低壓電器設(shè)備中的絕緣檢測技術(shù)

李 野

（甘肅新盛國資管理運營有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

低壓電器設(shè)備的絕緣體檢測，從原理上說，是電氣設(shè)備內(nèi)部的電阻對電壓電流的作用以及使電壓電流發(fā)生變化的功能進行檢測，通過一系列專業(yè)的設(shè)備和數(shù)據(jù)分析來對低壓電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣體是否合格進行分析和檢測，從而得出比較科學合理的數(shù)據(jù)[1]。進行低壓電器設(shè)備的絕緣體檢測，有利于提高低壓電器產(chǎn)品的質(zhì)量，更加適應家庭安全使用，提高居民用電的安全性。無論是對于生產(chǎn)低壓電器的生產(chǎn)廠家，還是使用電器的居民來說，這都是一項重要的工作。

2 研究背景

低壓電器的絕緣技術(shù)性能常被作為衡量其安全性的標準，進行絕緣測試，有助于其更好地保障低壓電器的正常工作，延長其使用壽命。根據(jù)低壓電器的電氣性能和在線路上的位置和功能，可以把低壓電氣裝置可劃分為：控制電氣裝置與分配電氣裝置；電氣控制裝置位于動力系統(tǒng)中包括起動器、控制器、控制繼電器、電阻、變阻器、接觸器、電磁體等。分配電裝置包括開關(guān)、斷路器、保險絲、變換開關(guān)等。

低壓電氣設(shè)備的工作中往往存在著電、磁、光、熱、機械能的轉(zhuǎn)化，這些轉(zhuǎn)化往往是非線性的、沒有規(guī)律的，并且在瞬間發(fā)生，給故障分析帶來了困難。在低壓電氣設(shè)備的理論基礎(chǔ)上，必須要有足夠的經(jīng)驗資料來支撐，包括電接觸、電弧、電磁、熱和電動力學等[2]。隨著低壓電器設(shè)備的研發(fā)和維修技術(shù)水平提高，電力市場規(guī)模的擴大，電力市場的負荷也日益增加，電力系統(tǒng)的設(shè)計要求也隨之提高。

低壓電氣設(shè)備的絕緣體檢測，是低壓電器內(nèi)部的一個重要組成部分即絕緣體進行的檢測，檢測的目的就是檢查低壓電器內(nèi)部是否存在影響其正常使用的故障。如果電器設(shè)備在使用過程中存在用電危險的可能，那么就要對電器進行及時的維修和改進。就當前市場上的低壓電器而言，這些電器內(nèi)部的保護裝置絕緣體，大部分以繼電接觸器、斷路器這些必要的故障感應器為主。

為了保證低壓電器產(chǎn)品合格，安全地進入家庭使用，就必須對低壓電器的絕緣體進行測試。低壓電器的內(nèi)部存在著不可避免的缺陷，而目前市場上的檢測技術(shù)對于這些缺陷并不能夠完全的排除，這樣就縮短了低壓電器的使用壽命。即使目前無法對這些弊端進行完全的修復和改造，也能通過一定的技術(shù)手段減少因這些缺陷給電器設(shè)備和居民日常生活帶來的不利影響。

3 對絕緣體絕緣效果產(chǎn)生影響的因素

3.1 用電電源的質(zhì)量

低壓電器對所需的電流和電壓具有一定的特殊性。通常而言，一般家庭用電器的電流和電壓相對于電壓用電器的電流和電壓較高，在對低壓電器絕緣體進行測試時要考慮到低壓電器所需的電流和電壓低于一般用電器的額定電壓[3]。在進行測試時要精確地測算出測試電流和電壓的持續(xù)時間和電流大小，還需要考慮到在測算的過程中是否存在電流和電壓在通過電線時會有電流泄漏的情況，這些因素都會對低壓用電器絕緣體的檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，需要格外注意。

