可能的話，請摘掉所有首飾，并站在橡膠絕緣墊上。在帶電電路上測量電壓時，請采用以下的步驟：

1.連接地線。

2.連接上火線。

3.拆下火線。

4.移開地線。

盡量避免手持儀表，使個人最小程度上暴露于瞬態(tài)電壓的影響之下。（盡可能使用附帶的傾斜支架或懸掛帶來固定儀表。)

在檢査電路是否開路、短路、鎖死時，請采用以下的步驟：

1.測試一個已知的帶電電路。

2.測試目標電路。

3.再次測試已知的帶電電路，驗證在測量目標電路前后儀表都工作正常。

保持將一只手放在口袋中，降低通過L、臟形成閉合回路的機會。在進行絕緣和電阻測試時，請注意以下事項：

?請勿將絕緣測試儀連接到帶電導(dǎo)體或帶電設(shè)備，并嚴格遵守制造商的建議。

?通過開路保險、開關(guān)或斷路器關(guān)閉被測設(shè)備。鎖定并標記被測設(shè)備。

?從被測單元斷開支路導(dǎo)線、接地導(dǎo)線，以及所有其它設(shè)備。

?在測試前后，分別對導(dǎo)體電容進行放電。

?檢査去激勵電路中所有通過保險絲、開 關(guān)裝置和斷路器的漏泄電流。漏泄電流會導(dǎo)致讀數(shù)不一致和錯誤。

?由于在絕緣被損壞時儀器會產(chǎn)生電弧， 因此請勿在危險或爆炸性氣體環(huán)境中使用絕緣電阻測試儀。

?請勿在電子器件上使用絕緣電阻測試儀。

?在連接測試線時請使用有皮革防護的絕緣橡膠手套。

維護原理

維護技術(shù)人員利用類似于絕緣電阻測試這樣的測試來使設(shè)備失靈或故障的幾率最小，并使生產(chǎn)效率最大化。通過在承載電流的導(dǎo)線和接地導(dǎo)線之間進行髙壓絕緣電阻測試，維護人員可以消除存在危險的短 路或?qū)Φ囟搪返目赡苄?。這種測試一般在新安裝設(shè)備或翻新設(shè)備后進行測試。這一程序?qū)苊庀到y(tǒng)中存在接線錯誤和缺陷設(shè)備，保證髙質(zhì)量的安裝，防止發(fā)生電擊或設(shè)備引起火災(zāi)。絕緣電阻測試儀還被用做預(yù)防性維護工具。隨時間的推移，電氣系統(tǒng)會受各種各樣環(huán)境因素（灰塵、熱 量、污染、振動等等）的影響，這些因素會引起絕緣層的退化。對絕緣電阻值進行例行監(jiān)測，能夠提供關(guān)于絕緣退化狀態(tài)的信息，而絕緣的退化會引起設(shè)備故障、電氣火災(zāi)和系統(tǒng)停工。監(jiān)測絕緣的完整性可以確保及時維修或更換設(shè)備。 為了實現(xiàn)設(shè)備短期和長期的髙效運轉(zhuǎn)，就 需要將絕緣電阻測試程序包含到全面的維 護程序之中。絕緣電阻測試已經(jīng)成為了電氣設(shè)備維護的重要部分。工廠中所需的維護類型是根據(jù)工廠中的設(shè)備和功能分類的。

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