影響絕緣電阻表示值誤差測量結(jié)果的因素

陳嘉亮

摘 要：絕緣電阻表（兆歐表）是一臺專用儀器，大量使用于電氣設(shè)備絕緣電阻的檢測，對確保產(chǎn)品質(zhì)量、人身安全及設(shè)備安全具有重要意義。但在檢定和測量過程中會受到許多因素的影響，可能造成測量結(jié)果失真。從偏離方法、標(biāo)準(zhǔn)裝置特性、環(huán)境影響因素等角度分析了絕緣電阻表在檢定中的影響因素，僅供參考。

關(guān)鍵詞：絕緣電阻；絕緣材料；短路試驗(yàn)；裝置特性

中圖分類號：TM934.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.102

在各種電氣設(shè)備中，絕緣材料性能的優(yōu)劣對電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和安全用電有著重大的影響。衡量絕緣性能的主要標(biāo)志之一是它的絕緣電阻，因此，測試絕緣電阻是至關(guān)重要的。通過絕緣性能測試，可以提前發(fā)現(xiàn)絕緣材料的缺陷，并及時采取相應(yīng)的措施，避免事故的發(fā)生。絕緣電阻表可用來檢測電氣設(shè)備的絕緣電阻，有著廣泛的應(yīng)用。它作為重要的故障診斷工具，是國家強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具。檢定規(guī)程雖規(guī)定了測試方法和標(biāo)準(zhǔn)測試條件，但在實(shí)際測量過程中往往因一些不利因素的影響，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)不應(yīng)有的誤差。基于此，本文對絕影響緣電阻表在檢定中的影響因素進(jìn)行了研究。

1 偏離方法的影響因素

如果不嚴(yán)格按檢定規(guī)程檢測，就可能產(chǎn)生誤差，即方法誤差。對于手搖指針式和電子式絕緣電阻表，國家質(zhì)檢總局分別頒布了相應(yīng)的《絕緣電阻表（兆歐表）檢定規(guī)程》（JJG 622—1997）和《電子式絕緣電阻表檢定規(guī)程》（JJG 1005—2005）。絕緣電阻表檢定裝置一般由可調(diào)式高壓高阻箱和絕緣電阻表（兆歐表）端電壓測試儀組成。

在絕緣電阻表的檢定中，為了保證檢定過程的規(guī)范和準(zhǔn)確，必須嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進(jìn)行，以避免不必要的誤差或安全問題產(chǎn)生。使用絕緣電阻表前，一定要按規(guī)定要求對絕緣電阻表認(rèn)真檢查，認(rèn)定合格后方可使用。以下列舉易被忽視而產(chǎn)生誤差的實(shí)例。

1.1 未按檢定規(guī)程逐項(xiàng)檢查

使用者和儀表計(jì)量人員遺漏了絕緣電阻表檢定的開路和短路試驗(yàn)，其測試數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，該表基本誤差雖然在標(biāo)度尺II區(qū)范圍內(nèi)合格，但在標(biāo)度尺I區(qū)和III區(qū)范圍內(nèi)已嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)要求，其原因就是違反了在初步試驗(yàn)時指針不得偏離標(biāo)度線中心位置±1 mm的規(guī)定。如果超出了這個規(guī)定，則說明絕緣電阻表有故障，為不合格產(chǎn)品，不應(yīng)繼續(xù)使用。

1.2 錯誤選取中值電阻的阻值

檢定員和使用者常忽視一項(xiàng)規(guī)定，即中值電阻是取最大分度線的電阻值2%的1，2，5或10的整數(shù)倍數(shù)值。而檢定人員沒有仔細(xì)了解規(guī)定，僅憑感覺和經(jīng)驗(yàn)取分度線中心處。以ZC11D-3型兆歐表為例，如果取分度線中心位置的電阻值為20 MΩ，則而按照規(guī)定計(jì)算中值電阻應(yīng)為50 MΩ，檢定結(jié)果存在較大誤差，進(jìn)而造成誤判。

2 標(biāo)準(zhǔn)裝置特性的影響因素

標(biāo)準(zhǔn)裝置及其配套設(shè)備在使用中有諸多規(guī)定，如果不遵守這些注意事項(xiàng)，則會產(chǎn)生很大的誤差。

2.1 轉(zhuǎn)換開關(guān)變差

電阻箱通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改變電阻值，在轉(zhuǎn)換后再轉(zhuǎn)換回原位時，其接觸電阻不是固定不變的，進(jìn)而產(chǎn)生了開關(guān)變差。變差較大時，可能會使檢定結(jié)果產(chǎn)生不可忽略的誤差。因此，操作者在轉(zhuǎn)換開關(guān)時應(yīng)盡量用力均勻，從而產(chǎn)生較小的接觸電阻變差。

