導(dǎo)讀：《電氣設(shè)備的絕緣電阻測(cè)試方法》介紹了絕緣電阻測(cè)試的基本原理和影響絕緣電阻阻值的因素，分析電氣設(shè)備測(cè)試中涉及絕緣電阻測(cè)試的幾個(gè)環(huán)節(jié)，提出絕緣抽查測(cè)試、介質(zhì)吸收測(cè)試和絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試等絕緣電阻測(cè)試方法，并給出具體的測(cè)試步驟。該研究對(duì)于提升電氣設(shè)備在使用中的故障預(yù)防和排查能力具有重要意義。

絕緣電阻是我國計(jì)量法規(guī)定的電氣安全檢測(cè)項(xiàng)目，而絕緣電阻測(cè)試儀是重要的電氣故障診斷工具，屬于國家強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具。在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中出現(xiàn)了多種絕緣電阻的測(cè)試需求，如電線電纜的絕緣電阻測(cè)試、電容器絕緣電阻測(cè)試等，而相對(duì)應(yīng)的絕緣電阻測(cè)試儀作為絕緣電阻測(cè)試的一種工具，其原理和設(shè)計(jì)的不同會(huì)具有不同的應(yīng)用范圍。通過對(duì)絕緣電阻測(cè)試要求和絕緣電阻測(cè)試儀的技術(shù)及應(yīng)用分析，本文提出了多種工業(yè)環(huán)境下絕緣電阻的測(cè)試技術(shù)和方法。
 
1、絕緣電阻基本概念
電氣設(shè)備通常選用不導(dǎo)電的絕緣纖維制品、云母、絕緣油、瀝青、玻璃、陶瓷、高分子材料等作為絕緣材料。但所有絕緣材料在外界電場(chǎng)作用下都會(huì)有極化、電導(dǎo)、損耗、擊穿等物理特性，從而表現(xiàn)出導(dǎo)電性。也就是說，絕緣材料的絕緣是相對(duì)的，通常講的絕緣并非完全的電氣隔離，而是指導(dǎo)電被限制在允許值下的情況。為衡量絕緣材料對(duì)導(dǎo)電的限制能力引入了絕緣電阻這一概念。絕緣電阻表測(cè)試的基本原理是，將試驗(yàn)電壓加入被測(cè)獨(dú)立回路之間后檢測(cè)回路的漏電流，從而得到絕緣電阻阻值。絕緣電阻的具體測(cè)量方法多種多樣而且各具特色，比較典型的有串聯(lián)法、并聯(lián)法、電壓比較法、電容充電法和電橋法。

2、絕緣電阻的影響因素
電氣設(shè)備的絕緣電阻是控制系統(tǒng)測(cè)試的重要項(xiàng)目之一。絕緣電阻的阻值受到多方面的影響，比如溫度升高、濕度變大、清潔度不好都會(huì)使絕緣電阻減小。另外絕緣電阻又分良性絕緣電阻和有缺陷的絕緣電阻。所謂良性絕緣電阻是指，隨著測(cè)試電壓的變化阻值并不發(fā)生明顯變化的絕緣電阻；而有缺陷的絕緣電阻隨著測(cè)試電壓的變化會(huì)有所反應(yīng)。一般來說，如果外界施加電壓過低，未達(dá)其缺陷的游離點(diǎn)，泄漏電流并不大，但施加電壓一旦超過游離點(diǎn)，泄漏電流劇增，絕緣電阻阻值相應(yīng)迅速下降。

基本上所有絕緣體的絕緣性能都會(huì)隨時(shí)間退化，使得電阻減小。潮濕、灰塵、污垢、油污、震動(dòng)、污染和其他機(jī)械應(yīng)力或損傷等因素都會(huì)引起絕緣體的退化。當(dāng)空氣間隙作為電氣部件之間的絕緣體時(shí)，由于灰塵和水分的形成，空氣間隙的電阻也會(huì)隨時(shí)間而減小。絕緣電阻的突然下降通常是由于物理損傷、環(huán)境的突然變化或接觸到腐蝕性物質(zhì)引起的。絕緣電阻的總值取決于系統(tǒng)中傳導(dǎo)性泄漏電流和電容性泄漏電流的大小。

