- 絕緣測(cè)試應(yīng)用案例
- 了解不同的電阻測(cè)試
- 變壓器絕緣電阻
- 測(cè)量馬達(dá)的絕緣電阻
安裝測(cè)試
電工和工程師為了確保設(shè)備正常和導(dǎo)線的完整性而進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。驗(yàn)證測(cè)試是一種簡(jiǎn)單、快速的測(cè)試，用來查看絕緣材料的瞬間狀態(tài)，它并不提供診斷數(shù)據(jù)，所使用的測(cè)試電壓要比進(jìn)行預(yù)測(cè)維護(hù)測(cè)試所使用的電壓高許多。由于驗(yàn)證測(cè)試主要測(cè)試電纜系統(tǒng)，檢查維護(hù)故障、不合格的設(shè)備、嚴(yán)重的老化或污染等情況，所以有時(shí)也被稱為GO/NO GO測(cè)試。如果在測(cè)試過程中沒有發(fā)現(xiàn)故障，則認(rèn)為設(shè)備是合格的。
選擇測(cè)試電壓
經(jīng)常要對(duì)各種各樣的設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試?？梢栽诖蠹s一分鐘內(nèi)使用單一的電壓，通常為500和5000 V；也可以對(duì)絕緣材料施加高于正常的工作電壓的電壓，來檢測(cè)絕緣材料中細(xì)小的缺陷，這是很常見的。對(duì)于新的設(shè)備，測(cè)試電壓應(yīng)該大約為制造商的工廠測(cè)試電壓（高于額定電壓，可以從電纜制造商處獲得該數(shù)據(jù)）的60% 到 80%。如果您不知道工廠測(cè)試電壓，則使用兩倍的電纜額定電壓再外加1000伏特。額定電壓是導(dǎo)線可以接受的長(zhǎng)時(shí)間的最大電壓量，通常被印刷在電纜上。對(duì)于單相、兩相或三相系統(tǒng)來說，電纜的額定電壓是指相－相額定電壓。由于受其承受高壓的能力的限制，前邊所提到的測(cè)試方法只適用于測(cè)試小型、新的設(shè)備。對(duì)于更大的或舊的設(shè)備，或者電線，則使用DC測(cè)試電壓（參見表3）。表1所列的是測(cè)試旋轉(zhuǎn)式設(shè)備時(shí)通常采用的的驗(yàn)證DC測(cè)試電壓（不是制造商的測(cè)試電壓）。
驗(yàn)證測(cè)試步驟 進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)證測(cè)試時(shí)，遵循下列步驟：
•使用萬用表或兆歐表上的電壓測(cè)量功能，確保被測(cè)電路未連接任何電源。
•選擇合適的電壓量程。
•將黑色探頭線的末段插入表上的公共端，將測(cè)試探針接地(地線)或另一導(dǎo)體。某些時(shí)候，將所有非被測(cè)部分的導(dǎo)線全部接地是非常有用的。利用鱷魚夾可以使測(cè)量更簡(jiǎn)單，結(jié)果更精確。
•將紅色探頭線的末端插入表上的volt/ohm端，將測(cè)試探針連接至被測(cè)導(dǎo)線。
•按下測(cè)試鍵，施加所希望的電壓，讀出表上所顯示的阻抗值。讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定可能需要幾秒鐘。阻抗值越高越好。
| 旋轉(zhuǎn)設(shè)備DC測(cè)試電壓 | 使用的公式 |
| 工廠AC測(cè)試，VAC（僅供參考） | 2 x (VAC額定值) + 1,000 |
| 最大DC設(shè)備測(cè)試，VDC | 1.28 x (工廠 AC測(cè)試電壓) |
| 最大售后服務(wù)測(cè)試DC，VDC | 0.96 x (工廠 AC 測(cè)試電壓) |
表1. 旋轉(zhuǎn)式設(shè)備的驗(yàn)證測(cè)試電壓公式
圖4. 被測(cè)設(shè)備
•如果某些導(dǎo)線不能通過測(cè)試，確定故障，或?qū)?dǎo)線抽出。潮濕的空氣、水分或灰塵都能夠?qū)е伦杩菇档汀?預(yù)測(cè)維護(hù)測(cè)試 維護(hù)測(cè)試能夠提供關(guān)于導(dǎo)線、發(fā)電機(jī)、變壓器和馬達(dá)現(xiàn)在和將來狀態(tài)的重要信息。有效的維護(hù)測(cè)試的關(guān)鍵是良好的數(shù)據(jù)收集。通過檢查所收集的數(shù)據(jù)，可以幫助我們安排診斷和維修工作，這可以降低由于意外造成的停工時(shí)間。下表列出了最常用的DC測(cè)試電壓和維護(hù)測(cè)試。
