1、电气安全实验l 实验十三实验十三 绝缘电阻和耐电压测量实验绝缘电阻和耐电压测量实验l 一、实验目的一、实验目的l 综合运用所学知识，在理解绝缘电阻耐电压测试仪的工作原理和掌握测量绝缘电阻、耐电压的操作方法的基础上，通过对电气设备和电气线路绝缘电阻的测试，掌握判断电气设备和电气线路绝缘保护的有效性的测试方法，培养设计试验、应用测试仪器和分析处理试验结果的能力。l 二、实验原理二、实验原理l 1、绝缘电阻测试原理l 绝缘电阻是指加于试品上的电压与流过试品的泄漏电流之比，即 RU/I l 式中U表示加在试品两端的电压，V；l I表示对应于电压U时，试品中泄漏电流，A；l R表示试品的绝缘电阻，M。l
2、 从上式看出，绝缘电阻R与泄流电流I成反比，而泄漏电流的大小又取决于试品绝缘材料的状况，如绝缘材料受潮或严重老化，绝缘性能下降，这时泄漏电流就显著增大，绝缘电阻就显著降低。所以测量电气设备绝缘电阻是了解电气设备绝缘状况的有效手段，而且测量方法简便。l 在各种电气设备及供电线路中，绝缘材料的绝缘性能的好坏，直接关系到电气设备的正常运行和操作人员的人身安全。而表明电气设备绝缘性能好坏的一个重要指标就是绝缘电阻值的大小。绝缘电阻是指用绝缘材料隔开的两部分导体之间的电阻。绝缘材料在使用中，由于发热、污染、锈蚀、受潮及老化等原因，其绝缘电阻值将降低，进而可能造成漏电或者电路事故，因此必须定期对电气设备和
3、供电线路作绝缘性能检查测试，以确保其正常工作，预防事故的发生。通过测量电气设备的绝缘电阻可以达到如下：（1）了解绝缘结构的绝缘性能。由优质材料组合成的合理的绝缘结构（绝缘系统）应具有良好的绝缘性能和较高的绝缘电阻。（2）了解电气设备绝缘处理质量。如果电气设备绝缘处理不佳，其绝缘性能将明显下降。（3）了解绝缘受潮及受污染情况。当电气设备绝缘受潮或受污染后，其绝缘电阻会明显下降。（4）检验绝缘是否能承受耐电压试验。若在电气设备的绝缘电阻低于某一限值时，进行耐电压测试，将会产生较大的试验电流，造成热击穿而损坏电气设备的绝缘。因此，通常在各式各样试验标准中，均规定在耐电压试验前必须先测量绝缘电阻。l
4、2、耐电压测试原理l 耐电压强度也可称耐压强度、介电强度、介质强度。绝缘物质所能承受而不致遭到破坏的最高电场强度称耐电压强度。在试验中，被测样品在要求的试验电压作用之下达到规定的时间时，耐压测试仪自动或被动切断试验电压。一旦出现击穿电流超过设定的击穿（保护）电流，能够自动切断试验电压并报警。以确保被测样品不致损坏。它主要达到如下目的：(1)检测绝缘耐压受工作电压或过电压的能力。(2)检查电气设备绝缘制造或检修质量。(3)排除因原材料、加工或运输对绝缘的损伤，降低产品早期失效率。(4)检验绝缘的电气间隙和爬电距离。l测量耐电压的原理测量与绝缘电阻基本相同，测量绝缘电阻实际上也是一种泄漏电流，只不
5、过是以电阻形式表示出来的。不过正规测量泄漏电流施加的是交流电压，因而，在泄漏电流的成分中包含了容性分量的电流。l在进行耐压测试时，为了保护试验设备和按规定的技术指标测试，也需要确定一个在不破坏被测设备（绝缘材料）的最高电场强度下允许流经被测设备（绝缘材料）最大电流值，这个电流通常也称为漏电流，漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流。因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一，是产品安全性能的主要指标。l（2）耐电压测试l三、实验仪器及使用说明三、实验仪器及使用说明l1、实验仪器l（1）测量绝缘电阻用：ZC-7型绝缘电阻表、数字兆欧表；l（2）测量耐电压用