2.2 調(diào)節(jié)細(xì)度

電阻箱調(diào)節(jié)細(xì)度不足會產(chǎn)生誤差。當(dāng)進(jìn)行絕緣電阻表檢定，指針接近分度線時，改變一個最小步進(jìn)值就已超過了靈敏度閥值，導(dǎo)致指示器偏轉(zhuǎn)過大，往往不能對齊檢測分度線，只能估讀最后的結(jié)果，進(jìn)而產(chǎn)生讀數(shù)誤差。

2.3 測試時間

絕緣電阻會隨著測試時間的不同而變化，同樣的測量條件、讀數(shù)時間不同會造成很大的差別。理論上看，只有對應(yīng)恒定電導(dǎo)電流的電阻才是體積絕緣電阻，但同時考慮到測量系統(tǒng)具有長時間的穩(wěn)定性，測量時間不宜過長。相反，讀數(shù)時間過長，將造成數(shù)值偏大。為了獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，要求工作1 s后再讀數(shù)。

2.4 剩余電荷

對有剩余電荷的被試設(shè)備進(jìn)行測試時，會出現(xiàn)虛假現(xiàn)象，使測量數(shù)據(jù)虛假增大或減小。當(dāng)剩余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相同時，測量結(jié)果虛假增大；當(dāng)剩余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相反時，因絕緣電阻表需要輸出較多的異性電荷去中和剩余電荷，為了消除剩余電荷的影響，應(yīng)事先“充分”放電。因此，絕緣電阻表的容量越大越好。

操作者在測量前，應(yīng)切斷被測電器和回路的電源，并對相關(guān)元件進(jìn)行臨時接地放電，以保證人身與絕緣電阻表的安全和測量結(jié)果的準(zhǔn)確。

2.5 供電電源

對于所選用的和被檢定的絕緣電阻表，比如干電池電源必須遵守廠家規(guī)定，電壓必須在所標(biāo)記的工作區(qū)內(nèi)，否則會影響其測量誤差。電網(wǎng)供電的電壓波動在±5%以內(nèi)，頻率允許偏差為±1%.

2.6 正確接線

絕緣電阻表共有3個接線端（L、E、G），不能接錯，否則會影響檢定結(jié)果。測量回路對地電阻時，L端與回路的裸露導(dǎo)體連接，E端連接接地線或金屬外殼；測量回路的絕緣電阻時，回路的首端與尾端分別與L、E連接；測量電力電纜的絕緣電阻時，為了防止電纜表面泄漏電流，進(jìn)而對測量準(zhǔn)確度造成影響，應(yīng)將L端連接電纜的芯線導(dǎo)體，E端連接到電纜的金屬外殼上（鋼帶或鉛皮），G端連接芯線的絕緣體外表面；測量同軸電纜絕緣電阻的接法與電力電纜相仿，L端連接到電纜的芯線導(dǎo)體，E端連接到電纜屏蔽層（金屬編織網(wǎng)、金屬箔或金屬管），G端纏繞在電纜的內(nèi)層絕緣（實(shí)芯PE、藕芯PE）上；測量電力變壓器的絕緣電阻時，L端連接變壓器繞組引出端子，E端連接變壓器外殼，G端連接到為測量而螺旋狀纏繞于瓷套管（瓷裙）表面的裸體導(dǎo)線上。

2.7 測試導(dǎo)線

絕緣電阻表的測試引線應(yīng)選用絕緣良好的多股軟線，L、E兩端子引線應(yīng)獨(dú)立分開，避免纏繞在一起，保持適當(dāng)距離，以免影響測量準(zhǔn)確度。特別是10 MΩ以上用普通導(dǎo)線的誤差就非常大。如果測量1 000 MΩ時，普通導(dǎo)線所引入的測量誤差會超過10%.

