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絕緣測試應用

安裝測試

驗證測試

電工和工程師為了確保設備正常和導線的完整性而進行驗證測試。驗證測試是一種簡單、快速的測試，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)，所使用的測試電壓要比進行預測維護測試所使用的電壓高許多。由于驗證測試主要測試電纜系統(tǒng)，檢查維護故障、不合格的設備、嚴重的老化或污染等情況，所以有時也被稱為GO/NO GO測試。如果在測試過程中沒有發(fā)現(xiàn)故障，則認為設備是合格的。

選擇測試電壓

經常要對各種各樣的設備進行驗證測試?？梢栽诖蠹s一分鐘內使用單一的電壓，通常為500和5000 V；也可以對絕緣材料施加高于正常的工作電壓的電壓，來檢測絕緣材料中細小的缺陷，這是很常見的。對于新的設備，測試電壓應該大約為制造商的工廠測試電壓（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。額定電壓是導線可以接受的長時間的*大電壓量，通常被印刷在電纜上。對于單相、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，前邊所提到的測試方法只適用于測試小型、新的設備。對于更大的或舊的設備，或者電線，則使用DC測試電壓（參見表3）。表1所列的是測試旋轉式設備時通常采用的的驗證DC測試電壓（不是制造商的測試電壓）。

驗證測試步驟

進行設備驗證測試時，遵循下列步驟：
•使用萬用表或兆歐表上的電壓測量功能，確保被測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，將測試探針接地(地線)或另一導體。某些時候，將所有非被測部分的導線全部接地是非常有用的。利用鱷魚夾可以使測量更簡單，結果更**。
•將紅色探頭線的末端插入表上的volt/ohm端，將測試探針連接至被測導線。
•按下測試鍵，施加所希望的電壓，讀出表上所顯示的阻抗值。讀數(shù)達到穩(wěn)定可能需要幾秒鐘。阻抗值越高越好。

旋轉設備DC測試電壓	使用的公式
工廠AC測試，VAC（僅供參考）	2 x (VAC額定值) + 1,000
*大DC設備測試，VDC	1.28 x (工廠 AC測試電壓)
*大售后服務測試DC，VDC	0.96 x (工廠 AC 測試電壓)

表1. 旋轉式設備的驗證測試電壓公式

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圖4. 被測設備
•相對于地和管線內所有其它導線，測試每一導線。將測量值的數(shù)據(jù)記錄放在一個**的地方。
•如果某些導線不能通過測試，確定故障，或將導線抽出。潮濕的空氣、水分或灰塵都能夠導致阻抗降低。

預測維護測試

維護測試能夠提供關于導線、發(fā)電機、變壓器和馬達現(xiàn)在和將來狀態(tài)的重要信息。有效的維護測試的關鍵是良好的數(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間。下表列出了*常用的DC測試電壓和維護測試。

設備AC額定值(Volt)	DC測試電壓(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. 針對設備額定值的維護測試電壓

抽查讀數(shù)/短時阻抗測試

在短時測試中，兆歐表被直接跨接在被測設備上，施加大約60秒的測試電壓。為了在大約一分鐘的時間內使絕緣值讀數(shù)達到穩(wěn)定，應該只對低容性的設備進行該項測試。基本的連接步驟和驗證測試時相同，所施加的電壓按DC測試電壓公式進行計算。當測試好的設備時，您會注意到，隨電容容量和吸收電流的降低，絕緣阻抗值會穩(wěn)定上升。由于溫度和濕度會影響測試結果，應該在標準溫度（大約20C/68F）下、露點之上的環(huán)境下進行測試。

當設備的額定值等于或小于1000伏特時，絕緣讀數(shù)應該為1MΩ或更高。當設備額定值高于1000伏特時，理想的阻抗應該為每1000伏特上升1MΩ。所測量的絕緣阻抗值通常會略低于以前記錄的值，其下降的趨勢規(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。陡峭的下降斜率是絕緣失效或可能出現(xiàn)故障的先兆。

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圖5. 絕緣阻抗測試

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圖6.絕緣阻抗的一個周期

DC測試電壓	適用的公式
對于相－相電壓額定值	DCt = 0.8165 x Ep-p
對于相－地電壓額定值	DCt = 1.414 x Ep-n

表3.DC測試電壓公式

DCt－在通常的AC操作中與*大絕緣電壓相關的DC測試電壓
Ep-p －相－相電壓額定值
Ep-n－相－地電壓額定值

步進電壓測試

步進電壓測試包括在不同的電壓設置下的阻抗測試。在這種測試中，對每種電壓施加相同的時間周期（通常為60秒），然后畫出絕緣阻抗曲線。通過施加步進增長的電壓，絕緣阻抗問題會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。良好的絕緣應該能夠承受電壓的增長，在不同的測試電壓下，其阻抗應該保持基本相同。另一方面，尤其是在高壓時，材料惡化、破裂或被污染的絕緣材料也能承受增長的電流，只是導致絕緣阻抗的降低。這種測試并不受絕緣材料、設備電容和溫度的影響。由于該項測試需要更長的時間，所以，只有在絕緣抽查測試結果不確定時才進行該項測試。抽查測試處理的是**阻抗（單一讀數(shù)）隨時間的改變，而步進電壓測試是查找阻抗隨不同的測試電壓變化的趨勢。