6、：电器安全综合测试仪的耐电压测试功能模块；l（3）待测物：变压器、风扇电机、电缆、三项异步电动机。l2、仪器使用说明l（1）绝缘电阻表l绝缘电阻表的正确使用包括根据被测电气设备或线路的额定工作电压选择表的电压等级、选择绝缘电阻值的测量范围及正确接线等三个方面。若在测量是不按要求正确操作，就会造成绝缘电阻值测量不准，造成误判断，如果将误判断的被测设备通电使用，有可能使其应绝缘（或不带电）部分带电危险。所以，在使用绝缘电阻表进行测量时，一定要严格按规定程序进行。l绝缘电阻表的选择 由于被测电气设备工作电压、工作环境湿度不同，因此对绝缘程度的高低要求亦不同，所以应按电压等级和测量范围来选择合适的绝缘
7、电阻表。选择绝缘电阻表时，对于工作电压高的电气设备，必须使用额定电压和测量范围大的绝缘电阻表进行测量，例如低压电力电容器额定电压为0.4kV，但测量时应选用电压等级为1000V，测量范围应为02000 M的绝缘电阻表。但并非电压等级越高越好，若选用的电压超过被测设备的绝缘能力，就会对设备绝缘造成损坏。l绝缘电阻表的测量范围一般也要按所测量的电气设备绝缘电阻合格值来选取，使设备的绝缘电阻值落在表的测量范围之内。例如，额定电压为380V笼型异步电动机相对地的绝缘电阻最低合格值为0.5 M，这时应选用从0 M起始的绝缘电阻表，因为有些绝缘电阻表刻度从1 M作为起始点，而电动机绝缘电阻的测量值可能小于
8、1 M，用这样的绝缘电阻表不能测出正确的绝缘电阻值，从而会影响对电气设备是否合格、能否使用等的判定。l 绝缘电阻表目前有机械式和数字式两类，本实验采用的ZC-7型绝缘电阻表为机械式（俗称摇表），VC60B数字兆欧表即为数字式的。l 以ZC-7型绝缘电阻表为例说明仪器的用前检查事项：绝缘电阻表使用前应做好检查工作，以确保安全操作。先检查表外观，再进行表内部检查（通过做开路、短路试验检查）。l 外观检查 绝缘电阻表的外观检查主要包括表的外壳是否完好；接线端子、摇柄、表头等状态是否额安好；配件即测试用导线是否完好。l 开路试验 将“L”、“E”两个端子开路，摇动手柄，使发电机转速达到额定转速120
9、r/min，此时指针应指在处。l 短路实验 将“L”、“E”两个端子短接，由慢到快摇动手柄，使转速达到120 r/min，指针应指在零刻度处。l 如果绝缘电阻表指针确能达到上述要求，则可以使用，否则就不能使用。l 耐压测试仪是测量各种电器装置、绝缘材料和绝缘结构的耐电压能力的仪器，该仪器能调整输出需要的交流（或直流）试验电压和设定击穿（保护）电流。在试验中，样品在要求的试验电压作用之下达到规定时间时，耐电压测试仪自动或被动切断试验电压；一旦出现击穿，电流超过设定击穿（保护）电流，能够自动切断输出并同时报警，以确定样品能否承受规定的绝缘强度试验。可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的受电
