绝缘电阻测试有关问题探讨

1、123(一) 简介 一般一般, 仪表的生产测试、检定测试都是在实验室条件下进行的，试品仪表的生产测试、检定测试都是在实验室条件下进行的，试品均为线性电阻构成的高阻箱均为线性电阻构成的高阻箱,其示值准确度的影响因素主要有：其示值准确度的影响因素主要有： 1.1. 绝缘表的准确度等级绝缘表的准确度等级 2.2. 电阻箱电阻示值因温度、湿度、实验电压、灰尘污垢引入的偏差电阻箱电阻示值因温度、湿度、实验电压、灰尘污垢引入的偏差。 3.3. 测试方法引入的偏差。测试方法引入的偏差。 仪表按计量规程要求检定合格是保证现场测试准确的先决条件。仪表按计量规程要求检定合格是保证现场测试准确的先决条件。 然而，即

2、使是检定合格的仪表，在现场测试中的实验数据往往有较大然而，即使是检定合格的仪表，在现场测试中的实验数据往往有较大差距。主要有：差距。主要有： 1.1. 同一仪表测试同一试品存在的重复测试偏差。同一仪表测试同一试品存在的重复测试偏差。 2.2. 不同仪表测试同一试品存在的台间偏差。不同仪表测试同一试品存在的台间偏差。 这是被测试品是电容性负载的原因。这是被测试品是电容性负载的原因。试品电容量愈大，数据差异愈大试品电容量愈大，数据差异愈大。电力部门的实验对象多是电容量较大的试品。电力部门的实验对象多是电容量较大的试品。4应该注意到：应该注意到： 实验对象的绝缘特性是随环境温度、湿度变化的。不同时期

3、获取的实验对象的绝缘特性是随环境温度、湿度变化的。不同时期获取的实验数据会有所不同。有时，实验对象的温度与环境温度的不平衡也实验数据会有所不同。有时，实验对象的温度与环境温度的不平衡也会影响示值准确度，如作为介质的绝缘用油的油温与环境温度的差异会影响示值准确度，如作为介质的绝缘用油的油温与环境温度的差异就不应超过就不应超过5 5。 同一仪表顺序测试同一试品存在的重复测试偏差的成因主要有：同一仪表顺序测试同一试品存在的重复测试偏差的成因主要有： 1. 1. 测试方法不同必然会产生不同的实验数据。如果采用不同的额测试方法不同必然会产生不同的实验数据。如果采用不同的额定电压进行重复测试，则实验数据往

4、往有较大差距。定电压进行重复测试，则实验数据往往有较大差距。 试品内相联系的各部分的连接、短路、开路以及试品与仪表间测试试品内相联系的各部分的连接、短路、开路以及试品与仪表间测试线连接点不同，都有可能产生不同的实验数据。线连接点不同，都有可能产生不同的实验数据。 2. 2. 电容性负载其介质在直流电压的作用下会产生极化，由于试验电容性负载其介质在直流电压的作用下会产生极化，由于试验过的试品极化电势的存在或放电不充分过的试品极化电势的存在或放电不充分, 使得重复测试时产生不同的使得重复测试时产生不同的实验数据。在实践中实验数据。在实践中,试品要想充分消除极化较难实现。试品要想充分消除极化较难实现

5、。 5 另外另外, 仪表的输出电流能力愈小，重复测试数据差异愈大。因为电容仪表的输出电流能力愈小，重复测试数据差异愈大。因为电容性负载的绝缘特性参数都是时间的函数，电流愈小，测试数据所处时点性负载的绝缘特性参数都是时间的函数，电流愈小，测试数据所处时点的变化率愈大。若是人工采集数据，其采集误差不可忽视。注意到以上的变化率愈大。若是人工采集数据，其采集误差不可忽视。注意到以上问题，有利于对数据的理解和分析。问题，有利于对数据的理解和分析。 采取相应对策：测试前试品充分放电；同一测试方法；采用输出电流采取相应对策：测试前试品充分放电；同一测试方法；采用输出电流能力大的仪表，将有利于缩小重复测试偏差

6、。能力大的仪表，将有利于缩小重复测试偏差。 不同型号、不同规格仪表测试同一试品不同型号、不同规格仪表测试同一试品, 除了重复测试偏差存在的影除了重复测试偏差存在的影响外，台间偏差的成因主要是：响外，台间偏差的成因主要是： 1. 1. 仪表的实验电源具有不同的负载特性。仪表的实验电源具有不同的负载特性。 2. 2. 仪表的实验数据处理方法不同。仪表的实验数据处理方法不同。 3. 3. 仪表的使用方法不同。仪表的使用方法不同。 绝缘电阻表一般由实验电压源（发生、稳定、限制、保护）和数据处绝缘电阻表一般由实验电压源（发生、稳定、限制、保护）和数据处理（采集、运算、存储、显示）两部分电路组成。理（采集

