绝缘体积电阻率与表面电阻率的工作原理与测试方法

一、绝缘体积电阻率与表面电阻率的工作原理 

绝缘电阳表(亦称兆欧表或摇表)，它是测量设备绝缘电阻的专用仪表，它的原理接线图如图3-2所示，图中M为手摇(或电动)直流发电机（也可能是交流发电机通过晶体二极管整流代替)作为电源，它的测量机构为流比计N，它有两个绕向相反日互相垂直固定在一起的电压线圈LU和电流线圈LA，它们处在同一个永磁磁场中(图中未画出)，它可带动指针旋转，由于没有弹簧游丝，故没有反作用力矩，当线圈中没有电流时，指针可以停留在任意的位置上。

绝缘电阻表的端子“E”接被试品的接地端，端子“L”接被试品的另一端，摇动发电机手柄(一般120r/min)，直流电压U就加到两个并联的支路上。第一个支路电流I_U通过电阻和电压线圈LU；第二个支路电流I_A通过被试品电阻R_x、R_A和电流线圈LA，两个线圈中电流产生的力矩方向相反。在两个力矩差的作用下，线圈带动指针旋转，直至两个力矩平衡为止。当到达平衡时，指针偏转的角度α正比于，即

因为                   

式中 R_U、R_A, R_X ——分压电阻（包括电压线圈的电阻）、限流电阳（包括电流线圈的电阻)和被试品的绝缘电阻。

从而可得

即绝缘电阻表指针偏转角的大小反映了被试品绝缘电阻值的大小，当绝缘电阻表一定时、R_U和R_A均为常数，故指针偏转角α的大小仅由被试品的绝缘电阻值R_X决定。

“G”为屏蔽接线端子，因为测试的绝缘电阻值是绝缘的体积电阻。为了避免由于表面受潮而引起测量误差，可以利用屏蔽电极把导线接到屏蔽端子“G”上，从而使绝缘表面的泄漏电流不通过电流线圈LA以减少测量误差。

二、绝缘电阻的测试方法

图3-3所示为测量套管的绝缘电阻的接线图。试验时将端子“E”接于套管的法兰上，将端子“L”接于导电芯上，如果不接屏蔽端子“G”，则从法兰沿套管表面的泄漏电流和从法兰至套管内部体积的泄漏电流均流过电流线圈LA，此时绝缘电阻表测得的绝缘电阻值是套管的体积电阻和表面电阻的并联值。为了保证测量的精确，避免由于表面受潮等而引起的测呈误差，可在导电芯附近的套管表面缠上几匝裸铜丝（或加一金属屏蔽环），并将它接到绝缘电阻表的屏蔽端子“G”上，此时由法兰经套管表面的泄漏电流将经过“G”直接回到发电机负极，而不经过电流线圈LA，这样测得的绝缘电阻便是消除了表面泄漏电流的影响。故绝缘电阻表的屏蔽端子起着消除表面泄漏电流的作用。

测量绝缘电阻时规定以加电压后60s测得的数值为该被试品的绝缘电阻值。当被试品中存在贯穿的集中性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻将明显下降，于是用绝缘电阻表测量时，便可很容易发现，在绝缘预防性试验中所测得的被试品的绝缘电阻值应等于或大于一般规程所允许的数值。但对于许多电气设备，反映泄漏电流的绝缘电阻值往往变动很大，它与被试品的体积、尺寸、空气状况等有关，往往难以给出一定的判断绝缘电阻的标准。通常把处于同一运行条件下，不同相的绝缘电阻值进行比较，或者把本次测得的数据与同一温度下出厂或交接时的数值及历年的测量记录相比较，与大修前后和耐压试验前后的数据相比较，与同类型的设备相比较，同时还应注意环境的可比条件。比较结果不应有明显的降低或有较大的差异，否则应引起注意，对重要的设备必须查明原因。

常用的绝缘电阻表的额定电压有500、1000、2500V及5000V等四种，高压电气设备绝缘预防性试验中规定，对于额定电压为1000V及以上的设备，应使用2500V的绝缘电阻表进行测试；而对于1000V以下的设备，则使用1000V的绝缘电阻表。

三、吸收比的测量

对于电容量较大的设备，如电机、变压器等，我们还可以利用吸收现象来测量其绝缘电阻值随时间的变化，以判断其绝缘状况，通常测定加压后15s的绝缘电阻值和60s时的绝缘电阻值，并把后者对前者的比值称为绝缘的吸收比K，即

对于大容量试品，还采用测定加压后10min的绝缘电阻值和1min时的绝缘电阻值，把前者对后者的比值称为极化指数，即。

对于不均匀试品的绝缘(特别是对B级绝缘)，如果绝缘状况良好，则吸收现象特别明显，K值便远大于1；如果绝缘受潮严重或是绝缘内部有集中性的导电通道，由于泄漏电流大增，吸收电流迅速衰减，使加压后60s时的电流基本上等于15s时的电流，K值将大大下降，K≈1。因此，利用绝缘的吸收曲线的变化或吸收比K值的变化，可以有助于判断绝缘的状况。《电力设备预防性试验规程》中规定：沥青浸胶及烘卷云母绝缘(容量为6000kW及以上)的吸收比不应小于1.3或极化指数不应小于1.5为绝缘干燥，如果小于以上的数值，则可判断绝缘可能受潮。

需要注意的是：有些设备其某些集中性缺陷虽已发展得很严重，以致在耐压试验中被击穿，但耐压试验前测出的绝缘电阻值和吸收比均很高，这是因为这些缺陷虽然严重，但还没有贯穿两极的缘故。因此，只凭测量绝缘电阻和吸收比来判断绝缘状况是不可靠的，但它毕竟是一种简单而已有一定效果的方法，故使用十分普遍。

四、影响因素

(1)温度的影响：一般温度每下降10℃，绝缘电阻约增加到1.5～2倍。为了比较测量结果，需将测量结果换算成同一温度下的数值。

(2)湿度的影响：绝缘表面受潮(特别是表面污秽)时，使沿绝缘表面的泄漏电流增大，泄漏电流流入电流线圈LA中，将使绝缘电阻读数显著下降，引起错误的判断。为此，必须很好地清洁被试品绝缘表面，并利用屏蔽电极3接到绝缘电阻表的屏蔽端子“G”的接线方式(见图3-3)，以消除表面泄漏电流的影响。

五、测量绝缘电阻时的注意事项

(1)测试前应先拆除被试品的电源及对外的一切连线，并将其接地，以充分放电。

(2)测试时以额定转速(约120r/min)转动绝缘电阻表把手(不得低于额定转速的80%)，待转速稳定后，接上被试品，绝缘电阻表指针逐渐上升，待指针读数稳定后，开始读数。

(3)对大容量的被试品测量绝缘电阻时，在测量结束前，必须先断开绝缘电阻表与被试品的连线，再停止转动绝缘电阻表，以免被试品的残余电荷对绝缘电阻表反充电而损坏绝缘电阻表。

(4)绝缘电阻表的线路端与接地端引出线不要靠在一起，接线路端的导线不可放在地。

(5)记录测量时的温度和湿度，以便进行校正。在湿度较大的条件下测量时，必须加屏蔽。