10、压、击穿电压、漏电流等电气安全性能指标。在国内外，此类仪器还有耐压测试仪、介质击穿装置、耐压试验器、电涌绝缘测试仪、高压试验器等不同的名称。l CS267726771型电器安全综合测试仪，是按照IEC、BS、UL等国际国内的安全标准要求而设计，耐压从05kV，接地电阻从0600mf(AC 10A25A)，泄漏电流从0.1mA一20mA。电器安全综合测试仪具有测试电器线路及设备接地电阻、耐电压和泄漏电流三个测试功能，本实验仅应用耐电压测试功能模块。l 耐压测试部分是由高压升压电路、电压检测电路、漏电流检测电路、比较电路组成，高压升压电路能调整输出需要的试验电压；电压检测用以检测的电路电压值并送去
11、显示器显示；漏电流检测电路用以检测被测样品的漏电流值并送去显示器显示；比较电路将用户所设定击穿(保护)电流值与检测到的漏电流值进行比较，在试验中，若被测样品的漏电流值超过设定的击穿(保护)电流值，则比较电路向控制电路发出信号，仪器自动切断输出电压，并同时报警。如采用定时，当达到规定的时间时，仪器自动切断试验电压，结束试验。l四、实验内容l实验前请先仔细阅读附录里的各实验仪器使用的注意事项，以确保实验安全。l1、用ZC-7型绝缘电阻表测量电线、变压器和三相异步电动机的绝缘电阻；l首先明确注意事项。绝缘电阻表应在被测电气设备不带电情况下进行测量。所以必须按正确断电要求将被测设备退出运行，并做好相应
12、的安全防护。对大电感和电容性设备，断电后还必须充分放电才能测量。对被测设备进行测量前处理，如拆除无关线路，对接线部位进行清洁处理等。l（1）检查表外观，再进行表内部检查（通过做开路、短路试验检查）。l（2）按所测量的电气设备或电路进行正确接线。绝缘电阻表上有三个接线端子，分别为L端子、E端子和G端子（保护环）。在一般情况下，L端子与被测设备导体部分连接，E端子与被测设备外壳或接地部分连接，G端子在被测设备表面潮湿或污垢不易去除，且对被测量结果影响较大时，采用来进行屏蔽保护。l（3）将绝缘电阻表水平放置，进行摇测。一般转速达到120r/min，1min后读数，若遇电容较大的被测物时，应等绝缘电阻
13、表指针稳定不变时再读取数据。l测量变压器绕组间的绝缘电阻和绕组对地绝缘电阻l绝缘电阻表的L、E两端子分别接变压器的两级绕组，测出L1-L2之间的绝缘电阻值。lL端子接变压器的某一绕组，E端子接其外壳，分别测为L1-E、L2-E之间的绝缘电阻值。l测量风扇电机的地绝缘电阻l绝缘电阻表的L端子接风扇电机的绕组，E端子接其外壳，测出L-E之间的绝缘电阻值。l测量电线（带有电源插头）的绝缘电阻l绝缘电阻表的L、E两端子分别电源插头的LN和E处，分别测出L-E、N-E之间的绝缘电阻值。l测量电动机相间的绝缘电阻和相对地绝缘电阻l绝缘电阻表的L、E两端子分别接电动机的两相绕组。分别测出U-V、U-W、V-
14、W三个绝缘电阻值。lL端子接电动机的某一绕组，E端子接电动机的外壳、共测三次，分别为U-E、V-E、W-E三个绝缘电阻值。l 也可将电动机三相绕组的尾端短接，将L端子与任一相绕组的首端连接，E端子接电动机的外壳进行测量，如果所测电阻值合格，只要测量一次即可。l（4）测量完毕后，须将被测物放电：将测试电阻表接线端搭接到实验台的接地端放电。放电10秒后方可触摸被测物进行拆线.l 常用电气设备绝缘电阻合格值l 新装和大修的低压线路和设备，其绝缘电阻不低于0.5M。l 对运行中的电路和设备，绝缘电阻的要求降低为每伏工作电压1000。在潮湿的环境，要求可降低为每伏工作电压500。l 携带式电气设备的绝缘
