[02-26] 談電線電纜絕緣電阻的測(cè)試

絕緣電阻是反映電線電纜產(chǎn)品絕緣特性的主要指標(biāo)，它反映了線纜產(chǎn)品承受電擊穿或熱擊穿能力的大小，與絕緣的介質(zhì)損耗以及絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化等均存在著極為密切的關(guān)系。產(chǎn)品的絕緣電阻主要取決于所選用的絕緣材料，但工藝水平對(duì)絕緣電阻的影響很大，因此測(cè)定絕緣電阻是監(jiān)督材料質(zhì)量和工藝水平的一種方法。測(cè)定絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)工藝的缺陷，同時(shí)也是研究絕緣材料的品質(zhì)和特性，研究絕緣結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品在各種運(yùn)行條件下的使用性能等各方面的重要手段，對(duì)于已投入運(yùn)行的產(chǎn)品，絕緣電阻是判斷產(chǎn)品品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一。絕緣電阻測(cè)量準(zhǔn)確與否直接影響產(chǎn)品品質(zhì)的判定，因此要注重絕緣電阻的測(cè)量問(wèn)題。

一、試驗(yàn)現(xiàn)象

影響電線電纜絕緣電阻測(cè)量的因素有儀器準(zhǔn)確度、環(huán)境條件和人員素質(zhì)等幾個(gè)方面，下面以GB5023.3-1997中一般用途單芯硬導(dǎo)體無(wú)護(hù)套電纜(型號(hào)227IEC01(BV))為例，談?wù)劷^緣電阻測(cè)量中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。按GB5023.3之規(guī)定：試驗(yàn)應(yīng)在5m長(zhǎng)的絕緣線芯上進(jìn)行，水溫為(70±2)℃，仲裁試驗(yàn)時(shí)為(70±1)℃，浸水時(shí)間不小于2h，絕緣電阻應(yīng)在施加電壓1分鐘后測(cè)量。如何理解標(biāo)準(zhǔn)中的這些要求，它們對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響?下面舉例說(shuō)明。

本試驗(yàn)共進(jìn)行了四次：

第1次：5m長(zhǎng)、70℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測(cè)量值為：6.80×106Ω

第2次：5m長(zhǎng)、70℃絕緣電阻、1.5分鐘讀數(shù)測(cè)量值為：7.01×106Ω

第3次：5m長(zhǎng)、20℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測(cè)量值為：109.6×106Ω

第4次：10m長(zhǎng)、70℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測(cè)量值為：3.40×106Ω

二、原因分析

同樣一組電線的絕緣電阻在不同溫度、不同長(zhǎng)度、不同讀數(shù)時(shí)間為什么會(huì)有如此大的差別?現(xiàn)分析如下：

絕緣電阻是指絕緣上所加的直流電壓U與泄漏電流I之間的比值

R=

當(dāng)絕緣層加上直流電壓時(shí)，沿絕緣表面和絕緣內(nèi)部均有微弱電流通過(guò)，對(duì)應(yīng)于這兩種電流的電阻分別稱(chēng)為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻，一般不加特別說(shuō)明的絕緣電阻均指體積絕緣電阻，只有極少數(shù)的產(chǎn)品有表面絕緣電阻的要求(如汽車(chē)高壓點(diǎn)火線)。

絕緣層加上電壓后，流經(jīng)絕緣內(nèi)部的電流有下面四種：

1.電容電流

因介質(zhì)極化而產(chǎn)生，實(shí)際上以導(dǎo)體和外極(絕緣層)作為一對(duì)電級(jí)構(gòu)成一個(gè)電器的電容電流，電容電流按指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間很快的衰減，一般在數(shù)毫秒時(shí)間內(nèi)接近消失。

2.不可逆吸收電流

因絕緣材料中的電解電導(dǎo)而產(chǎn)生，經(jīng)數(shù)秒后衰減至零。

3.可吸收電流

是指絕緣材料的位移電流，在施加電壓的瞬間達(dá)最大值，然后趨向位移穩(wěn)定，經(jīng)數(shù)分鐘后趨于消失。

4.泄漏電流

泄漏電流是指絕緣材料中的自由離子及混入的導(dǎo)電雜質(zhì)所產(chǎn)生的，與電壓施加時(shí)間無(wú)關(guān)，在電場(chǎng)強(qiáng)度不太高時(shí)符合歐姆定律，電阻隨溫度升高而增大。它的大小反應(yīng)了絕緣品質(zhì)的優(yōu)劣，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，只有對(duì)應(yīng)恒定電導(dǎo)電流的電阻才是體積絕緣電阻。

由于施加電壓后，絕緣中存在著三種隨時(shí)間而衰減的電流，因此理論上應(yīng)該等這三種電流全部衰減完后，才讀出泄漏電流的數(shù)值，以計(jì)算絕緣電阻，但由于可吸收電流要經(jīng)數(shù)分鐘后才趨于消失，考慮到測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，測(cè)量時(shí)間不宜太長(zhǎng)。同樣測(cè)量條件，讀數(shù)時(shí)間不同會(huì)造成很大差別，讀數(shù)時(shí)間長(zhǎng)，將造成數(shù)值偏大，從第1次和第2次的數(shù)據(jù)可明顯看出。因此標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定在接通電流1分鐘后讀數(shù)(即正達(dá)1分鐘時(shí)讀數(shù))，1分鐘讀數(shù)既保證了非泄漏電流大部分已消失，又使測(cè)量時(shí)間有了統(tǒng)一，使數(shù)值具有重復(fù)性和可比性。第1次和第3次的數(shù)據(jù)表明隨著溫度的升高絕緣電阻迅速下降，這是因?yàn)殡S溫度的升高，絕緣材料中的雜質(zhì)離子運(yùn)動(dòng)速度加快，使得電導(dǎo)增大，絕緣電阻下降，溫度與絕緣電阻的關(guān)系近似符合指數(shù)關(guān)系。因此測(cè)量時(shí)，必須嚴(yán)格控制溫度，長(zhǎng)度的不同絕緣電阻測(cè)量值也不同，這是因?yàn)榻^緣電阻與長(zhǎng)度成反比，測(cè)量電線長(zhǎng)度時(shí)，誤差要控制在±1%內(nèi)。

三、結(jié)束語(yǔ)

絕緣電阻的數(shù)值與產(chǎn)品的長(zhǎng)度成反比，且與溫度有密切關(guān)系。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中為了統(tǒng)一和方便，均以20℃(或70℃)時(shí)，長(zhǎng)度為1km時(shí)絕緣電阻最低極限值作為標(biāo)準(zhǔn)值(此標(biāo)準(zhǔn)值可以通過(guò)理論計(jì)算得出)，為此產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有著嚴(yán)格的試驗(yàn)條件，所以在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不得放松試驗(yàn)條件，以免影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

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