测量绝缘电阻和吸收比的原理
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测量绝缘电阻和吸收比的原理
电力设备中的绝缘材料（电介质）是不导电的物质，但并不是绝对的不导电。在直流电压作用下，电介质中有微弱的电流经过。根据电介质材料的性质，构成及结构等的不同，这部分电流可视为由三部份电流构成，如图2－1所示。
图2-1中，i1为电容电流。直流电压作用到绝缘材料上，加压瞬间相当于给电容充电。这部分随时间较快衰减的电容电流与绝缘材料的电容量和外加电压有关，它对时间的变化曲线如图2-1（c）i1曲线所示。其电流回路在等值电路[见图2-1（b）]中用一个纯电容C1表示。i2为吸收电流。不均匀介质中吸收电流由缓慢极化和夹层式极化产生，即在直流电压加上的瞬间，介质上的电压按电容分布，而电压稳定后介质上的电压按电阻分布；由于不同介质的电容与电阻不成比例，因此在加上直流电压瞬间到稳定这一过程中，介质上电荷要重新分配，重新分配的电荷在回路中形成电流i2，其电流回路在等值电路[见图2-1（b）]中用一个电容C和电阻r串联表示。吸收电流i2随时间衰减的快慢与介质电容量大小有很大关系，如图2-1（c）i2曲线所示，i3为泄漏电流。电介质中有极少数束缚很弱的或自由的离子，当介质在直流电压作用下，正负离子就分别向两极移动而形成电流，如图2-1（c）i3曲线所示，其电流回路在等值电路[见图2-1（b）]中用一个纯电阻R表示。
三个电阻加起来，即i=i1+i2+i3，可得到在直流电压作用下流过绝缘介质的总电流i随时间变化的曲线，通常称为吸收曲线，如图2-1(c)曲线所示。
从吸收曲线可以看出，电容电流和吸收电流i2经过一段时间后趋近于零，因此i趋近于i3。所谓绝缘电阻就是指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比，即近于。所谓绝缘电阻就是指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比，即
R=U/i3 （2-1）
式中 U——加于试品两端的电压，V；
i3——对应于电压U，试品中的泄漏电流，μA；
R——试品的绝缘电阻，MΩ。
由于电容电流的吸收电流经过一段时间后趋于零，因此在绝缘电阻表（俗称兆欧表、摇表）进行绝缘电阻测量时，必须等到绝缘电阻表指示稳定后才能读数。对电容量较小的一般试品，通常认为摇1min后，泄漏电流趋于稳定（即电容电流、吸收电流趋于零）。
由于i3的大小取决于绝缘材料的状况，当介质受潮、老化、表面脏污或有其他缺陷（如有裂缝、灰化、气泡等）时，R降低，i3会增大。因此测量绝缘电阻是了解电力设备绝缘的最简便常用的手段之一。
由于流过绝缘介质的电流有表面电流的体积电流之分，所以绝缘电阻也有体积绝缘电阻和表面绝缘电阻之分。我们真正关心的是体积绝缘电阻。当绝缘受潮或有其他贯通性缺陷时，体积绝缘电阻降低。因此，体积绝缘电阻的大小标志着绝缘介质内部绝缘的优劣。在现场测量中，当测量得到的试品绝缘电阻低时，应采取屏蔽措施，排除表面绝缘电阻的影响，以便测得真实准确的体积绝缘电阻值。
对大容量试品（如变压器、发电机、电缆），《规程》除要求测量其绝缘电阻外，还要求测量吸收比或/和极化指数。
大容量试品的吸收曲线i随时间衰减较慢，其中尤其是吸收电流i2随时间衰减缓慢，有的可达数十分钟。常把60s的绝缘电阻之比称为吸收比K，即
K= = =
为便于分析理解，我们来分析极端情况。时间=与=15s时的绝缘电阻之比，即
= =1+
绝缘受潮劣化时，泄漏电流比15s时的电容电流和吸收电流之和（i1+i2）增加得快，R/R趋近于1；绝缘良好时，i3很小，i2相对较大，则R∞/R15S＞1。这就是说，吸收比的数据与绝缘状况有很大的关系。而且K是一个比值，与绝缘结构的几何尺寸无关，易于比较。
由于无法测量R∞，只能根据经验测量吸收比K，一般认为当K=R60S/R15S≥1.3~1.5时绝缘是良好的，这一数据对分析35~110kV变压器、中型容量发电机是有效的。近年来，随和电力设备电压等级的提高，发现用吸收比K判断大容量变压器有很多的误判断现象。如西北某供电局90000KVA及以上的15台变压器，在132次吸收比测量结果中，有76次小于1.3，占58%。上述变压器油的试验及其他试验均未发现异常，且运行一直正常。产生这种现象的原因很多，其中一条是由于大容量变压器的吸收电流衰减时间长，吸收比K反映不了绝缘吸收现象的整体，仅反映吸收现象的局部，而且与绝缘结构、油质、温度等有很大关系。统计数据表明，沈阳变压器厂生产的变压器较西安变压器厂生产的变压器吸收比合格率高，但绝缘电阻绝对值较低；而西安变压器厂生产的变压器绝缘电阻绝对值高，但吸收比低。
为克服这种测量吸收比可能产生的误判断，常采用对吸收比小于1.3的试品测量其10min与1min的绝缘电阻之比，即用测量极化指数P的方法来判断绝缘优劣。如《规程》要求，电力变压器极化指数不低于1.5。容量为6000kW及以上的同步发电机，沥青浸胶及烘卷云母绝缘吸收比不应小于1.3或极化指数不应小于1.5；环氧粉云母绝缘吸收比不应小于1.6或极化指数不应小于2.0。
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