15、电阻不低于2M。l 配电盘二次线路的绝缘电阻不应低于1M，在潮湿环境可降低为0.5M。l2、用数字兆欧表测量电线、变压器和三相异步电动机的绝缘电阻；l（1）用数字兆欧表测量的步骤与ZC-7型绝缘电阻表基本一致，先进行验表，l（2）选择电压输出档，l（3）按下“PUSH”按键测试，调整读数量程档，得到位数多的有效数字。待读数趋于稳定后，读取绝缘电阻值，然后方可松开“PUSH”按键。测量项目同四-1-（3）。l（4）放电操作同4.1.4。l3、用电器安全综合测试仪的耐电压测试功能模块，测量电线、变压器和电动机的耐电压和相应的漏电流。l（1）在复位状态下将功能测试开关置“耐压测试”即按下“耐压”键，
16、“耐压”键上方指示灯亮；l（2）连接被测物体是在确定电压表指示为“O”，即测试灯熄灭时，将“耐压测试端”高压输出端和地线端分别与被测物连接好；l（3）设定漏电流测试所需值；l a)按下测试预置开关；l b)选择所需电流档有2mA20mA档；l c)调节漏电流预置电位器，观察漏电流显示窗至所需漏电流报警值；l d)测试预置开关恢复常态；l（4）手动测试：l a)将定时开关置关的位置；l b)按下启动钮，测试灯亮，观察电压显示窗，将电压调节钮旋到需要的电压值，同时可从电流显示窗(30)读取被测物的漏电流值；l c)测试完毕后，将电压调节到测试值的12位置以下后按复位钮，电压输出切断，测试灯灭，此时
17、被测物为合格；ld)如果被测物体超过规定漏电流值，则仪器自动切断输出电压，同时蜂鸣器报警，不合格指示灯亮，此时被测物为不合格，按下复位键，即可清除报警声；l e)按下复位键，测试灯灭，取下被测物；l（5）定时测试：la)将定时开关为“开”时，调整时间设置开关，设定所需测试时间值；l b)按下启动钮，测试灯亮，观察电压显示窗，将电压调到所需测试值，l 同时可从电流显示窗读取被测物的漏电流值，时间显示窗从所设定的测试时间值开始倒计数；l c)定时时间到，被测物为合格；l d)若漏电流过大，不到计时时间，不合格灯亮，蜂鸣器报警，测试灯灭，测l 试电压被切断，被测物为不合格，按下复位键，即可清除报警声
18、。l e)按下复位键，测试灯灭，取下被测物；l（6）使用说明及应用举例l a)电器整机电气强度(耐压强度)试验l 按图三将耐压仪与被测整机连接，接通被测整机电源开关，根据被测整机产品标准设置l 漏电流报警值，然后再按4、条或5、条所示进行测试。如若被测整机产品标准没有规l 定具体漏电流报警值，则推荐按下式计算：l Iz=：kp(UR)(1)l 式中：l Iz漏电流报警值，A；l U试验电压，V；l R允许最小绝缘电阻值，Q；l kp动作系数，一般取1215l 例如：某电器规定其最小绝缘电阻值为2106，试验电压为1500V，按(1)式，则l Iz=：kp(UR)=(1215)(15002x10
19、6)1mAl b)变压器或电机电气强度(耐压强度)试验l 按图四将耐压仪与被测变压器或电机连接，根据被测变压器或电机技术指标设置漏电流报警值，然后再按4、条或5、条所示进行测试。如若被测变压器或电机技术指标没有规定具体漏电流报警值，则推荐按(1)式计算后设置。l 注意：泄漏电流测试时，一定要检查被测电器的功耗必须要小于300W，否则将会烧坏仪器!l 五、实验要求五、实验要求(l 被测物被测物 接接L-E端端 绝缘电阻值（摇表）绝缘电阻值（摇表）接接L-E端端 绝缘电阻值（摇表）接绝缘电阻值（摇表）接L-E端端 绝绝缘电阻值（摇表）缘电阻值（摇表）l 被测物被测物 接接L-E端端 绝缘电阻值（数
