一、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的試驗
該項試驗是絕緣試驗中最基本、最簡便的方法。下面就絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的試驗?zāi)康暮驮?、試驗用儀表、對試驗結(jié)果的判斷等方面進行說明。
1.測量原理
在直流電壓作用下，絕緣中將有電流通過，如圖2-1所示，從開始很高的電流下降到一個穩(wěn)定值為止。圖中的總電流可以分為三種電流。
(1) 泄漏電流iL。該電流是由離子的移動產(chǎn)生的，其大小取決于電介質(zhì)的導電率。電流增加，絕緣電阻就降低，它基本上與時間無關(guān)。
(2) 電容電流iC。該電流是由快速極化而形成的，由于快速極化是瞬間完成的，因而該電流隨時間而快速地減少，直至零。
(3) 吸收電流iB。該電流是由緩慢極化(離子移動)而形成的充電電流，它隨時間的增長而緩慢地減少，它與被試設(shè)備受潮情況有關(guān)。
以上三種電流的合成就是總電流i。圖2一為被試絕緣的等值電路。用RL表示泄漏回路的純電阻;用C表示電介質(zhì)的幾何電容;用RB和CB幾表示吸收回路的電阻和電容;E表示外加的直流電壓。
從吸收曲線(見圖2-1)可以看出，電容電流和吸收電流經(jīng)過一段時間后趨近于零，因此i就趨近于iL。所謂絕緣電阻，就是加于試品上的直流電壓與其泄漏電流之比，它與溫度是有關(guān)的。其計算式為
R=E/iL
式中R—試品的絕緣電阻，MΩ;
E—加于試品兩端的直流電壓，V；
iL—對應(yīng)于E的泄漏電流，μA。
從圖2-1可知，用初始電流和穩(wěn)態(tài)電流之比可以表示絕緣的受潮程度，實際工程中用60s和15s時的絕緣電阻之比來表示，稱為吸收比。一般要求R60s,/R15s≥1.3。對于吸收過程較長的大容量設(shè)備，可以用極化指數(shù)來判斷絕緣是否受潮，即用加壓10min和1min時的絕緣電阻的比值來表示。由于極化指數(shù)測量時間較長，所以它與溫度無關(guān)。
測量絕緣電阻和吸收比的儀器是兆歐表。按電壓等級分有500, 1000, 2500, 5000V等四種，可按《預(yù)規(guī)》要求來選擇;按結(jié)構(gòu)分有手搖式、晶體管式和數(shù)字式三種。
一般兆歐表有三個接線端子:一個端子標有"L"，稱為線路端子，它輸出負極性直流高壓，測量時接于被試品的高壓導體上;另一個端子標有“E"，稱為接地端子，它輸出正極性直流高壓，測量時一般接于被試品的外殼或接地;第三個端子標有"G"，稱為屏蔽端子，測量時接于被試品的屏蔽環(huán)上，用于消除表面或其他不需測量的部分泄漏電流的影響。圖2-3所示為用兆歐表側(cè)量電纜絕緣電阻的三種接線方式。
3.兆歐表的試驗步驟(以手搖兆歐表為例)
(1) 選擇兆歐表.應(yīng)按《預(yù)規(guī)》要求進行選擇，通常額定電壓為1000V以下的設(shè)備，選用1000 V的兆歐表;額定電壓為1000 V及以上的設(shè)備，選用2500V的兆歐表;特殊條件要求的，可選用5000V的兆歐表。
(2) 檢查兆歐表。檢查方法是:先將兆歐表的接線端子間開路，按表的額定轉(zhuǎn)速(約120r/min)搖動手柄(對手搖式兆歐表)，表針應(yīng)指"∞";然后將“L”和“E”端子短路，搖動手柄，表針應(yīng)指"0"。如果表針指示不對，則需更換或修理后再用。
(3) 對被試設(shè)備斷電和放電。對運行中的設(shè)備進行試驗前，應(yīng)確認該設(shè)備已經(jīng)斷電，然后還應(yīng)對地充分放電。對大容量設(shè)備，放電時間不少于2min。
(4) 接線。按前述方法進行接線。兆歐表與被試設(shè)備之間的連線應(yīng)盡量短，線路與地端子的連線間應(yīng)相互絕緣良好。