7、、运算、存储、显示）两部分电路组成。 6 仪表的实验电压源都具有一定的内阻。仪表的实验电压源都具有一定的内阻。内阻不同，试品充电电流的大内阻不同，试品充电电流的大小不同，试品两端端电压建立时间的长短不一，同时也造成试品介质的小不同，试品两端端电压建立时间的长短不一，同时也造成试品介质的吸收与极化的速率和程度不同。由此，在同一试品上产生的电压、电流吸收与极化的速率和程度不同。由此，在同一试品上产生的电压、电流与时间的数量关系不同，即与时间的数量关系不同，即R R15S15S、R R60S60S、R R10min10min这些时点值的不同。这些时点值的不同。 仪表的输出短路电流能力越大、输出功率越

8、大，测得的试品绝缘特性仪表的输出短路电流能力越大、输出功率越大，测得的试品绝缘特性值越接近真值。在实践中，仪表的实验电源的负载能力大到使数据误差值越接近真值。在实践中，仪表的实验电源的负载能力大到使数据误差可忽略的程度即可。可忽略的程度即可。 那么，根据试品电容量的大小，约定仪表的短路电流、跌落电阻（中那么，根据试品电容量的大小，约定仪表的短路电流、跌落电阻（中值电阻）等技术参数，以满足测试的需要是十分必要的。值电阻）等技术参数，以满足测试的需要是十分必要的。 仪表内部对试验过程的数据信号的处理是需要一定时间完成的，采集仪表内部对试验过程的数据信号的处理是需要一定时间完成的，采集、运算、存储、

9、显示各环节都会产生延时，滞后于试品绝缘特性值的产、运算、存储、显示各环节都会产生延时，滞后于试品绝缘特性值的产生。延时太多，引入的测量误差就不可忽略生。延时太多，引入的测量误差就不可忽略。7特别是不具有自动存储功能的模拟指针式仪表，其除了信号处理特别是不具有自动存储功能的模拟指针式仪表，其除了信号处理电路的延时外，还有机械系统的表头指针指示的延滞。电路的延时外，还有机械系统的表头指针指示的延滞。KD2676hKD2676h、KD2677KD2677、KD2678KD2678等等系列仪表在第一时间处理并锁定系列仪表在第一时间处理并锁定R R15S15S、R R60S60S、R R10min10m

10、in时点值，不受运算、显示延时的影响。时点值，不受运算、显示延时的影响。 那么，选用数据处理准确、快速的仪表，以满足测试的需要是十那么，选用数据处理准确、快速的仪表，以满足测试的需要是十分必要的。分必要的。 有些仪表具有试验电压连续可调或步进加压的功能，采用连续可有些仪表具有试验电压连续可调或步进加压的功能，采用连续可调或步进加压的方式进行试验，其试验数据与一次加压试验方式所调或步进加压的方式进行试验，其试验数据与一次加压试验方式所获取的数据没有直接的可比性。获取的数据没有直接的可比性。最后，值得提请注意的是，试验过程中因故障、差错出现的异常最后，值得提请注意的是，试验过程中因故障、差错出现的

11、异常偏差；现场干扰、试品带电等现象引起的偏差，有些与电容特性相偏差；现场干扰、试品带电等现象引起的偏差，有些与电容特性相似，应加以区别，不应与电容性负载特性产生的现象相混淆。似，应加以区别，不应与电容性负载特性产生的现象相混淆。891011 绝缘测试虽然是最基本的电气试验，但在各地各种场合下绝缘测试虽然是最基本的电气试验，但在各地各种场合下也有许多复杂的不同现象和解释。往往使试验结果数据很难被也有许多复杂的不同现象和解释。往往使试验结果数据很难被接受和认定。接受和认定。主要由以下几方面原因造成：主要由以下几方面原因造成： 各地使用的绝缘电阻表的性能、规格、型号不一样各地使用的绝缘电阻表的性能、

12、规格、型号不一样; 对测试规程的理解和执行的区别对测试规程的理解和执行的区别; 操作人员的经验和能力的区别操作人员的经验和能力的区别;综合上述情况，结合我们了解的有限情况和体验，提出我们的综合上述情况，结合我们了解的有限情况和体验，提出我们的粗浅分析，仅供大家讨论与参考。粗浅分析，仅供大家讨论与参考。1213141516171819202122232425IR图中图中E0: 表内高压源表内高压源 r : 高压源内阻高压源内阻C: 分布电容分布电容 I IC: 电容充电电流电容充电电流R: 试品绝缘电阻试品绝缘电阻 I IR: 绝缘泄漏电流绝缘泄漏电流I IX= I IR+ I IC : 绝缘表

