如何正确测试电气设备绝缘电阻

如何正确测试电气设备绝缘电阻施泽群2015年2月15日摘要•绝缘电阻是电气设备、电缆及输电线路的重要技术指标，是保证其正常运行的重要前提。为了避免因绝缘材料由于发热、受潮、机械损伤、污染及老化等原因而造成漏电或短路事故的发生，必须及时和定期地测量电气设备及电力线路的绝缘电阻，以推测其绝缘性能是否满足使用要求，防患于未然。绝缘电阻表(简称兆欧表)是电气安装和维修工作中测试绝缘电阻的最常用的仪表，本文以兆欧表为绝缘电阻测试仪表，谈谈如何正确测试电气设备的绝缘电阻。一、兆欧表的选型与检查•1.兆欧表的选型•选择兆欧表主要是根据被测对象工作电压的高低、正常情况下绝缘电阻的大小、测试结果的准确度要求、被测对象的结构特点和测量场所的具体情况等方面来挑选合适型号的兆欧表，重点考虑的技术参数是兆欧表的电压规格、测量范围和准确度。(1)电压规格选择•电压规格的选择原则是：兆欧表的额定电压(即电压规格)应与被测对象的工作电压相适应。通常要求兆欧表的电压规格适当地高于被测对象的工作电压，以便在尽可能高的电压条件下发现被测对象绝缘的缺陷，而又不能损坏被测对象的绝缘。按常规，工作电压在50V以下的被测电器宜选100~250V的兆欧表；工作电压在50~100V的宜选250V的兆欧表；工作电压在100~380V的宜选500V的兆欧表；工作电压高于500V的宜选1000~2500V的兆欧表，工作电压不大于380V的电力发电机宜选1000V的兆欧表；电力系统中的绝缘子、电缆、瓷套管、隔离开关等高压、超高压器材，宜选2500~5000V的兆欧表，对于制定有绝缘测试专门规程的电气设备及装置，应以专门规程为准。(2)测量范围选择•测量范围的选择原则是：兆欧表的测量范围应与被测对象的绝缘电阻相适应。因为各种型号兆欧表的测量范围相差悬殊，就上限值而言，有的不足1MΩ，有的却高达10000MΩ，而被测对象的绝缘电阻值往往分布在零至数万兆欧之间的某一狭小区段，因此必须合理选择兆欧表的测量范围。此外，兆欧表的刻度尺是非线性的，不能让被测值落到读数时难以分辨的刻度值密集区。通常，测试低压电气设备和线路的绝缘电阻，宜选测量范围为0~200MΩ或0~500MΩ的兆欧表；测试高压电气设备和线路、电缆的绝缘电阻，宜选0~2000MΩ或0~2500MΩ的兆欧表；测试电力系统的绝缘子、特高压设备及电缆和瓷套管、隔离开关等，宜选1000MΩ或5000MΩ的兆欧表。测量范围选择注意事项•在选择兆欧表的测量范围时，还要注意刻度尺上的下限值，因为有的兆欧表的下限值不是从0MΩ起始，如1MΩ、5MΩ等。这些下限值高的兆欧表显然不适于测试绝缘电阻值较低的电器，如各种低压电气设备和电力线路等，以免其真实绝缘电阻值被兆欧表的起始值所掩盖。(3)准确度选择•我国生产的兆欧表的准确度斤等级有1.0，15，25级，还有2.0，5.0，10.0，20.0等多种等级。在电气安装和维修工作中，最常用的是1.0和1.5级的兆欧表，常用的型号有ZC1、ZC7、ZC11、ZC13、ZC14、ZC25、ZC30、ZC42、ZC44等，这些型号的兆欧表的准确度均不劣于1.5级，对于各种电气设备、电缆、线路等器材均可满足测试要求。(4)其他选择因素•对于电磁干扰较强的工作场所，宜选用指针式兆欧表；•对于电容性较大的电气设备、电力电缆、大电机、长距离输电线路等被测对象，尤其是要求测量吸收比和极化指数这两个重要参数时，应选用具有足够大的输出短路电流的兆欧表，如KD2676、KD2677、DMG2671等型号。2.兆欧表的用前检查1•(1)检查外观。•主要检查项目为兆欧表的外壳、摇柄、表玻璃、接线柱、测试线、表针等可以直接观察到的部位，均不得有损伤现象，如表壳、表玻璃、摇柄、接线柱破裂、表针变形或测试线挤伤、芯线裸露、断线等。