(5) 測絕緣電阻和吸收比。保持兆歐表為額定轉(zhuǎn)速，均勻搖轉(zhuǎn)手柄，觀察表針的指示，分別讀取15s和60，的絕緣電阻，以R60s作為被試設(shè)備的絕緣電阻值。讀數(shù)完成后，應(yīng)先斷開表的線路端子與被試物的接線，然后停止搖轉(zhuǎn)，否則有可能因被試物的反充電而損壞兆歐表。對大容量設(shè)備更應(yīng)注意這一點。
(6) 被試物的放電。測量完后，被試物應(yīng)對地進行充分放電。對容量較大的設(shè)備，放電時間應(yīng)不少于2min。
(7) 記錄.測量完后，應(yīng)立即進行記錄，其內(nèi)容包括設(shè)備名稱、編號、銘牌、運行位置、被試絕緣溫度、現(xiàn)場濕度、測得的絕緣電阻值和吸收比。
4.對試驗結(jié)果的分析判斷
(1) 絕緣電阻值應(yīng)大于規(guī)定的允許值。允許值可參見《預(yù)規(guī)》要求，對不同設(shè)備，其允許值是不同的。
(2) 將測得數(shù)據(jù)與設(shè)備本身過去的數(shù)據(jù)、各相之間的數(shù)據(jù)、同類設(shè)備的數(shù)據(jù)進行比較，不應(yīng)有較大差異。這是一種十分有效的措施。
(3) 應(yīng)充分考慮各種影響因素(如濕度、溫度、表面污染、設(shè)備剩余電荷的影響等)，并加以修正。
二、設(shè)備直流電阻的測量
電氣設(shè)備的直流電阻的測量是《預(yù)規(guī)》中一項十分重要又必不可少的試驗項目。雖然該項試驗并不直接與絕緣有關(guān)，但這是發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中的導體缺陷的有效方法。測量直流電阻的方法很多，都有各自的特點和測量范圍，本節(jié)主要介紹常用的兩種測量方法.即電壓表一電流表法和電橋法。
1.電壓表一電流表法
應(yīng)用電壓表一電流表法測量直流電阻時，測量結(jié)果的準確度不很高，而且測量過程比較繁雜。但是，這種測量方法有個很大的好處，就是它的測量條件與被測電阻的實際工作條件基本一致，特別適宜于測量非線性電阻。
用電壓表一電流表法測量直流電阻有兩種接線，如圖2-4所示。實際測量中，無論采用哪種測量接線，由于儀表本身總是具有一定的內(nèi)阻，測量得到電壓U和電流I值后，用Rx=Ux/Ix關(guān)系式求得的直流電阻Rx，并不是真正被側(cè)電阻R值，而是存在著由于測量接線造成的誤差。下面分別討論圖2-4中兩種接線產(chǎn)生的測量誤差。
在圖2-4(a)中，電壓表接在電流表的前面，電壓表讀數(shù)U不僅包括了被測電阻Rx上的電壓降Ux，還要加上電流表內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降UA，即U=Ux+UA。這樣，根據(jù)電壓表讀數(shù)U和電流表讀數(shù)I計算得到的電阻R，是一個由被測電阻Rx和電流表內(nèi)阻RA串聯(lián)起來的等效電阻值，也就是R=Rx+RA，由此產(chǎn)生的誤差為:
γ=(R-Rx)/Rx=RA/Rx
在圖2-4(b)中，電壓表接在電流表的后面，流過電流表的電流I是兩個電流之和:一個是流過被測電阻Rx的電流Ix，另一個是通過電壓表的電流IV。因此，根據(jù)電流表讀數(shù)I和電壓表讀數(shù)U計算求得的電阻值R,就是RS和RV兩個電阻相并聯(lián)的等效電阻值，即R=RxRV/(Rx+RV)?？梢?，這種測量接線帶來的誤差是:
γ=(R-Rx)/Rx=-RX/(Rx+RV)