13、测得的电流绝缘表测得的电流ABRE0EICIXLCr图（1）26 试品上的端电压即电容试品上的端电压即电容C C上的电压由下式决定：上的电压由下式决定： 式式(1)(1)为试品上的端电压。为试品上的端电压。 为试品施加高压的时间。为试品施加高压的时间。 为时间常数，其中为时间常数，其中 是电源内阻与试品绝缘电阻的并联值。是电源内阻与试品绝缘电阻的并联值。由于绝缘电阻由于绝缘电阻R R 远大于电源内阻远大于电源内阻r r，所以：所以： R RX X= =r r/RrRr 则则 =r.c =r.c 式（式（2 2）式（式（1 1）可写作）可写作 式（式（3 3）/01tCUEecUtcRxRrRx

14、/ .0011tt r cCUEeEe27iCE00tuC, uR, iCuC式式（3 3）表述的端电压表述的端电压U UC C 随时间上升的随时间上升的曲线如右图示曲线如右图示, ,由图可见由图可见: :试品上的电压是随加上高压后时间的试品上的电压是随加上高压后时间的推移而逐步上升的，最终达到推移而逐步上升的，最终达到；给电容充电的电流是随时间的推移给电容充电的电流是随时间的推移而而逐步减小的，最终为零。逐步减小的，最终为零。图（2） 前面，我们在图前面，我们在图（1 1）中提到中提到 I IR R+ +I IC C即在绝缘电阻表测得的电流中，不仅有绝缘电阻上的分量，也加入了电即在绝缘电阻表

15、测得的电流中，不仅有绝缘电阻上的分量，也加入了电容充电电流分量，这一充电电流使测得的绝缘电阻值在充电过程中显现容充电电流分量，这一充电电流使测得的绝缘电阻值在充电过程中显现得偏小。得偏小。 显然，如果试品的电容量值很大，或高压源内阻显然，如果试品的电容量值很大，或高压源内阻 r r 很大，这一充电很大，这一充电过程的耗时就会加长。如式过程的耗时就会加长。如式（2 2） = r = r c c 时间常数时间常数是由内阻是由内阻 r r 和分布电容和分布电容 C C 的乘积决定的（单位为秒）的乘积决定的（单位为秒）282930 鉴别绝缘电阻表的充电能力及其对吸收比鉴别绝缘电阻表的充电能力及其对吸收

16、比R60S/R15S测量的影响量测量的影响量按如下图示的检定方法判定。按如下图示的检定方法判定。图中：图中： C可采用可采用CBB型无极化无吸型无极化无吸收的优质电容，容量为收的优质电容，容量为 0.15/6.3kV ； R为为 5000M/5kV的电阻。的电阻。 绝缘表5000VELRC3132CABCAB设第一次绝缘测量在相绕组与地和、相间进行设第一次绝缘测量在相绕组与地和、相间进行,如下图示：如下图示：由于在第一次测量前三相间介质处于原态，无极化现象，但当相绕由于在第一次测量前三相间介质处于原态，无极化现象，但当相绕组加上直流电压后，相绕组与地及、相间的介质发生极化，即：介组加上直流电压

17、后，相绕组与地及、相间的介质发生极化，即：介质极化的正极性朝向相绕组，介质极化的负极性朝向地及、相绕组质极化的正极性朝向相绕组，介质极化的负极性朝向地及、相绕组。33CABCAB改变介质极化极性是需要吸收仪表输出电流能量的，即在加压后的同一时点，改变介质极化极性是需要吸收仪表输出电流能量的，即在加压后的同一时点，经相绕组流过地间绝缘体的吸收电流要比初次测量相时所需电流大，从经相绕组流过地间绝缘体的吸收电流要比初次测量相时所需电流大，从而使得测出的绝缘阻值变小了。而使得测出的绝缘阻值变小了。同理，在测完地，地，地后，回头再次测同理，在测完地，地，地后，回头再次测地时，其示值将比第一次的偏小，而与

18、、相测试的值基本一致了地时，其示值将比第一次的偏小，而与、相测试的值基本一致了。34CABCABCABCAB两次加电压后相间极化状态比较两次加电压后相间极化状态比较图图353637近年来我国的发电机组越做越大，绝缘性能越来越好，对近年来我国的发电机组越做越大，绝缘性能越来越好，对绝缘测试的要求也有很大提高。绝缘测试的要求也有很大提高。上海电机厂、哈尔滨电机厂、德阳东方电机厂等三大电机上海电机厂、哈尔滨电机厂、德阳东方电机厂等三大电机厂已将我公司厂已将我公司KD2678KD2678水内冷发电机专用绝缘表作为这些厂的水内冷发电机专用绝缘表作为这些厂的专用配套仪表，在国内得到了广范的使用，由于历史原

