絕緣電阻測試儀測試回路分析

【摘 要】 通過對絕緣電阻測試儀工作原理介紹，與耐壓測試儀測試回路比較，分析接地和浮動兩種測試回路的特點，提出正確獲得絕緣電阻測試結(jié)果應(yīng)采用的測試回路與方法。

【關(guān)鍵詞】 絕緣電阻測試 耐壓測試 測試回路接地 測試回路浮動

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.02.008

絕緣電阻測試儀是用來測量絕緣電阻大小的儀器，絕緣電阻測試方式是施加一固定電壓于待測物相互隔離的兩端點上，而電阻的測量范圍從幾百KΩ到幾GΩ，在使用上會配合絕緣電阻下限的設(shè)定，使產(chǎn)品符合安規(guī)測試要求。絕緣電阻測試儀有較寬的量程范圍，可以正確地測量出被測物實際的電阻值。做絕緣電阻測試時可以從產(chǎn)品平均的測試范圍設(shè)定一個限值，不僅使產(chǎn)品符合安規(guī)最低的測試要求，更可對所生產(chǎn)的產(chǎn)品做出更加嚴格的把關(guān)。

按照目前國際上通用的絕緣電阻測試標準，一般是用直流500V或1000V電壓去測試被測物的絕緣性能的好壞，然后用絕緣電阻的數(shù)值來評估被測物絕緣性能。絕緣電阻測試的好處是可以量化產(chǎn)品的絕緣性能，一目了然地為產(chǎn)品的設(shè)計者、生產(chǎn)者對于產(chǎn)品的材料、工藝結(jié)構(gòu)等馬上給出一個非常直觀的結(jié)果，原則上絕緣電阻阻值越大越好。但絕緣電阻測試的缺點也是顯而易見的，即測試結(jié)果的重復(fù)性很差，且電阻測試的值越高越會受到外在因素的影響，當(dāng)然，這也跟絕緣電阻測試儀本身的設(shè)計有關(guān)。我們知道，絕緣電阻測試電壓一般是直流500V或者1000V，這相當(dāng)于一個直流耐壓測試，儀器在這個電壓下測量出一個電流值，然后通過內(nèi)部的線路計算，將這個電流放大，最后通過歐姆定律：R=U/I，其中U就是測試電壓500V或者1000V，而I就是在這個電壓下的漏電流。根據(jù)耐壓測試經(jīng)驗我們可以了解到，這個電流都是非常小的，一般都是小于1μA。

由上面可以看出，絕緣阻抗測試的原理和耐壓測試完全一樣，只不過是歐姆定律的另外表述，耐壓測試使用漏電流來描述被測物的絕緣性能，而絕緣電阻測試則是用電阻值描述。

目前任何耐壓測試儀的基本功能，都是監(jiān)測被測物對地的泄漏電流。泄漏電流過大通常表明被測物存在絕緣缺陷。耐壓測試所采用的電路，預(yù)先為過大電流設(shè)定了斷路電流值。當(dāng)泄漏電流超過斷路電流值時，耐壓測試儀進入故障模式來告知操作人員被測物存在絕緣故障，儀器會自動切斷高壓輸出，一般情況下還會在測量范圍內(nèi)指示出該電流值的大小。大多數(shù)耐壓測試儀都配有電流表，便于在測試中監(jiān)視泄漏電流。但是，由于儀器的設(shè)計不同，對于漏電流的監(jiān)控也有非常大的差異性，一般的耐壓測試儀高壓測試的回路有兩種形式：測試回路接地形式，即高壓測試回路線和儀器的接地點共同一點;浮動回路形式，即測試回路和儀器的接地點完全不同。

絕緣電阻測試儀在正常的測試條件下，是屬于上述的第二種情況，即浮動回路形式，通過將測試回路和接地屏蔽短路時，也可實現(xiàn)測試回路接地形式，有些廠家基于設(shè)計上的方便考慮，會直接在儀器內(nèi)部將其短路，但以這樣的設(shè)計方式并非真正考慮到用戶產(chǎn)品測試應(yīng)用上的需求。

1 測試回路接地形式

對于第一種測試回路接地的測試原理，請參考圖1。

圖1

典型的耐壓測試儀由于存在分布耦合電容，因此將有泄漏回饋電流。圖中顯示由于內(nèi)部的線圈耦合電容和耐壓測試器機殼和內(nèi)部聯(lián)機間的耦合電容造成的耐壓測試器內(nèi)部泄漏電流的流動路徑。任何電路都存在一定的電容，即便是一個簡單的變壓器，在線圈與鐵心之間也存在電容。雖然電容會對電流的通過構(gòu)成一定阻力，但也會讓一些交流電流通過，這就是用戶實際測量的電路。泄漏電流的大小取決于電路電容、頻率和所加載的電壓，泄漏電流流向大地，即我們供電系統(tǒng)的參照。多數(shù)耐壓測試儀不是回路內(nèi)部接地，就是屬于回路外部接地（因為被測物是接地的），于是就形成了一個回路，使電流表得以監(jiān)視耐壓測試器的內(nèi)部泄漏電流。

2 浮動回路形式

對于測試回路浮動測試原理參見圖2。

圖2

在耐壓測試中，獲得漏電讀數(shù)最準確的方法是使用帶有浮動回路的耐壓測試儀，回路不直接接地，同時被測物也須放置在不接地的絕緣表面上，絕緣電阻測試儀正常的接線方式便是如此。在此電路結(jié)構(gòu)中，電流監(jiān)控電路被接在被測物的回路導(dǎo)線與接地之間，流向大地的泄漏電流將流過電流表，因此它只能監(jiān)測到通過被測物的泄漏電流，這就好比將一個外部電流表接在被測物上，只有通過被測物的泄漏電流才能被監(jiān)測到，而無法讀出電阻值。這是因為在500V的狀況下，流過的電流非常小以至于儀器無法判定出電阻值，或者說是該電阻值遠遠大于儀器的量測范圍。所以如果將測試回路和接地屏蔽短路量測出了一個值，其實就相當(dāng)于回到了第一種電路的情況，量測出一個值也就“理所應(yīng)當(dāng)”，但是正如我們開頭所言，我們認這個值是“正常的”，但是確實不真實的，它反映的并不是被測物真正的絕緣電阻的大小。所以我們對于該結(jié)果提出一個常識性的疑問，對于電源插座如此的絕緣材料，它的絕緣電阻值在幾千MΩ的范圍，非常令人懷疑，按照正常的理解，如此的材料絕緣性能的電阻級別，至少在T級別之上。由此可見，對絕緣電阻測試儀測試回路的分析正確與否是取得真實、準確的測試數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。

作者簡介

李瑾，沈陽計量測試院高級工程師，從事電學(xué)計量工作20余年，曾發(fā)表《泄漏電流測試與耐壓測試》、《耐壓測試中的誤判與分析》、《LCR測試儀測量參數(shù)的設(shè)定》等多篇技術(shù)論文，參與了《局部放電測量儀校準規(guī)范》和《高壓標準電容器校準規(guī)范》省級技術(shù)標準的制定，參與研發(fā)“互感器負載箱變頻檢定裝置”項目獲沈陽市科技進步二等獎，國家發(fā)明專利和實用新型專利。

（責(zé)任編輯：張曉明）