3.2 絕緣體由于使用的時間而老化

如果被測試的低壓電器內(nèi)部線路由于使用時間過長而出現(xiàn)線路破損的情況，或者由于在使用過程中沒有及時對電器進行清理而使線路沾染污穢，這些現(xiàn)象可能會降低或增加絕緣體的電阻功能，在絕緣體的內(nèi)部形成短路，進而給低壓用電器造成故障影響使用。在對低壓用電器的內(nèi)部絕緣體進行測試時需要考慮到用電器使用時間過長而使絕緣體的絕緣效果變差的情況，在進行測試時要對被測的低壓電器內(nèi)部的線路進行排查而避免被測電器發(fā)生短路的情況[4]。另外一個重要的方面，在測試時要確保測量的一整套數(shù)據(jù)都是完整的，并且科學合理，避免因為低壓電器內(nèi)部某一個組成部分的缺陷而造成整組數(shù)據(jù)的誤差或者錯誤給檢測結(jié)果帶來的影響，而當這種情況不可避免時，就需要結(jié)束當前所做的測試，且當前測試所得的數(shù)據(jù)只能作為一個參考樣本，需要重新進行儀器安裝和測試。

4 低壓電器內(nèi)部絕緣體的檢測方法

對電壓電器內(nèi)部絕緣體進行檢測，檢測的參照物一般選擇為低壓電器內(nèi)部的斷路器，熔斷器和電纜等，通過對這些組成部分的測試來判斷絕緣體是否符合使用標準。但是在具體的操作過程中會出現(xiàn)一些不可抗因素，例如當測試電流過大時容易出現(xiàn)內(nèi)部線路短路問題，使開關(guān)自動跳閘。除此之外，如果測試電流過大，還會導致線路與焊接板之間的焊接點自燃，繼而損害電器本身。雖然這樣的問題不可避免地發(fā)生，但是這些影響因素在測試的過程中都是可以被人為控制的，因此在進行測試時要格外重視測試的外部環(huán)境和可能會發(fā)生的問題，確保測試絕緣體整套流程的操作安全進行[5]。

4.1 在低壓電器內(nèi)部安裝抗干擾措施

就當前我國市場上對低壓電器的生產(chǎn)技術(shù)而言，大部分電器內(nèi)部的線路是使用熔接的方法。雖然這種焊接方法因為操作簡單而在當前市場上廣泛使用，但卻因為無法實現(xiàn)實時監(jiān)控可能會給使用帶來一定的威脅，而且權(quán)責很難精確到個人，就需要在低壓電器內(nèi)部安裝抗干擾措施。

首先，可以通過在低壓電器內(nèi)部安裝電阻小的絕緣體，這樣可以減少絕緣體對其他電器內(nèi)部元件的影響；其次，在低壓電器內(nèi)部安裝接地設(shè)施。這兩種方法只適用于低阻性的電纜和線路。對于高阻性的電纜和線路，就需要通過改變其磁場來防止線路與雷電產(chǎn)生磁場共振，進而防止電纜和線路被磁化，起到對絕緣體的保護作用[6]。低壓電器設(shè)備的絕緣特性主要是通過測量絕緣電阻來進行，通常所說的絕緣電阻是指電氣設(shè)備的帶電部件和外部的非帶電絕緣部件的電阻，如果絕緣材料產(chǎn)生老化，則會降低其絕緣性能，從而造成漏電、電氣設(shè)備短路等危險事故。絕緣材料在制造過程中會產(chǎn)生大量的氣泡和雜質(zhì)，一旦被電到，很容易導致線路短路，產(chǎn)生腐蝕性的物質(zhì)，甚至會將絕緣層擊穿，造成無法挽回的后果。所以，必須定期進行絕緣性測試，即對其進行定量的檢查，以防止此類事故的發(fā)生[7]。對低壓電器設(shè)備的絕緣特性進行測試，可以根據(jù)其絕緣電阻和耐壓測試來判定其是否符合設(shè)備的要求。由于絕緣電阻受到多種因素的影響，其絕緣特性也會有差異。在高粉塵環(huán)境中電器的絕緣電阻會降低，在高溫和高濕條件下，其絕緣電阻也會降低。低壓電器設(shè)備的絕緣電阻本來就不是一種測量方法，它不僅會隨溫度升高而降低，而且還會受溫度、濕度等因素的影響，所以對低壓電器設(shè)備進行測試，必須在一定的溫、濕環(huán)境下進行，以保證測量結(jié)果的準確性；再次，絕緣電阻的特性取決于電阻率和電強度，許多低壓電器需要長時間連續(xù)工作，而有些則需要短時間的工作，這就導致了設(shè)備的電壓和負載狀況的變化。例如，在設(shè)備日夜全負荷運行條件下，變壓器負載可達80%。而當絕緣電阻較低時更易出現(xiàn)接地及短接。所以，當發(fā)生故障時有些檢測只能在設(shè)備正常工作狀態(tài)下進行。