測試導(dǎo)線的長短應(yīng)根據(jù)測試現(xiàn)場的需要而定，原則上宜短不宜長。實(shí)際測量中由于導(dǎo)線過長，且其自由地拖放在地面，測出的絕緣電阻可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際值，甚至只有實(shí)際值的1/10.原因是其中包含了兩條測試線對地之間的絕緣電阻，產(chǎn)生了較大的測量值誤差。

當(dāng)存在上述影響量時，如果被測表面存在污垢、濕度較大等，則其表面漏電流的可能性較大，進(jìn)而導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差，甚至被嚴(yán)重歪曲。為了消除表面漏電流的影響，必須將被測對象的屏蔽層或無須測量的部分與G端相連接，這樣漏電流就經(jīng)由G端直接流回兆歐表內(nèi)發(fā)電機(jī)的負(fù)端形成回路，從根本上消除了表面漏電流的影響。

3 環(huán)境影響因素

3.1 溫度

溫度對絕緣電阻測量的影響很大。一般情況下，絕緣電阻會隨溫度的升高而減小。溫度升高時，絕緣體電介質(zhì)內(nèi)部離子的運(yùn)動加速，在電場作用下，水分向電場的兩極伸長（極化現(xiàn)象），絕緣介質(zhì)中的極化加劇，電導(dǎo)增加，致使絕緣電阻阻值降低。就一般絕緣體而言，溫度每變化8～10 ℃，其絕緣電阻就會變化一倍的量，所以，測試時應(yīng)記錄溫度。

3.2 濕度

濕度也是影響絕緣電阻的因素之一。濕度主要影響表面泄漏電流，絕緣表面吸附潮氣，瓷套表面形成水膜，水中含有的溶解雜質(zhì)或絕緣物內(nèi)含有的鹽類、酸類物質(zhì)會被水分解電離，進(jìn)而提高了導(dǎo)電率，使絕緣電阻明顯降低。因此，絕緣體受潮后絕緣電阻會變小，特別是高阻器件的測量檢定時要注意這一點(diǎn)。比如，雨后測量得出的氧化鋅避雷器絕緣電阻僅為3 000 MΩ，在表面干燥的情況下絕緣電阻會上升到10 000 MΩ以上。

3.3 磁場因素

檢定場所除地磁場外應(yīng)無其他強(qiáng)磁場。由于絕緣電阻表沒有防磁裝置，外磁場對表頭磁鋼的磁場會產(chǎn)生影響，外界磁場越強(qiáng)，影響越大，誤差越大。如果環(huán)境中的外磁場較強(qiáng)，則應(yīng)考慮交變磁場產(chǎn)生的影響。在交流電路中，由于每個線圈都能產(chǎn)生交流磁場，所以，各元件之間由于磁場所產(chǎn)生的影響會造成較大的誤差，不可忽略該問題。比如，一臺變壓器的絕緣電阻為3 700 MΩ，但在強(qiáng)磁場下（旁邊有電抗器），其絕緣電阻只有800 MΩ。

3.4 電流熱效應(yīng)

檢定過程中，需要對部分元件的數(shù)值進(jìn)行改變或調(diào)解，這樣會導(dǎo)致電流變化，元件所散發(fā)的熱量也就有所不同，進(jìn)而對最終結(jié)果造成一定的影響。

3.5 電場的因素

由于絕緣體之間可能形成電容，導(dǎo)致交流電通路，進(jìn)而引發(fā)電流泄漏或影響元件讀數(shù)。電場的影響可表現(xiàn)為導(dǎo)體間電容泄漏電流，這種電容性漏電會導(dǎo)致絕緣電阻值發(fā)生變化，進(jìn)而對結(jié)果造成影響。

3.6 臟污或受潮

被試物表面臟污或受潮會使其表面電阻率大大降低，絕緣電阻明顯下降，因此，必須消除表面泄漏電流的影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，絕緣電阻表的質(zhì)量將直接影響操作者的生命安全，因此，必須重視絕緣電阻表的檢定。絕緣電阻表的檢定是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作，絕緣電阻表檢定和絕緣電阻測量中的影響因素較多，涉及到被測對象、工作現(xiàn)場、環(huán)境因素、人員素質(zhì)等方面。與其他測量相比，電學(xué)測量的誤差因素特別明顯。對于一個合格的質(zhì)檢員而言，不僅要有一定的系統(tǒng)誤差知識，還要有專業(yè)技術(shù)方面的知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)全面了解各種測試問題和測量的影響因素，以防檢定或測量結(jié)果出現(xiàn)不應(yīng)有的誤差，造成結(jié)果失真，給電力設(shè)備絕緣狀態(tài)下的檢查判斷帶來困難甚至誤判。所以，在檢定和使用過程中必須要避免這些誤差的產(chǎn)生。

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〔編輯：張思楠〕