变压器类设备绝缘电阻测试方法

1 绝缘电阻、吸收比和极化指数

1.1 绝缘电阻

    测量电气设备的绝缘电阻，是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。例如：各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳、器身内有铜线搭桥等现象引起的半贯通性或金属性短路等。干燥前后，绝缘电阻变化比介质损耗因数变化大得多：对7500kVA变压器，ΔR＝4000%＞＞Δtanδ=250%。

    用兆欧表测量设备的绝缘电阻，由于受介质吸收电流的影响，兆欧表指示值随时间逐步增大，通常读取施加电压后60s的数值或稳定值，作为工程上的绝缘电阻值。 

1.2 吸收比和极化指数 

    吸收比K1为60s绝缘电阻值(R60s)与15s绝缘电阻值(R15s)之比值，即 

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图1某台发电机绝缘电阻R与时间t的关系 

1—干燥前15℃；2—干燥结束时73.5℃； 

3—运行72h后，并冷却至27℃ 

    对于大容量和吸收过程较长的变压器、发电机、电缆等，有时R60s/R15s吸收比值尚不足以反映吸收的全过程，可采用较长时间的绝缘电阻比值，即10(R10min)和1min(R1min)时绝缘电阻的比值K，称作绝缘的极化指数 

    在工程上，绝缘电阻和吸收比(或极化指数)能反映发电机或油浸变压器绝缘的受潮程度。绝缘受潮后吸收比值(或极化指数)降低(如图1)，因此它是判断绝缘是否受潮的一个重要指标。 

    应该指出，有时绝缘具有较明显的缺陷(例如绝缘在高压下击穿)，吸收比值仍然很好。吸收比不能用来发现受潮、脏污以外的其他局部绝缘缺陷。 

2 使用仪表 

    最常用的测量仪表是兆欧表。 

2.1 兆欧表的型式 

    兆欧表按电源型式通常可分为发电机型和整流电源型两大类。发电机型一般为手摇(或电动)直流发电机或交流发电机经倍压整流后输出直流电压；整流电源型由低压50Hz交流电(或干电池)经整流稳压、晶体管振荡器升压和倍压整流后输出直流电压。 

图2  兆欧表的一般负载特性 

2.2 兆欧表的电压 

兆欧表电压通常有100、250、500、1000、2500、5000、10000V等多种。也有可连续改变输出电压的。测量绝缘电阻时，采用兆欧表的电压等级，在GB50150-2006《电气装置安装工程  电气设备交接试验标准》未作特殊规定时，应按下列规定执行：

1  100V 以下的电气设备或回路，采用 250V  50MΩ 及以上兆欧表； 

2  500V 以下至 100V 的电气设备或回路，采用 500V  100MΩ及以上兆欧表；

3  3000V 以下至 500V 的电气设备或回路，采用 1000V  2000MΩ 及以上兆欧表； 

4  10000V 以下至 3000V 的电气设备或回路，采用 2500V  10000MΩ 及以上兆欧表； 

5  10000V 及以上的电气设备或回路，采用 2500V 或 5000V  10000MΩ 及以上兆欧表。

6  用于极化指数测量时，兆欧表短路电流不应低于2mA。 

2.3 兆欧表的容量 

    兆欧表的容量即最大输出电流值(输出端经毫安表短路测得)对吸收比和极化指数测量有一定的影响。测量吸收比和极化指数时应尽量采用大容量的兆欧表，即选用最大输出电流1mA及以上的兆欧表，以期得到较准确的测量结果。 

2.4 兆欧表的负载特性 

    兆欧表的负载特性,即被测绝缘电阻R和端电压U的关系曲线,随兆欧表的型号而变化。图2为兆欧表的一般特性。当被测绝缘电阻值低时,端电压明显下降。 

2.5 选用兆欧表时的注意事项 

    (1)对有介质吸收现象的发电机、变压器等设备，绝缘电阻值、吸收比值和极化指数随兆欧表电压高低而变化，故历次试验应选用相同电压的兆欧表。 

    (2)对二次回路或低压配电装置及电力布线测量绝缘电阻，并兼有进行直流耐压试验的目的时，可选用2500V兆欧表。由于低压装置的绝缘电阻一般较低(1～20MΩ)，兆欧表输出电压因受负载特性影响，实际端电压并不高。用2500V兆欧表代替直流耐压试验时，应考虑到低绝缘电阻时端电压降低的因素。 

3 试验步骤 

3.1 断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试品接地放电。对电容量较大者(如发电机、电缆、大中型变压器和电容器等)，应充分放电(5min)。放电时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。 