20、字）绝缘电阻值（数字）接接L-E端端 绝缘电阻值（数字）接绝缘电阻值（数字）接L-E端端 绝缘电阻值（数字）绝缘电阻值（数字）l 被测物被测物 接接L-E端端 漏电流漏电流 耐电压耐电压 接接L-E端端 漏电流漏电流 耐电压耐电压l六、实验分析与思考六、实验分析与思考l测量绝缘电阻应注意的问题？测量绝缘电阻应注意的问题？l测量耐电压时如果漏电流未知如何确定？测量耐电压时如果漏电流未知如何确定？l 实验十四实验十四 接地电阻测量实验接地电阻测量实验l 一、实验目的一、实验目的l 综合运用接地保护知识，在掌握接地电阻测量仪的工作原理和接地电阻测量仪测量接地电阻的操作方法的基础上，通过对接地装置接地
21、电阻的测试，判断接地的有效性，并掌握降低接地电阻的方法。l 二、实验原理二、实验原理l 实验所用HT2571数字接地电阻测量仪摒弃传统的人工手摇发电工作方式，采用先进的中大规模集成电路，应用DC/AC变换技术将三端钮、四端钮测量方式合并为一种机型的新型接地电阻测量仪。l 工作原理为由机内DC/AC变换器将直流变为交流的低频恒流，经过辅助接地极C和被测物E组成回路，被测物上产生交流压降，经辅助接地极P送入交流放大器放大，再经过检波送入表头显示。l 三、实验仪器和设备三、实验仪器和设备l HT2571数字接地电阻测量仪；l 接地装置；l 电压极、电流极和连接线、探针。l 四、实验内容四、实验内容l
22、 1、接地电阻测量（如图一）l l（1）沿被测接地极E（C2、P2）和电位探针P1及电流探针C1，依直线彼此相距20米，使电位探针处于E、C中间位置，按要求将探针插入大地。l（2）用专用导线将地阻仪端子E（C2、P2）、P1、C1与探针所在位置对应联接。测量保护接地电阻时，一定要断开电气设备与电源连接点。在测量小于1的接地电阻时，应分别用专用导线连在接地体上，C2在外侧P2在内侧。l（3）开启地阻仪电源开关“ON”，选择合适挡位轻按一下键该档指标灯亮，表头LCD显示的数值即为被测得的接地电阻。l 五、实验要求五、实验要求l(1)学生必须认真做好实验预习，根据实验目标要求，综合运用所学专业知识设
23、定具体的实验操作方案；l(2)学生可根据课程学习内容，自行设计部分实验项目，但必须写出详细的实验方案，并提前两周将实验方案交给安全工程实验室，批准后方可进行；l(3)严格按仪器操作规程操作，分组独立进行实验测试操作；存放保管本表时，应注意环境温度湿度，应放在干燥通风的地方为宜，避免受潮，应防止酸碱及腐蚀气体。l(4)测量实验数据要求：记录每次测得的接地电阻值，并做出曲线；l 参照电气安全标准，判断接地的有效性；分析测量接地电阻可能的误差原因及减少误差的对策。l 实验十五实验十五 漏电保护装置性能实验漏电保护装置性能实验l 一、实验目的一、实验目的l 综合运用电气安全保护装置知识，在掌握漏电保护
24、装置原理、类型、应用的基础上，通过对漏电保护装置性能的测试，判断漏电保护的有效性，并掌握漏电保护装置正确的使用、维护方法。l 二、实验原理二、实验原理 l 漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置又称为剩余电流保护装(Residual Current Operated Protective Device,缩写RCD)。漏电保护装置是一种低压安全保护电器，其作用有：用于防止由漏电引起的单相电击事故；用于防止由漏电引起的火灾和设备烧毁事故；用于检测和切断各种一相接地故障；有的漏电保护装置还可用于过载、过压、欠压和缺相保护。图 3-1 漏电保护装置的组成方框图l 1.
