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绝缘质量如何评估（超全面）
时间：2021-01-13
所有电气装置及设备的绝缘电阻特别是大容性绝缘电阻的测试，都必须符合相关规范和标准的要求，才能确保现场运行时的安全性。不论是电气电缆、分段保护设备、或是电动机、发电机等，其电气导体部分必须使用高绝缘电阻材料进行包覆隔离，以最大程度地防止电流外流。
随着时间的推移这些绝缘材料的质量会因为设备所处环境、工作条件、或其他外力作用的影响而劣化。其降低了绝缘材料的电阻率，进而使泄露电流增加，最终可能导致威胁人身或财产安全的严重意外事故，并可能做成工厂停工，蒙受经济损失。
对新安装或整改后的设备，除了运行前试验外，例行性预防性试验（含绝缘试验），也可以避免此类意外的发生，在意外事故发生前，这些试验可有效地对绝缘材料的老化程度，以及早期的缺陷进行检测，在故障发展的初期，就能发现并进行处理。
在这里，我们首先需要区分两种常被混淆的试验方式：耐压试验（介电强度试验）与绝缘试验的不同。
耐压试验：被称作“破坏性试验”，是在绝缘体上加载一个较高的电压浪涌，并检测绝缘体是否有击穿现象的试验。在实际情况下，这种电压浪涌现象会出现在雷击，或电力传输线路故障时所发生的感应电压。这项试验的主要目的，是考验被试品的绝缘，承受各种过电压的能力。通常情况下，耐压试验使用交流电压进行，但也可以使用直流电压进行试验。
绝缘电阻试验：则是一种在常规测试条件下的非破坏性试验。经由对被测试设备加载一直流电压（其小于“耐压试验”中的电压值），再计算出电阻值的试验结果，其单位以K Ω、MΩ、G Ω或T Ω表示，所测得的电阻值，即表征了两导体间的绝缘质量。由于绝缘电阻试验为“非破坏性试验”，能特别有效地对运行中的电气设备及装置，进行绝缘老化的相关检测。实施此项试验时，需使用绝缘电阻测试仪或高压可调数字兆欧表。
绝缘试验原理和影响试验的因素：
绝缘电阻测试仪是以欧姆定律为基本原理。通过加载一个已知的直流电压（这个电压低于耐压试验的试验电压），然后测量流过绝缘材料的电流，即可计算出绝缘电阻值。理论上来说，绝缘电阻的阻值非常大，但并非是无限大，所以经由测量流经绝缘材料的低电流，绝缘电阻测试仪即可计算并显示出绝缘电阻的阻值，这个电阻值表征了两个导体之间的绝缘质量，并指示出绝缘材料发生泄漏电流的风险。
当对被测物体加载一个持续恒定的电压时，有许多因素会影响被测物绝缘电阻的阻值，即影响其流经绝缘材料的电流值。例如温度或湿度等，可能会很大程度地影响到测量结果。首先，我们先分析在绝缘试验中，流经被测物（绝缘材料）电流的自然特性，并假设这些因素不影响测量结果。
绝缘试验时，流经绝缘材料的总电流，是由三个电流组成：
1.电容电流：试验的加压瞬间，电容充电电流即对被测绝缘材料的电容量充电。这个瞬时电流开始时相对较大，但如被测材料充电完毕后，会以曲线速度快速衰减至接近于零。一般在几秒或十几秒后，电容电流相对于总电流来说，即可忽略不计，本公司生产绝缘电阻测试仪高电压建立时间＜30ms，提高了测量精度。
2.吸收电流：吸收电流，是绝缘材料分子，在外电场的效应下，重新调整排列所需要的额外能量。吸收电流的衰减速度与电容电流相比来说，要慢很多，有时需要数分钟后才能降到接近于零的数值。
3.泄露电流：泄露电流，或称为电导电流，表征了绝缘材料的质量特征，并在试验过程中是保持恒定的。
当被测电路加载一固定电压时，流经被测设备绝缘材料的总电流，会随时间变化。这意味着绝缘电阻试验的测量值与测量的时间是紧密相关的。
4.温度的影响：
温度的变化，会使绝缘电阻的阻值以接近指数曲线函数关系随之变动。在对设备的预防性维护计划中，绝缘电阻试验应该在相近的温度条件下进行，如果无法符合此要求，则应以相对于参考温度的相关运算，来修正测量值。
湿度的影响：
主要取决于绝缘电阻表面的脏污程度。一定要注意的是，当温度降至露点以下时，绝不可进行绝缘电阻的测量
5.外界干扰
高绝缘材料加上直流电压后，通过试样的电流是很微小的，极易受到外界干扰的影响，造成较大的测试误差。热电势、接触电势一般很小，可以忽略；电解电势主要是潮湿试样与不同金属接触产生的，大约只有20mV，况且在静电测试中均要求相对湿度较低，在干燥环境中测试时，可以消除电解电势。因此，外界干扰主要是杂散电流的耦合或静电感应产生的电势。在测试电流小于10-10A或测量电阻超过1011欧姆时；被测试样、测试电极和测试系统均应采取严格的屏蔽措施，消除外界干扰带来的影响。
如何判断各种型号绝缘电阻测试仪精度高低：