3、電氣設(shè)備領(lǐng)域絕緣電阻的測(cè)試方法
3.1 電氣設(shè)備測(cè)試的幾個(gè)環(huán)節(jié)
設(shè)計(jì)測(cè)試環(huán)節(jié)：一般用于在實(shí)驗(yàn)室中確定電氣器件的性能。設(shè)計(jì)測(cè)試通常是由制造商對(duì)新設(shè)計(jì)的器件或是從其他公司外購、用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中的器件進(jìn)行測(cè)試。

生產(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)：為了確保在實(shí)驗(yàn)室工作正常的產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之后仍然工作正常，就必須對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試。生產(chǎn)測(cè)試由制造商進(jìn)行，以滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，并保證質(zhì)量的控制。

驗(yàn)收測(cè)試環(huán)節(jié)：驗(yàn)收測(cè)試在安裝者完成安裝之后、在系統(tǒng)投入使用之前進(jìn)行。驗(yàn)收測(cè)試包括絕緣電阻測(cè)試，以檢查是否有設(shè)備損壞、電纜損傷，電氣器件之間的間距是否合適和牢固性，以及存儲(chǔ)、運(yùn)輸和安裝是否導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

驗(yàn)證測(cè)試環(huán)節(jié)：驗(yàn)證測(cè)試用來在設(shè)備投入使用之后保證設(shè)備和電路的安全性和正常工作。一般在設(shè)備或電路完全投入使用較短的時(shí)間之后，并在出質(zhì)保期或擔(dān)保期之前進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。

預(yù)防性維護(hù)測(cè)試環(huán)節(jié)：許多工廠都把對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣電阻和導(dǎo)線測(cè)試作為其整體預(yù)防性維護(hù)程序的一部分。導(dǎo)線絕緣層的狀況是設(shè)備和電氣系統(tǒng)總體狀況的一個(gè)指示。好的預(yù)防性維護(hù)程序可以在故障造成停工之前檢測(cè)到并消除故障。通過定期進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量即可避免導(dǎo)線絕緣層故障。

故障定位測(cè)試環(huán)節(jié)：即使制造的設(shè)備是高指標(biāo)的、安裝合適、規(guī)格正確并進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)測(cè)試，但是仍然需要故障定位測(cè)試，因?yàn)樵O(shè)備依然會(huì)發(fā)生故障。故障通常是由某個(gè)故障電路中脆弱或損壞的零件引起的。當(dāng)一個(gè)器件、設(shè)備、電路或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)利用絕緣電阻測(cè)試來定位故障。

3.2 電氣設(shè)備絕緣測(cè)試方法及應(yīng)用實(shí)例
3.2.1 絕緣抽查測(cè)試方法及實(shí)例
絕緣抽查測(cè)試是指，可用于在電氣設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）的壽命周期內(nèi)驗(yàn)證絕緣狀態(tài)的絕緣電阻測(cè)試，定期（例如每六個(gè)月）進(jìn)行抽查測(cè)試，跟蹤絕緣完整性的變化。在對(duì)電氣設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）進(jìn)行維修之后也應(yīng)該進(jìn)行測(cè)試，可以在標(biāo)明時(shí)間的測(cè)試曲線圖上記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。如圖1所示，按照以下步驟進(jìn)行絕緣抽查測(cè)試：

                    

圖1   絕緣抽查測(cè)試方法                                                                                    圖2   絕緣抽查測(cè)試分析

①連接兆歐表，測(cè)量每一繞組導(dǎo)線的對(duì)地電阻，60 s后記錄示值；
②對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組進(jìn)行放電；
③定期重復(fù)步驟1和2。
通過分析測(cè)試圖表的結(jié)果確定絕緣的狀態(tài)。如圖2中，A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)投入使用時(shí)的絕緣狀態(tài)；B點(diǎn)表示老化、污染等因素對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的影響；C點(diǎn)表示絕緣發(fā)生故障；D點(diǎn)表示重新纏繞后電動(dòng)機(jī)的絕緣狀態(tài)。如果所有示值都高于可接受的最低電阻值，則在絕緣抽查測(cè)試曲線圖中記錄最小的儀表示值。如果示值不能滿足可接受的最小電阻值，則需要維修電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)的性能受限于最薄弱的環(huán)節(jié)，所以僅使用最小的示值。

