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果應采用的測試回路與方法。

【關鍵詞】 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定，使產品符合安規測試要求。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品平均的測試范圍設定一個限值，不僅使產品符合安規最低的測試要求，更可對所生產的產品做出更加嚴格的把關。

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品的絕緣性能，一目了然地為產品的設計者、生產者對于產品的材料、工藝結構等馬上給出一個非常直觀的結果，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，即測試結果的重復性很差，且電阻測試的值越高越會受到外在因素的影響，當然，這也跟絕緣電阻測試儀本身的設計有關。我們知道，絕緣電阻測試電壓一般是直流500V或者1000V，這相當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。根據耐壓測試經驗我們可以了解到，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，預先為過大電流設定了斷路電流值。當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指示出該電流值的大小。大多數耐壓測試儀都配有電流表，便于在測試中監視泄漏電流。但是，由于儀器的設計不同，對于漏電流的監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，也可實現測試回路接地形式，有些廠家基于設計上的方便考慮，會直接在儀器內部將其短路，但以這樣的設計方式并非真正考慮到用戶產品測試應用上的需求。

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。圖中顯示由于內部的線圈耦合電容和耐壓測試器機殼和內部聯機間的耦合電容造成的耐壓測試器內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，即我們供電系統的參照。多數耐壓測試儀不是回路內部接地，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，使電流表得以監視耐壓測試器的內部泄漏電流。

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。在此電路結構中，電流監控電路被接在被測物的回路導線與接地之間，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，其實就相當于回到了第一種電路的情況，量測出一個值也就“理所應當”，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、準確的測試數據的關鍵。

作者簡介

李瑾，沈陽計量測試院高級工程師，從事電學計量工作20余年，曾發表《泄漏電流測試與耐壓測試》、《耐壓測試中的誤判與分析》、《LCR測試儀測量參數的設定》等多篇技術論文，參與了《局部放電測量儀校準規范》和《高壓標準電容器校準規范》省級技術標準的制定，參與研發“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，國家發明專利和實用新型專利。

（責任編輯：張曉明）