導讀：《電氣設備的絕緣電阻測試方法》介紹了絕緣電阻測試的基本原理和影響絕緣電阻阻值的因素，分析電氣設備測試中涉及絕緣電阻測試的幾個環節，提出絕緣抽查測試、介質吸收測試和絕緣步進電壓測試等絕緣電阻測試方法，并給出具體的測試步驟。該研究對于提升電氣設備在使用中的故障預防和排查能力具有重要意義。
絕緣電阻是我國計量法規定的電氣安全檢測項目，而絕緣電阻測試儀是重要的電氣故障診斷工具，屬于國家強制檢定的計量器具。在現代工業企業中出現了多種絕緣電阻的測試需求，如電線電纜的絕緣電阻測試、電容器絕緣電阻測試等，而相對應的絕緣電阻測試儀作為絕緣電阻測試的一種工具，其原理和設計的不同會具有不同的應用范圍。通過對絕緣電阻測試要求和絕緣電阻測試儀的技術及應用分析，本文提出了多種工業環境下絕緣電阻的測試技術和方法。
1、絕緣電阻基本概念
電氣設備通常選用不導電的絕緣纖維制品、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作用下都會有極化、電導、損耗、擊穿等物理特性，從而表現出導電性。也就是說，絕緣材料的絕緣是相對的，通常講的絕緣并非完全的電氣隔離，而是指導電被限制在允許值下的情況。為衡量絕緣材料對導電的限制能力引入了絕緣電阻這一概念。絕緣電阻表測試的基本原理是，將試驗電壓加入被測獨立回路之間后檢測回路的漏電流，從而得到絕緣電阻阻值。絕緣電阻的具體測量方法多種多樣而且各具特色，比較典型的有串聯法、并聯法、電壓比較法、電容充電法和電橋法。
2、絕緣電阻的影響因素
電氣設備的絕緣電阻是控制系統測試的重要項目之一。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，隨著測試電壓的變化阻值并不發生明顯變化的絕緣電阻；而有缺陷的絕緣電阻隨著測試電壓的變化會有所反應。一般來說，如果外界施加電壓過低，未達其缺陷的游離點，泄漏電流并不大，但施加電壓一旦超過游離點，泄漏電流劇增，絕緣電阻阻值相應迅速下降。
基本上所有絕緣體的絕緣性能都會隨時間退化，使得電阻減小。潮濕、灰塵、污垢、油污、震動、污染和其他機械應力或損傷等因素都會引起絕緣體的退化。當空氣間隙作為電氣部件之間的絕緣體時，由于灰塵和水分的形成，空氣間隙的電阻也會隨時間而減小。絕緣電阻的突然下降通常是由于物理損傷、環境的突然變化或接觸到腐蝕性物質引起的。絕緣電阻的總值取決于系統中傳導性泄漏電流和電容性泄漏電流的大小。
3、電氣設備領域絕緣電阻的測試方法
3.1 電氣設備測試的幾個環節
設計測試環節：一般用于在實驗室中確定電氣器件的性能。設計測試通常是由制造商對新設計的器件或是從其他公司外購、用于產品設計之中的器件進行測試。
生產測試環節：為了確保在實驗室工作正常的產品在投入生產之后仍然工作正常，就必須對每個產品進行生產測試。生產測試由制造商進行，以滿足規范和標準的要求，并保證質量的控制。
驗收測試環節：驗收測試在安裝者完成安裝之后、在系統投入使用之前進行。驗收測試包括絕緣電阻測試，以檢查是否有設備損壞、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、運輸和安裝是否導致產品損壞。
驗證測試環節：驗證測試用來在設備投入使用之后保證設備和電路的安全性和正常工作。一般在設備或電路完全投入使用較短的時間之后，并在出質保期或擔保期之前進行驗證測試。
預防性維護測試環節：許多工廠都把對設備進行絕緣電阻和導線測試作為其整體預防性維護程序的一部分。導線絕緣層的狀況是設備和電氣系統總體狀況的一個指示。好的預防性維護程序可以在故障造成停工之前檢測到并消除故障。通過定期進行絕緣電阻測量即可避免導線絕緣層故障。