| 設(shè)備AC額定值(Volt) | DC測(cè)試電壓(Volt) |
| 0 – 100 | 100 – 250 |
| 440 – 560 | 500 – 1,000 |
| 2,300 | 1,000 或更高 |
| 4,100及以上 | 1,000 或更高 |
表2. 針對(duì)設(shè)備額定值的維護(hù)測(cè)試電壓 抽查讀數(shù)/短時(shí)阻抗測(cè)試
[page]在短時(shí)測(cè)試中，兆歐表被直接跨接在被測(cè)設(shè)備上，施加大約60秒的測(cè)試電壓。為了在大約一分鐘的時(shí)間內(nèi)使絕緣值讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，應(yīng)該只對(duì)低容性的設(shè)備進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試?；镜倪B接步驟和驗(yàn)證測(cè)試時(shí)相同，所施加的電壓按DC測(cè)試電壓公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)測(cè)試好的設(shè)備時(shí)，您會(huì)注意到，隨電容容量和吸收電流的降低，絕緣阻抗值會(huì)穩(wěn)定上升。由于溫度和濕度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)溫度（大約20?C/68?F）下、露點(diǎn)之上的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。 當(dāng)設(shè)備的額定值等于或小于1000伏特時(shí)，絕緣讀數(shù)應(yīng)該為1MΩ或更高。當(dāng)設(shè)備額定值高于1000伏特時(shí)，理想的阻抗應(yīng)該為每1000伏特上升1MΩ。所測(cè)量的絕緣阻抗值通常會(huì)略低于以前記錄的值，其下降的趨勢(shì)規(guī)律如圖6所示。絕緣值下降的斜率是絕緣材料老化程度的正常信號(hào)。陡峭的下降斜率是絕緣失效或可能出現(xiàn)故障的先兆。
圖5. 絕緣阻抗測(cè)試
圖6.絕緣阻抗的一個(gè)周期
| DC測(cè)試電壓 | 適用的公式 |
| 對(duì)于相－相電壓額定值 | DCt = 0.8165 x Ep-p |
| 對(duì)于相－地電壓額定值 | DCt = 1.414 x Ep-n |
DCt－在通常的AC操作中與最大絕緣電壓相關(guān)的DC測(cè)試電壓
Ep-p －相－相電壓額定值
Ep-n－相－地電壓額定值 步進(jìn)電壓測(cè)試
步進(jìn)電壓測(cè)試包括在不同的電壓設(shè)置下的阻抗測(cè)試。在這種測(cè)試中，對(duì)每種電壓施加相同的時(shí)間周期（通常為60秒），然后畫出絕緣阻抗曲線。通過施加步進(jìn)增長(zhǎng)的電壓，絕緣阻抗問題會(huì)暴露于提高的電壓下，能夠顯現(xiàn)出一些絕緣上的缺陷信息，如針孔、有形損壞，或者脆度等。良好的絕緣應(yīng)該能夠承受電壓的增長(zhǎng)，在不同的測(cè)試電壓下，其阻抗應(yīng)該保持基本相同。另一方面，尤其是在高壓時(shí)，材料惡化、破裂或被污染的絕緣材料也能承受增長(zhǎng)的電流，只是導(dǎo)致絕緣阻抗的降低。這種測(cè)試并不受絕緣材料、設(shè)備電容和溫度的影響。由于該項(xiàng)測(cè)試需要更長(zhǎng)的時(shí)間，所以，只有在絕緣抽查測(cè)試結(jié)果不確定時(shí)才進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試。抽查測(cè)試處理的是絕對(duì)阻抗（單一讀數(shù)）隨時(shí)間的改變，而步進(jìn)電壓測(cè)試是查找阻抗隨不同的測(cè)試電壓變化的趨勢(shì)。 