4.2 嚴格控制檢測過程的標準

在進行檢測時一定要注意檢測環(huán)境是否符合檢測標準。而檢測線路的質(zhì)量是否符合檢測標準至關(guān)重要，如果測試所需的線路不達標，就會給整個測試流程造成影響，更甚者還可能會給檢測的儀器造成損害，造成資源的浪費。工作人員在檢測的過程中要嚴格按照要求操作，權(quán)責明確，嚴格遵守工作流程標準，禁止因為無意觸碰到電線而發(fā)生的觸電情況。

4.3 加強對電器內(nèi)部接線方式的管理

低壓電器內(nèi)部的接線方式一般采用直接接線或者是使用隔離開關(guān)方式，來避免短路情況的發(fā)生。在低壓電器內(nèi)部絕緣體測試具體的使用過程中仍然無法避免電壓的波動幅度過大而產(chǎn)生的漏電情況。為應對這種情況，如果在低壓電器內(nèi)部接入隔離開關(guān)，可以在一定程度上減少這種狀況的發(fā)生，但是如果接入隔離開關(guān)，會使低壓電器內(nèi)部的電流雙回流動的電流增大，會使測試的成本增加。雖然降低了低壓電器發(fā)生故障的概率，但從經(jīng)濟的角度來考慮，這仍然不是一種值得提倡的方法。在低壓電器設(shè)備中對其進行絕緣測試，是保證其安全運行的一個重要措施。在低壓電器設(shè)備檢修中對電氣部件進行檢測是非常有必要的，也是非常困難的。在日常工作中必須加強對電纜的保養(yǎng)和管理，確保電力系統(tǒng)的正常運行，方便人民的日常生活。對低壓線路的檢查要從多個角度進行，首先，要了解供電線路的連接形式；其次，要針對不同的電壓水平選用接線，并做好相應的防護。在試驗變壓器的壽命時由于線路的復雜性，造成事故的可能性增大，所以必須嚴格執(zhí)行，不能一味地追求經(jīng)濟發(fā)展，而忽略安全。同時要注意，不能以較低的電流交換較大的容量。同時還需考慮人為的原因，避免出現(xiàn)錯誤。為了避免因閃電而引起的電磁干擾，在低壓電氣設(shè)備的電源與接地導線間布設(shè)屏蔽層；為了防止因雷擊造成線路短路，必須采用電刀等關(guān)鍵部件，如電容、電阻等，也可以采用接地方式來解決此問題。由于該方法可以有效降低對電網(wǎng)的影響，同時也可以確保周邊通訊環(huán)境的安全和穩(wěn)定。但其弊端就是維修人員必須專業(yè)，如果發(fā)生故障，將會帶來無法彌補的損失和問題。要讓低壓電器的絕緣測試工作順利進行，需要有專門的技術(shù)人才[8]。