19、因，专用配套仪表，在国内得到了广范的使用，由于历史原因，目前目前ZC-37ZC-37绝缘表仍在一些发电厂使用，这两种仪表是我国发绝缘表仍在一些发电厂使用，这两种仪表是我国发电机组绝缘测试的主要仪表。电机组绝缘测试的主要仪表。为方便用户对这两种仪器有一个全面的认识，下面的表格为方便用户对这两种仪器有一个全面的认识，下面的表格给出了这两种表的功能、性能的比较供客户参考。给出了这两种表的功能、性能的比较供客户参考。38394041（3 3）用数字万用表电阻档测汇水管与机座之间的绝缘值用数字万用表电阻档测汇水管与机座之间的绝缘值(3k)(3k)测测汇水管与绕组的阻值汇水管与绕组的阻值(80k)(80k

20、)。测试连线如下两种接线测试方法：中性点断开中性点断开中性点连通中性点连通C相相接仪表绕组插孔接仪表绕组插孔2500V接仪表机座插孔接仪表机座插孔A相相C相相B相相接仪表绕组插孔接仪表绕组插孔2500V接仪表机座插孔接仪表机座插孔A相相B相相42 图中： C1，C2，C3 为分布电容； R1 为水阻 R2 为汇水管-机座间的电阻 R3 为发电机绕组对地绝缘电阻3绕组汇水管机座C1C2C312433 3 常见问题：常见问题： （1 1）汇水管上串入有几十毫伏直流电压时，汇水管上串入有几十毫伏直流电压时，KD2678KD2678型绝缘测试仪会出现如型绝缘测试仪会出现如下现象：下现象： 指针表显示值

21、很快指向无穷大，数字显示的指针表显示值很快指向无穷大，数字显示的R R15S值比值比R R60S值要大，即吸收值要大，即吸收比小于比小于1 1。在汇水管上所带的直流电压越高，此种现象就越明显。在汇水管上所带的直流电压越高，此种现象就越明显。（2 2）汇水管上串入的直流电压在几百毫伏时，汇水管上串入的直流电压在几百毫伏时，KD2678KD2678型绝缘测试仪会出现型绝缘测试仪会出现如下现象：如下现象： 指针表显示值摆动幅度较大，数字表显示的电压值只有几百伏或一千多指针表显示值摆动幅度较大，数字表显示的电压值只有几百伏或一千多伏。在关闭高压时，数字表显示电压值在三千多伏。伏。在关闭高压时，数字表显

22、示电压值在三千多伏。 以上两种汇水管带电现象，都会使以上两种汇水管带电现象，都会使KD2678KD2678表无法正常测试表无法正常测试 测试前，在汇水管与机座间外加一个反向电压测试前，在汇水管与机座间外加一个反向电压,以抵消串入的直流电压。以抵消串入的直流电压。然后可进行测试。然后可进行测试。在测完地的绝缘值后，再测地；地的绝缘在测完地的绝缘值后，再测地；地的绝缘值时，其示值将比第一次的偏小值时，其示值将比第一次的偏小，这是正常的（见讲议前部份）。这是正常的（见讲议前部份）。444 4 水内冷发电机组在小修时，主机水内冷发电机组在小修时，主机母线母线主变联合绝缘测试为什么测得的主变联合绝缘测试

23、为什么测得的阻值只有几兆欧或几十兆欧阻值只有几兆欧或几十兆欧 水内冷发电机在小修时，没时间断开母线和主变，而是从中性点处并联水内冷发电机在小修时，没时间断开母线和主变，而是从中性点处并联联合式整体进行绝缘测试。联合式整体进行绝缘测试。 日常我们所讲发电机组的绝缘测试是水内冷发电机组三相绕组对机座之日常我们所讲发电机组的绝缘测试是水内冷发电机组三相绕组对机座之间的电气绝缘值。间的电气绝缘值。中性点A相B相C相D母线E主变发电机组RARBRCRDARDBRDCREAREB45通常测试方法有：三相绕组对机座之间分别进行绝缘测试。（即断开中性点通常测试方法有：三相绕组对机座之间分别进行绝缘测试。（即断开中性点的连结），和三相绕组对机座同时进行绝缘测试（即中性点处连结测试，并的连结），和三相绕组对机座同时进行绝缘测试（即中性点处连结测试，并联法）。绕组单相所测得的绝缘阻值要大于绕组三相并联时所测得的阻值。联法）。绕组单相所测得的绝缘阻值要大于绕组三相并联时所测得的阻值。 任何被测绝缘体在检测绝缘时，被测试品都会存在因泄漏而造成误差。任何被测绝缘体在检测绝缘时，被测试品都会存在因泄漏而造成误差。因此为了消除水内冷发电机组在测量绝缘试验中因汇水管、法兰盘泄漏而造因此为了消除水内冷发电机组在测量绝缘试验中因汇水