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测量绝缘电阻和吸收比的原理

兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表。
常见的兆欧表根据其电压等级有100V、250V、500V,1000V,2500V,5000V等几种;从使用型式分又分为手摇式和电动式。高压电力设备绝缘预防性试验中,常用的兆欧表是1000V,2500V,5000V 。
常用手摇式兆欧表的原理接线如图1-1所示。从兆欧表外观看有三个接线端子,它们是:

图1-1 手摇式兆欧表原理接线图
“L”端子——线路端子,输出负极性直流高压时接于被试品的高压导体上。
“E”端子——接地端子,输出正极性直流高压时一般接于被试品外壳或地。
“G”端子——屏蔽端子,输出负极性直流高压,测量时接于被试品的屏蔽环上,以消除表面或其他不需测量的部分泄漏电流的影响。
手摇式兆欧表的直流电源一般由内装手摇发电机供给。数字兆欧表的直流电源则采用电池使晶体管振荡器产生交变电压,经变压器升压及倍压整流后输出的直流高压供给。
图1-1中,L1、L2分别为兆欧表的电流线圈与电压线圈,二者绕向相反,固定在同一转轴上,并可带动指针旋转;由于设有弹簧游丝,所以指针没有反作用力矩,当线圈中没有电流时,指针可停留在任意偏转角α位置。
RU为分压电阻,RI为限流电阻,RX为被试设备绝缘电阻。当测量某一被试品RX时,线圈L1、L2中分别流过电流I1、I2,产生的两个不同方向的转动力矩为:
M1=I1f1(α)
M2=I2f2(α)
在这两个力矩差的作用下,可动部分旋转,一直旋转到力矩平衡时为止,即:
M1=M2 或 I1f1(α)=I2f2(α)
I1/I2=f2(α)/f1(α)=f(α)
或者说α=f(I1/I2)
由图1-1可见,I1的大小决定于回路电压U,以及RI和RX之和,即:I1=U/RI=RX;I2的大小决定于U与RU。即:I2=U/RU,所以:
α=f{(U/RI+RX)/(U/RU)}=f{RU/(RI+RX)}
由于RI、RU为常数,所以:
α=f(RX)
即兆欧表的转偏角α的大小是绝缘电阻RX的函数,由RX决定。
流过屏蔽端子“G”的电流I3不流过L1、L2线圈,故对兆欧表偏转角α无影响,即对绝缘电阻Rx无影响,起到了屏蔽作用。
将”L”、“E”端子短接,流过电流线圈L1的电流最大。指针按逆时针方向转到最大位置,此位置应是“0”值位置。当“L”、“E”端子间开路时,电流线圈L1中没有电流流过,只有电压线圈L2中有电流流过,于是指针按顺时针方向转到最大位置,并指“∞”,即被测电阻RX为无穷大。这种方法在现场可用于简单判断兆欧表正常与否。注意短接“L”、“E”端子的时间不宜很长。
当“L”、“E”端子间接上被测电阻RX时,其数值若在“0”与“∞”之间变化,则指针停留的位置有L1、L2两个线圈中的电流I1和IU的比值决定,由于RX是串在L1支路中,故I1的大小随RX的大小变化而变化,于是RX的大小就决定了指针的偏转角位置。
用标准电阻作为被测件刻度兆欧表的表盘,然后用此兆欧表测量被测电阻,根据表盘指示,就可以知道被测电阻的大小。
兆欧表测的的电阻与其端电压有关系。兆欧表所测得的绝缘电阻同端电压的关系曲线叫兆欧表的负载特性,如图1-2所示。

图1-2 兆欧表的负载特性示意图
当被试品绝缘电阻过低时,表内电压降低将使其端电压显著下降;端电压剧烈下降时,测得的绝缘电阻值就不能反映绝缘的真实情况。一般兆欧表的容量较小,测得的大容量设备的绝缘电阻—般准确性都较低。
不同型号的兆欧表,其负载特性不同,因此用不同型号的兆欧表测量结果有明显差异。实际测量当中,为便于纵向及横向比较,同类设备尽量采用同一型号兆欧表。

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