4.4 預先對所需電流電壓進行測算

預先對檢測低壓電器內(nèi)部絕緣體所需的電流及電壓進行測算和調(diào)節(jié)，不僅可以有效地防止由于電流電壓過大而導致電阻電纜燒壞的情況，還可以防止因電路短路導致火災的發(fā)生。這樣既提高了檢測結(jié)果的準確性，又能夠讓檢測流程安全且高效進行。由于低壓電器設(shè)備的絕緣測試是由低壓場源來完成的，在對其進行測試時應對其內(nèi)部電弧電流、電場力等各種因素的影響進行全面的分析。在實際應用中可以通過使用諧振法、瞬變電磁場法[9]等簡單的方法來確定所需的參數(shù)，但都有其不足之處：①諧振頻率的選取應視具體情況而定，與工作場所、工作條件無關(guān)；②在設(shè)計電路時不能僅從一個方面去考慮，而要全面地考慮各種因素，才能做出最優(yōu)的選擇；③在分析低壓電器的工作模式時要注意避免采用大容量的變壓器和低功率的供電裝置，以減小損失，并降低生產(chǎn)成本。

5 低壓電器設(shè)備的絕緣測試方法

5.1 直接電阻法

在測量低壓電氣設(shè)備的絕緣時一般采用萬用表。多數(shù)規(guī)格為500 V，在進行測量時應注意以下問題：一是通常使用E和L兩個端口來進行電阻測量[10]；二是在進行測試之前，必須斷開電源，并進行短路放電，以確保測試環(huán)境的精確。在正式的測量前，應先排除高感應條件下的錯誤；三是清洗萬用表，降低因接觸電阻引起的誤差，提高了測量精度；四是在正式啟動測試時應按以下步驟進行：先切斷儀器的電源，確保測試工作正常進行，在此基礎(chǔ)上，將萬用表的E和L兩端分別拉出一根導線，分別與測試部件相連接，接著以一定的轉(zhuǎn)速搖把，待閱讀穩(wěn)定后記錄表上的絕緣電阻值并進行整理；五是測量完畢進行數(shù)據(jù)對比，得到準確的結(jié)果。在測量時如果發(fā)現(xiàn)萬用表指針指向0，則應立即停止測量，查找故障原因，再次進行檢測，確保測量結(jié)果的準確性。

5.2 漏電流的測定

在低壓電氣設(shè)備中使用泄漏電流的方法，可以使用專業(yè)泄漏電流計或耐電壓計。前者的工作原理和方法比較簡單，根據(jù)各國的漏電安全值設(shè)置標準，判定其絕緣電阻特性；后者則是在兩根導線間施加一個電壓，以求出電阻值。這2種方式在適用上是相似的。由于在進行外部電壓測試時通過絕緣層的電流即泄漏電流，因此電阻的大小由測量電流決定[11]。這2種方法都是為了測定電阻值，對低壓電氣設(shè)備的絕緣質(zhì)量進行測試，以達到改善電力系統(tǒng)使用安全的目的。對低壓電氣設(shè)備進行絕緣電阻測試的基本目的就是要確保其安全運行，除了安全性方面的考慮，絕緣電阻測試還可以顯示出該低壓電氣設(shè)備的工作狀態(tài)。低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻測試是指在設(shè)備正常工作和設(shè)備故障時進行的兩種狀態(tài)下的絕緣測試，兩者結(jié)合起來，可以對設(shè)備的實際絕緣狀況進行科學的判定。為了保證低壓電氣設(shè)備的正常工作和安全使用，必須對其加強監(jiān)測，以提高其科學的可靠性。

6 結(jié)語

絕緣性的檢測是低壓電器設(shè)備設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，也是低壓電器設(shè)備正常運行的重要前提，如果絕緣損壞，很可能發(fā)生設(shè)備事故，產(chǎn)生不必要的人員傷亡和資源浪費。目前國家科學技術(shù)相關(guān)部門對低壓電器內(nèi)部絕緣體的研發(fā)已經(jīng)有了較大的成就，但是與其他電器不同，由于低壓電器自身具有一定的特殊性，必須通過對低壓電器所需電壓和低壓電器內(nèi)部絕緣體的測試，提高低壓電器的質(zhì)量，才能更好地為公眾服務。