文档介绍：1
武汉市康达电气有限公司
绝缘、绝缘电阻、绝缘电阻表
及其使用与检定
导言:
绝缘电阻表被广泛用于电力电工行业,主要用来测量试品的绝缘电阻,吸收比和极化指数等电气参数,是保障电气设备运行安全和操作人员人身安全的重要试验检定仪器,被列入国家强制检定项目目录。
全面准确地依照试品物理性能和实际应用条件,设计制造和检验检定绝缘电阻表,是保障绝缘试验数据的真实完善、提供的绝缘状况分析结论科学可靠的前提,也是一项要不断完善、提高的工作。值得科研制造检定人员不停地探讨,这些探讨包括各种分析认识的深化,标准规程方法等完善,修定、执行和及时补充等。
下面的讨论将引入绝缘电阻表的各测试项目,各功能性能描述,绝缘电阻表通用原理,绝缘电阻表的检定规程及标准器。
一、概述
我们周围的物质材料按其导电性能分类,可大体分为导体材料(如:金、银、铜、铁、铝等)半导体材料(硅)和绝缘物质材料(如:空气、纯水、油、陶瓷、云母片等)。
为了改善电气设备的性能,减小体积和所占用空间,必须用绝缘材料(电介质)将电气设备中电位不相等的导体隔离开来或是用作导体的支撑固定散热等,如:主变压器内铁芯绕组、油;铁塔的绝缘子、空气(足够的距离)。
所以,高压设备的事故也往往源于绝缘材料的老化、受潮、被污、击穿等,且高压设备的使用寿命也主要取决于其内部绝缘材料的性能。
关注电气设备的绝缘状况,经常用测试试验来了解分析绝缘性能的下降或劣化,是电力行业设备维护的最基本工作。
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为全面掌握设备的绝缘状况,我们对高压设备要进行各种绝缘试验、包括:介损测试、直流耐压测试、交流耐压测试、变压器油试验等等。绝缘电阻测试是众多试验测试中的一种,且属于直流非破坏性试验,即在被测试品上施加一个直流电压,该电压值与试品的额定工作电压值有关,但又大大低于工作电压,试探性地在全额加压前发现试品的绝缘隐患,以避免后续绝缘试验中造成设备的人为损坏。
所以各试验规程中要求在做完绝缘电阻试验,且确认绝缘电阻正常后,才能进行后续试验。
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二、绝缘电阻
1. 绝缘电阻的定义:
其中,R:绝缘电阻
E:加在试品两端的直流电压。
I:在所加电压E的作用下流过试品的电流
国家标准规定:绝缘试验的直流额定电压为( 25、 50、100、250、500、1000、、5k、10k)V
一般来说,电流I的量级为μA、nA、pA级,相应绝缘电阻的量级为
MΩ(1×106Ω) GΩ(1×109Ω) TΩ(1×1012Ω)级兆欧吉欧太欧
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2. 绝缘测试的物理模型及测试参数:
绝缘电阻与电阻器(线性,时不变)的区别很大,仅电气单位Ω相同。
绝缘电阻值与温度、湿度、受潮、污秽、腐蚀老化有关,与绝缘介质的电
性能有关,下面我们分析绝缘相关的电性能,如下图。
图中:C表示设备绝缘结构的几何电容
RX表示绝缘材料(介质)的实际直流电阻(真泄漏)
Ra·Ca表示松弛极化(与吸收比、极化、和介质损耗有关)
Q表示局部放电(油中的油隙或气隙电晕放电)
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总电流由3个电流分量组成,表示为:i=ig+ia+ix
式中,ig(t)为随时间很快衰减到零的几何电容和介质弹性极化所形成的电流,也称电容充电电流。电容电流大小与试品的材质、形状、几何尺寸、结构、外加电压大小等有关,与介质的绝缘能力无关。
ia(t)是衰减效慢的松弛极化电流,或称吸收电流。该电流由偶极子极化和介质不均匀、多层介质界面间的电荷移动和积累引起,它表征了绝缘介质的松弛极化,反映了材料的不均匀程度、分层、受潮、老化和脏污等,与绝缘结构、绝缘材质性能、外加电压大小、工作温度等有关,且随时间延续而缓慢衰减至零。同类产品介质的绝缘性能越好,则吸收电流的量值越大,衰减越慢。故可用吸收电流的大小和衰减速度等参数来判定试品绝缘性能的优劣。
吸收电流的衰减——即极化过程有时长达数小时才能完成。
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ix(t)是绝缘泄漏电流,由绝缘介质的体电导电流和表面漏电流组成,是不随时间而改变的恒定量。该电流的大小与外加电压高低、试品的几何尺寸、材质优劣、设备整体受潮、表面脏污、表面留有放电或击穿痕迹的贯通性缺陷有关,也与工作温度和制造工艺有关,但与时间无关。
介质绝缘性能越好,则泄漏电流越小,对应的绝缘电阻值越高。这是判断绝缘性能优劣的重要参数之一。
对存在极化过程的常规试品而言,只有在充电和极化过程完成之后,电容充电电流和吸收电流分量衰减为零,此时,过渡过程结束。才能测量出仅由试品泄漏电流分量决定的真实绝缘电阻值。
为在较短时间内判断绝缘性能的好坏,大型设备常用吸收比K=R60s/R15s或极化指数