3.2 用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。 

3.3 兆欧表上的接线端子“E”是接被试品的接地端的，“L”是接高压端的，“G”是接屏蔽端的。应采用屏蔽线和绝缘屏蔽棒作连接。 

    将兆欧表水平放稳，当兆欧表转速尚在低速旋转时，用导线瞬时短接“L”和“E”端子，其指针应指零。开路时，兆欧表转速达额定转速其指针应指“∞”。然后使兆欧表停止转动，将兆欧表的接地端与被试品的地线连接，兆欧表的高压端接上屏蔽连接线，连接线的另一端悬空(不接试品)，再次驱动兆欧表或接通电源，兆欧表的指示应无明显差异。然后将兆欧表停止转动，将屏蔽连接线接到被试品测量部位。如遇表面泄漏电流较大的被试品(如发电机、变压器等)，还要接上屏蔽护环。 

3.4 驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源，待指针稳定后(或60s)，读取绝缘电阻值。 

3.5 测量吸收比和极化指数时，先驱动兆欧表至额定转速，待指针指“∞”时，用绝缘工具将高压端立即接至被试品上，同时记录时间，分别读出15s和60s(或1min和10min)时的绝缘电阻值。 

3.6 读取绝缘电阻后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再将兆欧表停止运转。测试大容量设备时更要注意，以免被试品的电容在测量时所充的电荷经兆欧表放电而使兆欧表损坏。 

3.7 断开兆欧表后对被试品短接放电并接地。 

3.8 测量时应记录被试设备的温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。 

4 影响因素及注意事项 

4.1 外绝缘表面泄漏的影响 

    一般应在空气相对湿度不高于80%条件下进行试验，在相对湿度大于80%的潮湿天气，电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜，造成表面泄漏通道，使绝缘电阻明显降低。此时，应在引出线瓷套上装设屏蔽环(用细铜线或细熔丝紧扎1～2圈)接到兆欧表屏蔽端子。常用的接线如图3所示。屏蔽环应接在靠近兆欧表高压端所接的瓷套端子，远离接地部分，以免造成兆欧表过载，使端电压急剧降低，影响测量结果。 

图3  测量绝缘电阻时屏蔽环的位置 

4.2 残余电荷的影响 

    若试品在上一次试验后，接地放电时间t不充分，绝缘内积聚的电荷没有放净，仍积滞有一定的残余电荷，会直接影响绝缘电阻、吸收比和极化指数值。图4为一台发电机先测量绝缘电阻后经历不同的放电时间再进行复测的结果，可以看出，接地放电至少5min以上才能得到较正确的结果。 

图4  某台发电机经不同接地放电时间后复测绝缘电阻结果 

      对三相发电机分相测量定子绝缘电阻时，试完第一相绕组后，也应充分放电5min以上，才能试验第二相绕组。否则同样会发生相邻相间异极性电荷未放净造成测得绝缘电阻值偏低的现象。 

4.3 感应电压的影响 

    测量高压架空线路绝缘电阻，若该线路与另一带电线路有一段平行，则不能进行测量，防止静电感应电压危及人身安全，同时以免有明显的工频感应电流流过兆欧表使测量无法进行。 

4.4 温度的影响 

    试品温度一般应在10～40℃之间。 

    绝缘电阻随着温度升高而降低。对变压器而言，当测量温度与产品出厂试验时的温度不符合时，可按下表换算到同一温度时的数值进行比较；

油浸式电力变压器绝缘电阻的温度换算系数

2 测量温度以上层油温为准。

当测量绝缘电阻的温度差不是表中所列数值时，其换算系数 A 可用线性插入法确定，也可按下述公式计算： 

                            A=1.5K/10                                              

校正到 20℃ 时的绝缘电阻值可用下述公式计算： 

当实测温度为 20℃ 以上时：

R20=ARt                                

当实测温度为 20℃ 以下时： 

R20=Rt/A                                

式中 R20——校正到 20℃ 时的绝缘电阻值(MΩ)；

Rt ——在测量温度下的绝缘电阻值(MΩ)。 

4.5 测量结果的判断 

绝缘电阻值的测量是常规试验项目中的最基本的项目。根据测得的绝缘电阻值，可以初步估计设备的绝缘状况，通常也可决定是否能继续进行其他施加电压的绝缘试验项目等。

在《电气设备预防性试验规程》中，有关绝缘电阻标准，除少数结构比较简单和部分低电压设备规定有最低值外，多数高压电气设备的绝缘电阻值，大多不作规定或自行规定。

由于考虑到变压器的选用材料、产品结构、工艺方法以及测量时的温度、湿度等因素的影响，难以确定出统一的变压器绝缘电阻的允许值，GBJ232-82中给出的油浸电力变压器绕组绝缘电阻的最低允许值如下，供无出厂试验报告时参考。

油浸电力变压器绕组绝缘电阻的最低允许值(MΩ)表

高压绕组

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。测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R60s大于10000MΩ时，极化指数可不做考核要求。

绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无明显变化，一般不低于上次值的70%。

除了测得的绝缘电阻值很低，试验人员认为该设备的绝缘不良外，在一般情况下，试验人员应将同样条件下的不同相绝缘电阻值，或以同一设备历次试验结果(在可能条件下换算至同一温度)进行比较，结合其它试验结果进行综合判断。需要时，对被试品各部位分别进行分解测量(将不测量部位接屏蔽端，便于分析缺陷部位。