介質(zhì)吸收/時(shí)間－阻抗測(cè)試 時(shí)間阻抗測(cè)試不依賴于設(shè)備的大小和溫度，它比較受污染的絕緣材料的吸收特性和良好的絕緣材料的吸收特性。時(shí)間阻抗測(cè)試電壓的時(shí)間要超過10分鐘的周期，第一分鐘內(nèi)，每10秒記錄數(shù)據(jù)，然后每分鐘進(jìn)行記錄。描繪的圖表的斜率的意義能夠確定絕緣的狀態(tài)。阻抗圖表的持續(xù)增長(zhǎng)表明絕緣良好；平坦或下降的曲線表明絕緣材料被損壞或受到了污染。
圖7. 步進(jìn)電壓測(cè)試
圖8. 良好和不良的測(cè)試曲線
圖9.良好和受污染的介質(zhì)吸收測(cè)試曲線
確定絕緣質(zhì)量的另一個(gè)方法是利用極化指標(biāo)（PI）測(cè)試。潮濕環(huán)境和油膩環(huán)境在PI曲線上表現(xiàn)為平坦現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致漏泄電流，并最終是線圈短路，對(duì)于這種情況，PI指標(biāo)測(cè)試是非常有價(jià)值的。極化指標(biāo)是兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)阻抗讀數(shù)的比值：一個(gè)為1分鐘之后的讀數(shù)，另一個(gè)是10分鐘之后的讀數(shù)。對(duì)于良好的絕緣，在開始時(shí)阻抗值較低，然后隨容性漏泄電流和吸收電流的變小而增大。10分鐘后的讀數(shù)值被1分鐘后的讀數(shù)值除，即可得到結(jié)果。低的極化指標(biāo)表明絕緣存在問題。當(dāng)測(cè)試時(shí)間緊迫時(shí)，極化指標(biāo)測(cè)試的捷徑是進(jìn)行介質(zhì)吸收率（60/30）秒測(cè)試。 發(fā)電機(jī)、變壓器、馬達(dá)和導(dǎo)線的測(cè)試連接 為了測(cè)試發(fā)電機(jī)、變壓器、馬達(dá)和配線設(shè)備的絕緣阻抗，我們可以利用前面提到的任意維護(hù)測(cè)試。是否選擇spot-reading、步進(jìn)電壓或時(shí)間阻抗測(cè)試取決于測(cè)試的原因和所獲得的數(shù)據(jù)的有效性。當(dāng)測(cè)試發(fā)電機(jī)、馬達(dá)或變壓器時(shí)，可以順序測(cè)試或單獨(dú)測(cè)試每一線圈/相，而將其它線圈接地。按照這種方法，同時(shí)也測(cè)量了相之間的絕緣阻抗。 測(cè)試旋轉(zhuǎn)式設(shè)備時(shí)的溫度修正 對(duì)于在不同的溫度下測(cè)試電樞和激勵(lì)繞組，IEEE推薦了以下的絕緣阻抗公式。Rm = Kt x (kV + 1)表6. AC和DC旋轉(zhuǎn)式設(shè)備的絕緣阻抗公式
| 絕緣阻抗?fàn)顟B(tài) | 60/30秒比值 | 10/1分鐘比率（PI） |
| 危險(xiǎn) | 0 -1.0 | 0 – 1 |
| 不良 | 1.0 – 1.3 | 1 – 2 |
| 良好 | 1.3 – 1.6 | 2 – 4 |
| 極好 | 1.6和更高 | 4和更高 |
表4. 近似的介質(zhì)吸收率
| 認(rèn)證測(cè)試 | 抽取 讀數(shù) | 步進(jìn)測(cè)試電壓 | 介質(zhì)吸收測(cè)試 | 極化指標(biāo)測(cè)試 | |
| 單次讀數(shù) |
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| 高的測(cè)試電壓 |
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| 周期性的進(jìn)行 |
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| 變化的測(cè)試電壓 |
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| 定時(shí)的測(cè)量間隔 |