绝缘电阻测试仪输出短路电流的大小可反映出该兆欧表内部输出高压源内阻的大小。当被测试品存在电容量时，在测试过程的开始阶段，绝缘电阻测试仪内的高压源要通过其内阻向该电容充电，并逐步将电压充到绝缘电阻测试仪的输出额定高压值。显然，如果试品的电容量值很大，或高压源内阻很大，这一充电过程的耗时就会加长。其长度可由R内和C负载的乘积决定（单位为秒）。请注意，给电容充电的电流与被测试品绝缘电阻上流过的电流，在测试中是一起流入绝缘电阻测试仪内的。绝缘电阻测试仪测得的电流不仅有绝缘电阻上的分量，也加入了电容充电电流分量，这时测得的阻值将偏小。
故：短路电流越大，内阻越小，测试越准确。
如：额定电压为5000V的绝缘电阻测试仪，若其短路输出电流为80μA(日本共立产)，其内阻为5000V/80μA＝62MΩ
如：试品容量为0.15μF，则时间常数τ=62MΩ×0.15μF≈9 (秒)即在18秒时刻，电容上的充电电流仍有11.3μA。
由此可见，仅由充电电流而形成的等效电阻为5000V/11.3μA＝442MΩ,若正常绝缘为1000MΩ，则显示的测得绝缘值仅为306MΩ。这种试值已不能反映绝缘值的真实状况了，而且试值主要是随容性负载容量的变化而改变，即容量小，测试阻值大；容量大，测试阻值小。
这些方法是在一定规范时间内，对绝缘电阻阻值进行连续测量。这类测试方法的优势，在于环境温度对于实验结果的影响不是很大，因此只要被测设备在试验的过程中，环境温度没有发生急剧的变化，其测得的结果就无需进行修正。
在对旋转电机进行预防性试验和绝缘监测时，这类方法最为理想。
如果绝缘材料的状态良好，泄漏电流就会很小，因此试验初始阶段的总电流，主要是电容充电电流和电介质吸收电流。当测试电压持续加载时，由于这些干扰电流会逐渐减小，测得的绝缘电阻会持续上升。在被试品绝缘情况良好的情况下，测量绝缘电阻所需的稳定时间，取决于绝缘材料的种类。
如果绝缘材料已经劣化，泄露电流会非常大并持续恒定，通常会超过电容充电电流和电介质吸收电流。在这种情况下，当加载高压时，测得的绝缘电阻值就会很快稳定下来。
依据测试电压加载时间的长短，来分析绝缘材料绝缘电阻的变化情况，即可用于评估被试品的绝缘质量。
吸收比：
中华人民共和国国家标准“GB 50150-2006电气装置安装工程、电气设备交接试验标准”
中国电力行业标准“DL/T 595-2005电力设备预防性试验规程”中吸收比定义为：在同一次试验中，60s时的绝缘电阻值和15s时的绝缘电阻值之比。
标准值
极化指数：
定义为：在同一次试验中，10min时的绝缘电阻值和1min时的绝缘电阻值之比。
1.同步发电机及调相机
测量定子绕组绝缘电阻和吸收比及极化指数。
①各相绝缘电阻的不平衡系数不应大于2.
②吸收比：对沥青浸胶及烘卷云母绝缘不应小于1.3；对于环氧粉云母绝缘不应小于1.6.对于容量200MW及以上机组应测量极化指数，不应小于2.0.
2.交流电动机
1000v及以上的电动机应测量吸收比。吸收比不应低于1.2，中性点可拆分的应分相测量。
3.电力变压器、电抗器及消弧线圈
绝缘电阻不低于产品出厂试验值70%。当测量温度与产品出厂试验温度不同时，可以换算到同一温度下进行比较。
①变压器电压等级为35kv及以上，且容量在4000KVA及以上时，应测量吸收比。②吸收比与产品出厂值相比应无明显差别，在常温下应不小于1.3，当R60大于3000MΩ时，吸收比可不做考核要求。
③变压器电压等级为220kv及以上且容量为120MVA及以上时，宜用5000v兆欧表测量极化指数。侧得值与产品出厂值相比应无明显差别，在常温下不小于1.3；当R60大于10000MΩ时，极化指数可不做考核要求。
4.互感器绝缘电阻测量
①测量一次绕组对二次绕组及外壳、各二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻值；不宜低于1000MΩ.
②测量电流互感器一次绕组段间的绝缘电阻，绝缘电阻不宜低于1000MΩ，但由于结构原因而无法测量时可不进行。
③测量电容式电流互感器的末屏及电压互感器接地端（N）对外壳（地）的绝缘电阻，不宜小于1000MΩ。
5.电力电缆绝缘电阻测量
测量各电缆导体对地或对金属屏蔽层间和各导体间的绝缘电阻，应符合下列规定：
①耐压实验前后，绝缘电阻测量应无明显变化；
②橡塑电缆外护套、内衬套的绝缘电阻不低于0.5MΩ/km；
③测量绝缘电阻用兆欧表的额定电压，宜采用如下等级：
0.6/1kv电缆：用1000v兆欧表。
0.6/1kv以上电缆用2500v兆欧表；6/6kv及以上电缆也可用5000v兆欧表。
橡塑电缆外护套、内衬套的测量：500v兆欧表。
6.金属氧化物避雷器绝缘电阻测量
①35kv以上电压用5000v兆欧表，绝缘电阻不小于2500MΩ。
②35KV及以下电压用2500v兆欧表，绝缘电阻不小于1000MΩ。
③低压（1kv以下）：用500v兆欧表，绝缘电阻不小于2MΩ。
④基座绝缘电阻不低于5MΩ。
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