•电子式兆欧表还应检查电池是否充足、各开关和指示灯及显示部分的功能是否有效。2.兆欧表的用前检查2•(2)检查满度。将兆欧表的两个接线柱L和E开路(不接测试线)，把兆欧表置于平稳的地方，转动摇柄由慢到快逐渐升速至120转/分钟左右，此时表针应指在无穷大(“∞”)的刻度上。•(3)检查零点。把兆欧表的两个接线柱L和E短接，转动摇柄慢慢升速，表针应渐渐挥动并指向零点(“0”)。当表针稳定地指在零点后，就不要继续转动摇柄。电子式兆欧表不宜采用短接L与E的方法检查零点。二、测量绝缘电阻的步骤、方法•1.测量准备工作•1）当被测对象接有电源时，在测量之前应将其退出运行状态，切断电源，绝对不准被测对象带电进行测试，不然的话，非但测不准绝缘电阻，还将损坏兆欧表并造成人身触电事故及其他事故。•2）对于断开电源后的被测对象，应当在验电之后将被测点位之间或对地短接进行充分放电，特别是含有电容器的设备和电容量较大的设备，如大电机、长电缆、大容量变压器等，其放电时间更需要长些，一般要二至三分钟的时间，必要时还应将被测对象的被测点及相关部位短路一段时间后再打开，等待一段时间后再短路，如此重复数次，直至确认不存在剩余电荷时，方可进行测量。•3）有的被测对象虽然没有直接与电源相关，但如果它的内部或附近存在带高压的、大电流的导体或可辐射电磁场信号等因素时，也必须消除这类影响因素。总之，只有在被测对象自身不带电又不可能受到其他电源感应而带电的情况下，才能进行绝缘电阻的测量，以保障人员和仪表的安全及测试结果的准确。•4）为确保测试结果的准确性，对被测对象的测量部分必须进行清洁处理，如被测点位附近、被测物表面均应擦拭干净，不得有污垢或水汽，以免因其漏电因素而影响测量的准确度。对于被测对象上连接测试线的测试点，也要求干净清洁，应消除一切积尘、油污和锈迹，减小接触电阻，保证电接触的可靠性。2.接线规则1）兆欧表上的三个端钮“L”(线路)、“E”(地线)和“G”(屏蔽)与被测对象之间应当正确地进行连接，不可随意颠倒，否则将给测量带来很大的误差，甚至造成无法测量。通常，“L”端连接被测对象的高电位(导电工作部分)，“E”端连接被测对象的外壳或低电位，“G”端连接被测对象的保护遮蔽部分或其他不参加测量的部分。2）当测量电气设备或电力线路的对地绝缘电阻时，“L”端应连接被测对象的导电工作部分，“E”端连接其外壳或地线，以避免由于大地杂散电流带来的影响。例如测量电动机的对地绝缘电阻时，可将“L”端连接到电动机的接线端子上，把“E”端连接到电动机的外壳上；测量电力线路的对地绝缘电阻时，“L”端连接被测线路的导体，“E”端连接地线。3）当被测绝缘体的表面不十分干净、湿度较大等不利因素显著时，其表面漏电流有可能较大，它将使测试结果受到严重的歪曲。为了排除表面电流的影响，必须将被测对象的屏蔽层或不须测试的部分与“G”端连接起来，这样漏电流就经由“G”端直接流回兆欧表内发电机的负端形成回路，这就从根本上消除了表面漏电流的影响。例如测试同轴电缆的绝缘电阻时，为消除电缆绝缘层表面漏电所引起的测试误差，应当把“L”端连接电缆的芯线导体，“E”端连接电缆屏蔽层(金属编织网、金属箔或金属管)，“G”端缠绕在电缆的内层绝缘(如实芯PE、藕芯PE)上。4）对于三相四线电力电缆的测量，如U相对V相、W相、N线及外壳绝缘电阻的测量，应把“L”端连接U相的导线，将V相、W相、N线与电缆外壳用裸导线连接后，再与“E”端连接，在U相绝缘层外表面上用裸导线缠绕数圈后，连接“G”端。照此接法测量完U相，并将电缆放电之后，再按此方法步骤测量V相、W相、N线对地的绝缘电阻。•5）对于电力变压器(如油浸自冷式)绝缘电阻的测量，首先将变压器的高压接线端子A、B、C和低压接线端子a、b、c、N用裸铜线分别短接，再将变压器高、低压瓷套管擦拭干净，然后用裸铜线在每个瓷套管的瓷裙上绕2~3圈，最后将高、低压瓷套管上的导线分别连接起来。