25、漏电保护装置的原理l 电气设备漏电时，将呈现出异常的电流和电压信号。漏电保护装置通过检测此异常电流或异常电压信号，经信号处理，促使执行机构动作，藉助开关设备迅速切断电源，实施漏电保护根据故障电流动作的漏电保护装置是电流型漏电保护装置，根据故障电压动作的是电压型漏电保护装置。目前，国内外广泛使用的是电流型漏电保护装置。l 1.漏电保护装置的组成漏电保护装置的组成l 图图 3-1是漏电保护装置的组成方框图。是漏电保护装置的组成方框图。可看出其构成主要有三个基可看出其构成主要有三个基本环节，即检测元件、中间环节本环节，即检测元件、中间环节(包括放大元件和比较元件包括放大元件和比较元件)和执行机和执行
26、机构。其次，还具有辅助电源和试验装置。试验装置是对运行中的漏电构。其次，还具有辅助电源和试验装置。试验装置是对运行中的漏电保护装置进行定期检查时所使用的装置。通常是用一只限流电阻和检保护装置进行定期检查时所使用的装置。通常是用一只限流电阻和检查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径，以检验装置能否正常动作。查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径，以检验装置能否正常动作。l 2.漏电保护装置的工作原理漏电保护装置的工作原理l 图图3-2是某三相四线制供电系统的漏电保护电气原理图。图中是某三相四线制供电系统的漏电保护电气原理图。图中TA为零为零序电流互感器，序电流互感器，GF为主开关，为主开关，TL为主开关
27、为主开关GF的分励脱扣器线圈。的分励脱扣器线圈。l 图3-2 漏电保护器工作原理l 在被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电的情况下，由克希荷夫定律可知，通过TA一次侧电流的相量和等于零。即 IL1+IL2+IL3+IN0此时，TA二次侧不产生感应电动势，漏电保护装置不动作，系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，通过TA一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零，即 IL1+IL2+IL3+IN0产生了剩余电流，TA二次侧线圈就有感应电动势产生，此信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线TL通电，驱动主开关GF自动跳闸，迅速切断被保护电路的
28、供电电源，从而实现保护。l 三、实验仪器和设备三、实验仪器和设备l 漏电保护装置综合性能测试仪；l 漏电保护器；l 试验台、连接导线、接线端子。l 四、实验内容四、实验内容l 熟悉待测漏电保护器型号，首先选取单相漏电保护器进行测试。图3-3 漏电短路器动作电流及分断时间测量接线图l 单 相 漏 电 断 路 器 漏 电 断 路 器三 相 四 线可 靠 接 地三 相 三 线 漏 电 断 路 器l(2)测漏电断路器的动作电流In；按下“mA”档直键开关，将（mA）调节旋钮按逆时针方向旋到底,打开电源开关；按接线图3-3接好线，但要注意：按短路器种类和动作电流值大小的不同，仪器后盖上的量程转换可选择1
29、00 mA端、200 mA端或300 mA端；合上被测漏电断路器开关，此时显示屏开始显示模拟漏电流值；顺时针方向均匀慢速转动（mA）调节旋钮直至漏电断路器动作（即电路断开），记下此时显示屏上显示的数值，即为被测漏电断路器的动作电流值，单位为mA，数值暂存数秒后自动复零。按逆时针方向将（mA）调节旋钮旋到底；重复、操作，重测三次，取其算术平均值；测试完，如果不再做其他测试，将测试线及时脱离交流电路；关闭电流源开关；直键开关复位；量程转换开关推至100mA端。l(3)测试漏电断路器的分段时间；按下“ms”档直键开关，将（mA）调节旋钮至预置被测漏电断路器的动作电流值In的制度处（根据预置电流的大小
30、，将后盖板上的转换开关量程位置与面板上的量程值相配合）,打开电源开关；按接线图3-3接好线；合上被测漏电断路器开关；按下“模拟”(触电)按钮，此时显示屏上显示的即为分段时间值。单位为“ms”(毫秒)，数值暂存数秒后自动复零。将（mA）调节旋钮至预置2倍In动作电流处，重复、操作，重测三次，取其算术平均值；测试完，如果不再做其他测试，将测试线及时脱离交流电路；关闭电流源开关；按逆时针方向将（mA）调节旋钮旋到底；直键开关复位；量程转换开关推至100mA端。l(4)重复（2）、（3）操作，对其他各型号的三相漏电断路器器分别进行测试，并记录实验数据。l五、实验要求l(1)学生必须认真做好实验预习，根据实验目标要求，综合运用所学专业知识设定具体的实验操作方案；l(2)学生可根据课程学习内容，自行设计部分实验项目，但必须写出详细的实验方案，并提前两周将实验方案交给安全工程实验室，批准后方可进行；l(3)严格按仪器操作规程操作，分组独立进行实验测试操作；l(4)测量实验数据要求：记录每次测量结果，并作出漏电保护器的特性曲线；(5)认真撰写实验报告，并分析如何根据动作性能参数选择漏电保护器来防触电和防火灾事故、以及漏电保护器运行管理和误动作分析。l附：数据记录参考表格l被测RCD型号 额定动作电流（mA）测得动作电流（mA）最大分段时间（ms）测得分段时间（ms）判定是否合格