介質吸收/時間－阻抗測試

時間阻抗測試不依賴于設備的大小和溫度，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。時間阻抗測試電壓的時間要超過10分鐘的周期，分鐘內，每10秒記錄數(shù)據(jù)，然后每分鐘進行記錄。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。

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圖7. 步進電壓測試

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圖8. 良好和**的測試曲線

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圖9.良好和受污染的介質吸收測試曲線

確定絕緣質量的另一個方法是利用極化指標（PI）測試。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，會導致漏泄電流，并*終是線圈短路，對于這種情況，PI指標測試是非常有價值的。極化指標是兩個時間點阻抗讀數(shù)的比值：一個為1分鐘之后的讀數(shù)，另一個是10分鐘之后的讀數(shù)。對于良好的絕緣，在開始時阻抗值較低，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，即可得到結果。低的極化指標表明絕緣存在問題。當測試時間緊迫時，極化指標測試的捷徑是進行介質吸收率（60/30）秒測試。

發(fā)電機、變壓器、馬達和導線的測試連接

為了測試發(fā)電機、變壓器、馬達和配線設備的絕緣阻抗，我們可以利用前面提到的任意維護測試。是否選擇spot-reading、步進電壓或時間阻抗測試取決于測試的原因和所獲得的數(shù)據(jù)的有效性。當測試發(fā)電機、馬達或變壓器時，可以順序測試或單獨測試每一線圈/相，而將其它線圈接地。按照這種方法，同時也測量了相之間的絕緣阻抗。

測試旋轉式設備時的溫度修正

對于在不同的溫度下測試電樞和激勵繞組，IEEE推薦了以下的絕緣阻抗公式。Rm = Kt x (kV + 1)表6. AC和DC旋轉式設備的絕緣阻抗公式

絕緣阻抗狀態(tài)	60/30秒比值	10/1分鐘比率（PI）
危險	0 -1.0	0 – 1
**	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. 近似的介質吸收率

	認證測試	抽取讀數(shù)	步進測試電壓	介質吸收測試	極化指標測試
單次讀數(shù)	·	·
高的測試電壓	·
周期性的進行		·	·	·	·
變化的測試電壓			·
定時的測量間隔				·	·
診斷信息		·	·	·	·

表5. 不同的電阻測試

Rm －修正至40C (104F)下的*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 – 額定的設備端－端電壓，單位為千伏。
對于三相系統(tǒng)，測試時其它兩相接地，所記錄的每一相的阻抗值應該被2除。所得到的結果可以和推薦的*小絕緣電阻進行比較。

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圖10. 旋轉式設備的近似溫度系數(shù)

測試發(fā)電機和馬達

當測試定子馬口鐵的阻抗時，要確保定子繞組和定子相是斷開的。測量繞組之間以及繞組和地之間的絕緣電阻。還有，當測量DC發(fā)電機或馬達時，應該將電刷提高，這樣，就能將馬口鐵和電樞分開來測量。下表列出了推薦的在不同的馬達額定電壓下的*小阻抗讀數(shù)

馬達額定電壓	可接受的*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

表7. 推薦的40C (104F)下*小阻抗

測試變壓器

當測試單相變壓器時，要測試繞組－繞組、繞組－地，或者每次測試繞組和其它所有接地部分的絕緣電阻。對于三相變壓器，用EP-P (三角型變壓器)或Ep-n (Y型變壓器)代替E，用被測繞組的kVA3Ø 額定值代替kVA。利用下列的公式來確定*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

表8. 變壓器絕緣電阻公式

R－一分鐘DC500伏特下*小絕緣，單位為兆歐C －在20C (68)溫度下的一個常量（參加下文）E －繞組的電壓額定值　KVA－被測線圈的額定功率。對于三相單元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
干式或復合式	30.0

表9. 20C (68)下常量C的值

測試配線或電纜設備

當測試配線或電纜時，應將其從操作板或機器上斷開，保持隔離。應該在電線或電纜之間或其和地之間進行測量（參見第4頁的圖4）。IPCEA（Insulated Power Cable Engineers Association）提供下列公式，推薦了*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體的外徑　

D = d + 2c + 2b　單根導線的直徑

d －導線的直徑

c－導體絕緣層的厚度

b－護套絕緣層的厚度

例如，一千米6號 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線的*小絕緣電阻應為3,939 MΩ。

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圖11. 測量馬達的絕緣電阻[/size]

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