当测量高压绕组对低压绕组及外壳的绝缘电阻时，应将“L”端连接变压器高压绕组，“E”端连接低压绕组及外壳，“G”端连接高压瓷套管上的导线；测量低压绕组对高压绕组及外壳的绝缘电阻时，应将“L”端连接变压器低压绕组，“E”端连接高压绕组及外壳，“G”端子连接低压瓷套管上的导线。3.摇测与读数•把兆欧表置于水平且稳固的地方，对于手摇式兆欧表，转动摇柄由慢渐快达到并保持120转/分钟的速度，允许有±20%的变化范围，但切忌忽快忽慢，否则表针会摇摆不定。对于普通电器的测量，在测量一分钟后待指针指示稳定或显示的数字基本上不再跳变时，即可从刻度尺或显示屏上读出被测对象的绝缘电阻值。对于大电容量被测对象，应使摇柄的转速尽可能地保持稳定，使指针尽量减小摆幅，无论何种兆欧表，正确的结果应该在测量一至三分钟之后，而且表针或显示的数字的确稳定不变时的读数为准。•由于测试过程受被测对象的结构、绝缘材料的成分、泄漏电流各组分的比例关系、测试环境等诸多复杂因素的影响，所以，为确保绝缘电阻测试结果的可靠性，最好能重复测量两次以上。三、测试注意事项•1.兆欧表在摇测时放置的地点应远离通过有大电流的导体和永磁物体，以及具有高、中、低频信号电磁辐射的线路或装置附近，要最大限度地避免各种电、磁场因素对测量工作的干扰。•2.连接兆欧表端钮至被测对象之间的测试线必须选用绝缘良好的单根铜芯软导线，不得使用双股绞合线或平行线，即使是两根单股线，也不能让其接触或绞缠在一起，两条测试线的长度根据需要而适当选定，原则上宜短不宜长，两条线分开单独连接。测试线不能搭放在被测设备、其他金属物体或线路上，也不能拖置于地面上，整个测试过程中人和身体的其他部位均不得接触测试线路被测对象的有关部位，因为测试线的绝缘缺陷、两根导线间距很近时或通过其他导电物体相互耦合时形成的等效并联电阻作用，以及测试线对地面的耦合与泄漏作用等，都会对测量结果产生一定程度的影响。•3.当测量场所及附近发生雷电时，应当立即拆除兆欧表和测试线，停止测试工作，防止雷电通过直击、感应和传导等途径危及人员和仪表的安全。•4.在摇测与读数的过程中，若发现指针已经指在零刻度处，表明被测对象存在短路现象，应立即停止转动摇柄，以防兆欧表内部的动圈因过热而损坏。•5.在兆欧表没有停止转动或被测对象没有放电之前，不能用手触及被测部分或与之相关的部分，也不能触及兆欧表接线端钮金属部分，以免遭到电击。•6.在测量大电容量电气设备及电力线路的绝缘电阻完成读取数值之时，不要当即停止兆欧表摇柄的转动，应当首先小心地取下测试线后，然后再停止转动摇柄，旨在为了防止被测对象向测量电路放电而损坏兆欧表。当拆去兆欧表之后，因被测对象被兆欧表的高压充电而储存着一定的电量，并显示出很高的电压，可能会造成人身触电事故或损坏其他设备，故必须采取适当的方法，对被测对象进行充分的放电。•7.用兆欧表测量高压设备的绝缘电阻时，必须有两个人分工承担，其中一人带绝缘手套、持绝缘杆负责在被测对象上搭接与分离“L”端测试线，另一人掌握兆欧表并记取测量结果。兆欧表的操作与“L”端测试线的操作应遵循“先摇后接，先拆后停”的原则。•8．对于测量出的结果，应当把影响绝缘电阻测量的主要因素考虑进去进行综合的全面的分析，如测量环境中温度和湿度差异较大所产生的影响；重复测试时残余电荷的影响；绝缘材料可吸收电流对测试时间的影响；被测对象关键部位清洁程度的影响；兆欧表的性能以及接线方式与操作方法的影响等。总结•以上的分析和电气技术与计量工程中大量的生产实践都证明，只有合理地选用兆欧表，在使用前对其做好检查工作，并采取正确的测试方法，才能测得真实、可靠的绝缘电阻值，进而对被测对象的绝缘状况做出准确的判断，以确定其绝缘性能的变化、能否正常运行，以及能否承受耐压试验等，并确保测量人员和仪表的安全。