故障定位測試環節：即使制造的設備是高指標的、安裝合適、規格正確并進行預防性維護測試，但是仍然需要故障定位測試，因為設備依然會發生故障。故障通常是由某個故障電路中脆弱或損壞的零件引起的。當一個器件、設備、電路或系統發生故障時，就會利用絕緣電阻測試來定位故障。
3.2 電氣設備絕緣測試方法及應用實例
3.2.1 絕緣抽查測試方法及實例
絕緣抽查測試是指，可用于在電氣設備（如電動機）的壽命周期內驗證絕緣狀態的絕緣電阻測試，定期（例如每六個月）進行抽查測試，跟蹤絕緣完整性的變化。在對電氣設備（如電動機）進行維修之后也應該進行測試，可以在標明時間的測試曲線圖上記錄測量數據。如圖1所示，按照以下步驟進行絕緣抽查測試：
圖1 絕緣抽查測試方法 圖2 絕緣抽查測試分析
①連接兆歐表，測量每一繞組導線的對地電阻，60 s后記錄示值；
②對電動機繞組進行放電；
③定期重復步驟1和2。
通過分析測試圖表的結果確定絕緣的狀態。如圖2中，A點代表電動機投入使用時的絕緣狀態；B點表示老化、污染等因素對電動機絕緣的影響；C點表示絕緣發生故障；D點表示重新纏繞后電動機的絕緣狀態。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，則需要維修電動機。由于電動機的性能受限于最薄弱的環節，所以僅使用最小的示值。
3.2.2 介質吸收測試方法及實例
介質吸收測試是指，檢查潮濕或污染的絕緣材料吸收特性的絕緣電阻測試。測試在10min的周期內進行。如圖3所示，對電氣設備進行介質吸收測試步驟如下：
圖3 介質吸收測試方法 圖4 介質吸收測試分析
①連接兆歐表，測量每一繞組導線的對地電阻。如果所有的示值都高于可接受的最小電阻值，就在介質吸收測試圖上記錄最小的儀表示值。在第1min的時間內，每10s記錄一次示值，然后每10min記錄一次示值。
②對設備（如電動機）繞組進行放電。
③通過分析測試圖表的結果確定絕緣的狀態。如圖4中，曲線的斜率說明了絕緣的狀態。良好的絕緣（曲線A）表現為電阻值的連續增長；潮濕或破裂的絕緣層（曲線B）表現為相對恒定的電阻。如果示值不能滿足可接受的最小電阻，則需要維修電動機。極化指數是設備繞組的絕緣電阻之比，由10min測量值除以1min測量值計算得到。極化指數是絕緣狀態的一個指示。低的極化指數（一般為1.5或更低）表明過于潮濕或污染嚴重。不同的絕緣等級具有不同的最小可接受極化指數值。絕緣等級是基于設施的連續工作溫度。
3.2.3 絕緣步進電壓測試方法及實例
絕緣步進電壓測試，是指逐漸增加內部絕緣材料的電應力來揭露在其他電氣設備絕緣測試中沒有發現的老化或損傷現象的測試。這項測試是在兩種或更多電壓下進行，并將測試結果相比較來完成的。只有在絕緣抽查測試之后才進行絕緣步進電壓測試。如圖5所示，按照以下步驟對電動機進行絕緣步進電壓測試：
圖5 步進電壓測試 圖6 步進電壓測試分析表
①將兆歐表設置為500 V，并建立連接后測試每一繞組導線的對地電阻。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置，直到系統中電動機的高端電壓。60s后記錄每一示值。
④對電動機繞組進行放電。
⑤通過分析測試圖標的結果確定絕緣的狀態。
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，電動機的電源電壓越高，所需的絕緣層就越厚。一個50kW、230V的電動機與一個1kW、230V的電動機所需的絕緣層厚度是相同的。
《電氣設備的絕緣電阻測試方法》通過對不同環節電氣設備的絕緣電阻測試方法研究，提出了絕緣抽查測試、介質吸收測試和絕緣步進電壓測試的解決方法，將對提升電氣設備在使用中的故障預防和排查能力，減少電氣設備故障產生的安全隱患，確保設備在最佳工作狀態運行具有重要意義。