對圖2-4(a)的接線，為了提高測量的準確度，減少測量誤差，一方面，應(yīng)選擇內(nèi)阻RA盡可能小的電流表。另一方面，當電流表內(nèi)阻RA為一固定值時，凡越大，誤差Y越小。因此，圖2-4 (a)的測量接線適合于測量電阻值較大的電阻。為了減少測量誤差，對圖2-4(b)的接線，應(yīng)盡可能選擇內(nèi)阻大的電壓表，Rv越大，γ越小。同時，當電壓表的Rv一定時，Rx越小，γ也越小。因此，圖2-4 (b)的接線適宜于測量阻值較小的電阻。
用電壓表一電流表法測量直流電阻時，可以使測試時通過被測電阻的電流等于它工作時的電流。這一點對于電阻數(shù)值與電流大小有關(guān)的非線性電阻是非常重要的。
2.電橋法
直流電橋是測量直流電阻的常用儀器，有單臂電橋和雙臂電橋兩種，下面分別進行說明。
(1) 單臂電橋。這種電橋又稱為惠斯登電橋，適宜測量1Ω或10Ω以上的電阻(10Ω~1MΩ).按其使用條件，可分為攜帶式和實驗室兩種，按阻值可測量范圍，可分為普通電橋和高阻電橋。攜帶式電橋有Q123型(0.2級)和Q124型(0.1級)。圖2-5是該種電橋的原理接線。由電工學可知，單臂電橋的平衡方程式為(即a,b點電位相等)
R1=Rx=I3/I1·R3=I4/I2·R3=R2·R3/R4
在式(2-2)中，R3, R4為已知電阻，R2為可調(diào)電阻，故可求得被測電阻值R1。我們稱R3、R4為比例臂，R2為比較臂,Rx為未知臂。在QJ23型電橋(見圖2-6)中，比例臂由R1~R8等8個電阻元件組成，改變開關(guān)SA4觸點位置，可得到從10-3~103共7個不同的比例系數(shù)。比較臂由4組電阻元件組成，從而可測量10-3~107Ω電阻。圖2-6中，SA1是電源開關(guān)，SA2是檢流計開關(guān)，SA3是選擇開關(guān)。
(2)雙臂電橋。為了測量1Ω以下至若干微歐的低值電阻(1μΩ~100Ω)，應(yīng)使用雙臂電橋(也稱為凱爾文電橋)。其原理接線如圖2-7所示，圖中R3, R4構(gòu)成外比例臂，R3、R4構(gòu)成內(nèi)比例臂.R3和R'3, R'4和R'4都是同軸聯(lián)動。RN為已知標準電阻，RX為待測未知電阻。RN和R二之間應(yīng)用電阻很小的粗銅線連接(稱為跨線電阻)。當電橋平衡時，可以求得
Rx=RN*R3/R4
圖2-8所示為一種便攜式凱爾文電橋的測量接線，適用于在現(xiàn)場測量0.0001-220的電阻。其測量方法和步驟如下:
1) 拔下檢流計鎖扣，讓檢流計指針自由擺動至零的位置。
若指針不能停留在零點，可旋動檢流計調(diào)整一器，將指針校正到零位。
2) 將被測電阻凡按圖2-8要求接人待測回路，即凡的電壓端P1', P2'接到電橋的P1, P2接線柱上，Rx的電流端c1',C2'接到電橋的C1, C2接線柱上，測量用引線應(yīng)盡量粗而短，長度相等，阻值小于0. 015Ω.
3)先大致估計一下凡的近似值，參考表2-1將電橋的倍率開關(guān)放到相應(yīng)的位置。
4) 先按下電橋的電池按鈕E，再按下檢流計按鈕P，轉(zhuǎn)動滑線刻度盤，調(diào)整到檢流計指針指示在零位。
5) 讀取刻度盤讀數(shù)，將該讀數(shù)乘以所選的電橋倍率數(shù)，所得數(shù)值就是被測電阻Rx的值。應(yīng)注意當轉(zhuǎn)動滑線刻度盤時，檢流計指針始終調(diào)不到零位，而是向左或向右偏離很大，說明原來所選倍率不合適，應(yīng)將倍率開關(guān)轉(zhuǎn)到稍大或稍小的一擋重新調(diào)整，直至檢流計指針指到零位。
6) 在測量電機或變壓器繞組的直流電阻時，應(yīng)該特別注意:必須先按下電池按鈕E，然后按檢流計按鈕P;斷開時，必須先放開P，以免沖擊電流損壞檢流計。
7) 測量結(jié)束后，先松開按鈕P，再松開按鈕E，拆除測量引線。注意務(wù)必將檢流計鎖扣推上，使指針不再偏轉(zhuǎn)，以防移動電橋時因檢流計圈晃動而損壞指針。
會員中心