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| 診斷信息 |
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Rm －修正至40?C (104?F)下的最大絕緣阻抗，單位為MΩ。
Kt －在一定的線圈溫度下，絕緣阻抗的溫度系數(shù)，可從圖10中查到。
kV – 額定的設(shè)備端－端電壓，單位為千伏。
對(duì)于三相系統(tǒng)，測(cè)試時(shí)其它兩相接地，所記錄的每一相的阻抗值應(yīng)該被2除。所得到的結(jié)果可以和推薦的最小絕緣電阻進(jìn)行比較。
圖10. 旋轉(zhuǎn)式設(shè)備的近似溫度系數(shù)
測(cè)試發(fā)電機(jī)和馬達(dá)
當(dāng)測(cè)試定子馬口鐵的阻抗時(shí)，要確保定子繞組和定子相是斷開的。測(cè)量繞組之間以及繞組和地之間的絕緣電阻。還有，當(dāng)測(cè)量DC發(fā)電機(jī)或馬達(dá)時(shí)，應(yīng)該將電刷提高，這樣，就能將馬口鐵和電樞分開來測(cè)量。下表列出了推薦的在不同的馬達(dá)額定電壓下的最小阻抗讀數(shù)
| 馬達(dá)額定電壓 | 可接受的最小阻抗 |
| 0-208 | 100,000 Ω |
| 208-240 | 200,000Ω |
| 240-600 | 300,000Ω |
| 600-1000 | 1 MΩ |
| 1000-2400 | 2 MΩ |
| 2400-5000 | 3 MΩ |
測(cè)試變壓器
當(dāng)測(cè)試單相變壓器時(shí)，要測(cè)試?yán)@組－繞組、繞組－地，或者每次測(cè)試?yán)@組和其它所有接地部分的絕緣電阻。對(duì)于三相變壓器，用EP-P (三角型變壓器)或Ep-n (Y型變壓器)代替E，用被測(cè)繞組的kVA3Ø 額定值代替kVA。利用下列的公式來確定最小的絕緣電阻。
| 變壓器類型 | 使用的公式 |
| 單相 | R = C x E √kVA |
| 三相Y型 | R = C x Ep-n √kVA |
| 三相三角型 | R = C x Ep-p √kVA |
R－一分鐘DC500伏特下最小絕緣，單位為兆歐C －在20?C (68?)溫度下的一個(gè)常量（參加下文）E －繞組的電壓額定值 KVA－被測(cè)線圈的額定功率。對(duì)于三相單元kVA3Ø =√3 x kVA1Ø
| 變壓器類型 | 60-Hertz |
| 槽式充油式 | 1.5 |
| 無槽充油式 | 30.0 |
| 干式或復(fù)合式 | 30.0 |
測(cè)試配線或電纜設(shè)備
當(dāng)測(cè)試配線或電纜時(shí)，應(yīng)將其從操作板或機(jī)器上斷開，保持隔離。應(yīng)該在電線或電纜之間或其和地之間進(jìn)行測(cè)量（參見第4頁(yè)的圖4）。IPCEA（Insulated Power Cable Engineers Association）提供下列公式，推薦了最小的絕緣電阻值。 R = K x Log10 (D/d) 表10. 電纜絕緣電阻 R －每1000 英尺 (305 米)電纜的阻抗，單位為MΩ?；?00伏特的DC測(cè)試電壓，在15.6?C (60?F)的溫度下通電1分鐘。 K－絕緣材料常數(shù)（例如，絕緣浸漬紙－2640, 漆包布鉛皮-2460, 熱塑聚乙烯材料－50000，合成聚乙烯－30000）
D －單根電線或電纜絕緣導(dǎo)體的外徑
D = d + 2c + 2b 單根導(dǎo)線的直徑
d －導(dǎo)線的直徑
c－導(dǎo)體絕緣層的厚度
b－護(hù)套絕緣層的厚度
例如，一千米6號(hào) A.W.G耐熱天然橡膠絕緣的鋁絞線，其絕緣層厚度為0.125，則K = 10,560 ，Log10 (D/d) = 0.373英寸。根據(jù)公式(R = K x Log10 (D/d), R = 10,560 x 0.373 = 3,939 MΩ/1000 英尺)，在60?F下，每一千英尺的單根導(dǎo)線的最小絕緣電阻應(yīng)為3,939 MΩ。
圖11. 測(cè)量馬達(dá)的絕緣電阻
