吸收比和极化指数都与绝缘电阻有关。
当给被试物施加一定的直流电压后,在直流电压的作用下,流过被试物绝缘介质的电流,通常由电容电流、介质吸收电流和电导(泄漏)电流三部分组成。
其中,电容电流是由绝缘介质弹性极化引起的,一般情况下,绝缘介质的极化过程很快,电容电流只是在直流电压加到绝缘介质上的瞬间出现,然后很快衰减为零。电容电流的大小主要由外加电压的高低、电源内阻的大小、绝缘材料的材质、几何尺寸、结构等因素决定,与介质的绝缘能力无关。
吸收电流是由不均匀介质或多层介质界面电荷移动和聚积引起,是绝缘介质内层松弛极化过程产生的电流,一般电气设备的绝缘通常由多种绝缘介质组成,由于不同介质的介电常数和电导率不同,当直流电压作用于不均匀介质时,电压的起始分布和稳态分布也将不同。起始分布决定于介电常数的比值,稳态分布决定于电导率的比值。当电压从起始分布状态过渡到稳态分布状态时,为适应电压的重新分布,在不同介质的交界处发生电荷移动,形成介质的内层极化过程,产生吸收电流。介质的内层极化过程需要较长的时间才能结束,因而吸收过程也需要一个较长的时间才能结束。吸收时间的长短和吸收电流的大小,通常由介质的不均匀程度、介质的结构状态、介质的材质性能、外加电压的大小、工作温度等因素决定。介质的绝缘性能越好,吸收电流衰减越慢。
电导电流由绝缘介质体的电导电流和表面漏电流组成,是介质在直流电压作用下正负离子的移动形成的,电导电流为一不随加压时间的变化而变化的恒定电流,其数值与外加电压的大小、被试物的几何尺寸、工作温度、制造工艺、绝缘材料的优劣、受潮脏污和贯穿性缺陷等有关,由介质在直流电场内的电导率决定。介质的绝缘性能越好,泄漏电流就越小,绝缘电阻也就越高。
在测量过程中,流过绝缘体的泄漏电流始终不变,但绝缘体中的电容电流和吸收电流却随时间的增加而减小,开始非常迅速,而后逐渐趋于稳定。
在直流电压的作用下,绝缘介质内部产生的各种电流及总电流随时间变化的曲线见图3-49。
由于绝缘电阻与流过介质的电流是成反比的,由图可知,在对被试物开始施加直流电压时,绝缘电阻最小,随着时间的延长,绝缘电阻很快增大,经过一段时间后,才趋于稳定,因此,在实际测量中,通常以施加电压后60s的读数值作为工程上的绝缘电阻值。
当被试物的绝缘有受潮、脏污及贯穿性缺陷时,在直流电压的作用下,传导电流将大大增加,因而绝缘电阻降低。因此,测量被试物的绝缘电阻值,可初步了解被试物的绝缘是否受潮、脏污、过热老化、绝缘击穿及其他贯穿性缺陷等绝缘状况。因此,绝缘电阻测试是最简便而且对被试物的绝缘无任何破坏作用的绝缘试验方法之一。
1.吸收比K1
吸收比,是指在同一次测量中,被试物在测量开始后60s时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值的比值,即
图3-49 直流电压作用下,介质内所产生的各电流及总电流随时间变化的曲线
i1—电容电流 i2—吸收电流 i3—传导电流 i—总电流
由于吸收比测出的是不同时间的两个电阻(或两个电流)的比值,故其数值与被试物的外形尺寸、材料、容量、几何形状等因素无关。同时,受其他偶然因素的影响也较小。所以,吸收比可以更灵敏地反映出被试物的绝缘受潮程度,比绝缘电阻值更有利于用相同的判断标准来衡量被试物的绝缘性能。
当被试物的绝缘受潮时,传导电流在总电流中的比例显著增加,吸收比下降,此时(R60s/R15s)下降,比值为1。被试物绝缘良好时,吸收比增大,一般为1.3~2.5。一般情况下,吸收比K1应大于或等于1.3。
绝缘电阻和吸收比仅在被试物的绝缘有严重受潮、脏污或贯穿性缺陷时有明显的反应;而对被试物的绝缘有不明显的局部缺陷时,反应却不太灵敏,因而不能及时地发现被试物的局部缺陷。所以,绝缘电阻和吸收比的测量,仅仅能作为初步判断被试物的绝缘情况,对于没有严重受潮、脏污或贯穿性缺陷的被试物,仅可作为判别被试物能否进入直流耐压试验的参考,而不能单一作为判别被试物绝缘强度的可靠依据。(www.daowen.com)
2.极化指数K2
极化指数是指在同一次测量中,10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比,即
由于大型设备的松弛极化时间很长,绝缘电阻测量和吸收比测量已经不能正确地反映出设备的真实绝缘性能。为了满足测量的需要,因此,在大型设备绕组的绝缘测量中,推荐使用“极化指数”作为判断绕组绝缘是否受潮的依据。极化指数测量,除能够反映设备绝缘状况和受潮程度外,还能反映整体和局部缺陷,并且在较大的范围内与被试物温度无关,因此,用来判断被试物的绝缘性能更为准确有效,一般规定在10~30℃时极化指数K2应≥1.5。
GB 50150—2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》中规定,额定电压1000V以上的电动机,吸收比不得小于1.2,中性点可以拆开的电动机应分相测量。35kV及以上、4000kV·A及以上的变压器,吸收比不得小于1.3。220kV及以上、120MV·A及以上的变压器,极化指数与出厂试验值应无明显差别。6000kW及以上同步发电机、调相机,沥青浸胶及烘卷云母绝缘时极化指数不小于1.3,环氧粉云母绝缘时极化指数不小于1.6。
吸收比和极化指数的测量同绝缘电阻的测量。在进行吸收比和极化指数的测量时,应先将绝缘电阻表摇至额定转速(对于电子式绝缘电阻表,则应先合上仪表电源开关,待仪表正常后),再将绝缘电阻表高压端(“L”端钮)的测量引线使用绝缘棒接到被试物的被测量部分上,从接到被试物时开始计时,分别读取并记录15s和60s(或1min和10min)时的绝缘电阻值。测量完毕,应先断开仪表与被试物的测量引线,再停止绝缘电阻表的转动或关掉电子式绝缘电阻表的电源,以防被试物的反冲电流损坏绝缘电阻表。测量完毕,应将被试物充分放电并接地。同时记录测量时的环境条件(温度、湿度和气象状况)以备进行温度换算之用。
B级绝缘发电机绝缘电阻的温度换算:任意温度t下测得的B级绝缘发电机的绝缘电阻Rt,可用下式换算为75℃时的绝缘电阻:
式中 Kt1可在表3-10中查找。
表3-10B级绝缘发电机绝缘电阻各种温度时的Kt1值
A级绝缘材料绝缘电阻的温度换算:任意温度t下测得的A级绝缘材料的绝缘电阻Rt,可用下式换算为75℃时的绝缘电阻
式中 Kt2可在表3-11中查找。
表3-11A级绝缘材料绝缘电阻各种温度时的Kt2值
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