3.2.2 介質(zhì)吸收測(cè)試方法及實(shí)例
介質(zhì)吸收測(cè)試是指，檢查潮濕或污染的絕緣材料吸收特性的絕緣電阻測(cè)試。測(cè)試在10min的周期內(nèi)進(jìn)行。如圖3所示，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行介質(zhì)吸收測(cè)試步驟如下：

                                           
圖3 介質(zhì)吸收測(cè)試方法                                                                                         圖4 介質(zhì)吸收測(cè)試分析

①連接兆歐表，測(cè)量每一繞組導(dǎo)線的對(duì)地電阻。如果所有的示值都高于可接受的最小電阻值，就在介質(zhì)吸收測(cè)試圖上記錄最小的儀表示值。在第1min的時(shí)間內(nèi)，每10s記錄一次示值，然后每10min記錄一次示值。
②對(duì)設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)）繞組進(jìn)行放電。
③通過分析測(cè)試圖表的結(jié)果確定絕緣的狀態(tài)。如圖4中，曲線的斜率說明了絕緣的狀態(tài)。良好的絕緣（曲線A）表現(xiàn)為電阻值的連續(xù)增長；潮濕或破裂的絕緣層（曲線B）表現(xiàn)為相對(duì)恒定的電阻。如果示值不能滿足可接受的最小電阻，則需要維修電動(dòng)機(jī)。極化指數(shù)是設(shè)備繞組的絕緣電阻之比，由10min測(cè)量值除以1min測(cè)量值計(jì)算得到。極化指數(shù)是絕緣狀態(tài)的一個(gè)指示。低的極化指數(shù)（一般為1.5或更低）表明過于潮濕或污染嚴(yán)重。不同的絕緣等級(jí)具有不同的最小可接受極化指數(shù)值。絕緣等級(jí)是基于設(shè)施的連續(xù)工作溫度。

3.2.3 絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試方法及實(shí)例
絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試，是指逐漸增加內(nèi)部絕緣材料的電應(yīng)力來揭露在其他電氣設(shè)備絕緣測(cè)試中沒有發(fā)現(xiàn)的老化或損傷現(xiàn)象的測(cè)試。這項(xiàng)測(cè)試是在兩種或更多電壓下進(jìn)行，并將測(cè)試結(jié)果相比較來完成的。只有在絕緣抽查測(cè)試之后才進(jìn)行絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試。如圖5所示，按照以下步驟對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試：

                                
 圖5 步進(jìn)電壓測(cè)試                                                                                              圖6 步進(jìn)電壓測(cè)試分析表

①將兆歐表設(shè)置為500 V，并建立連接后測(cè)試每一繞組導(dǎo)線的對(duì)地電阻。每一電阻都在60s后讀取，并記錄最小電阻示值。
②將儀表測(cè)試先連接到具有最小電阻示值的繞組。
③從1000V開始，以500V的增量增大兆歐表的設(shè)置，直到系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的高端電壓。60s后記錄每一示值。
④對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組進(jìn)行放電。
⑤通過分析測(cè)試圖標(biāo)的結(jié)果確定絕緣的狀態(tài)。

如圖6所示，非常干燥的良好絕緣層（曲線A）在不同電壓下近似地保持一致。退化了的絕緣層（曲線B） 電阻值在不同電壓下顯著降低。絕緣表面越大，絕緣電阻就越低，電動(dòng)機(jī)的電源電壓越高，所需的絕緣層就越厚。一個(gè)50kW、230V的電動(dòng)機(jī)與一個(gè)1kW、230V的電動(dòng)機(jī)所需的絕緣層厚度是相同的。

《電氣設(shè)備的絕緣電阻測(cè)試方法》通過對(duì)不同環(huán)節(jié)電氣設(shè)備的絕緣電阻測(cè)試方法研究，提出了絕緣抽查測(cè)試、介質(zhì)吸收測(cè)試和絕緣步進(jìn)電壓測(cè)試的解決方法，將對(duì)提升電氣設(shè)備在使用中的故障預(yù)防和排查能力，減少電氣設(shè)備故障產(chǎn)生的安全隱患，確保設(shè)備在最佳工作狀態(tài)運(yùn)行具有重要意義。