绝缘电阻（表）在检定和测量中的影响因素

张 红 徐卫东 陈向昀 陈 昊 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

测量绝缘电阻是我国计量法规定的电气安全检测项目中的强检项目，绝缘电阻测试是检测电气设备绝缘性能的比较常规的手段，绝缘部分的良好与否，对电气设备的安全运行和可靠性起着极为重要的作用。通过绝缘性能测试，可以提前发现绝缘材料的绝缘缺陷，并及时采取相应的措施，避免造成完全性破坏[1]。

绝缘电阻表是用来测量绝缘电阻大小的仪器，是重要且广泛使用的故障诊断工具，属于国家强制检定的计量器具。早期的绝缘电阻表是以手摇发电机产生测试电压，习惯称为手摇指针式兆欧表；现在广泛应用电子式绝缘电阻表，具有测量准确度高、量程宽、操作简便、体积小等特点。根据国际标定，绝缘电阻表在电压等级上有250 V、500 V、1 000 V、2 500 V、5 000 V、10 000 V，一般电压等级越高，测量范围应越大[1]。

检定规程虽然规定了测试方法和标准测试条件，但在实际测量过程中碰到的问题多而复杂，检定规程并未详细讲解和分析，知其然而不知其所以然。一个合格的检定员或质检员既要有一定的系统误差知识，更要有专业技术方面的知识和实践经验，应该全面了解各种测试问题和测量的影响因素，以防止检定或测量结果出现不应有的误差，一般来说这些误差不像偶然误差一样可以通过数据处理去发现和排除，而是检定和使用过程中必须要避免的。

1 偏离方法的因素

如果不严格按检定规程，就很可能产生误差，这就是方法误差。对于手摇指针式和电子式绝缘电阻表，国家质检总局分别颁布了相应的JJG 622-1997绝缘电阻表(兆欧表)检定规程和JJG 1005-2005 电子式绝缘电阻表检定规程。绝缘电阻表检定装置一般由可调式高压高阻箱和绝缘电阻表（兆欧表）端电压测试仪组成[2]。

在绝缘电阻表的检定中，为了保证检定过程的规范和准确，必须严格按照检定规程进行，以避免不必要的误差或安全问题。使用绝缘电阻表前一定要按规定要求对绝缘电阻表逐项认真检查，认定合格后，方可使用。下文列举容易被忽视而对结果产生不应有误差的实例。

1.1 未按检定规程逐项检查

使用者和仪表计量人员遗漏了绝缘电阻表检定的开路和短路试验，其测试数据见表1。

可知，该表基本误差虽然在标度尺II区范围内合格，但在标度尺I区和III区范围已严重超出标准要求，其原因就是规程规定在初步试验时指针不得偏离标度线中心位置±1 mm。如果超过这个规定，则说明绝缘电阻表有故障，为不合格，相应地，使用者也不应继续使用。

表1 绝缘电阻表测试数据

1.2 错误选取中值电阻的阻值

检定员和使用者经常忽视这个规定：中值电阻是取最大分度线的电阻值2%的1、2、5或10的整数倍数值。而检定人员没有仔细领悟规程规定，仅凭感觉和经验取分度线中心处，以ZC11D-3型兆欧表为例，如果取分度线中心位置的电阻值20 MΩ，而按照规定计算中值电阻应为50 MΩ，检定结果就存在很大误差，造成误判。

2 标准装置特性的因素

标准装置及其配套设备在使用中有诸多规定，如果不遵守这些注意事项就会带来很大误差。

2.1 转换开关变差

电阻箱通过转换开关改变电阻值，在转换后再转换回原位时其接触电阻不是固定不变的，这就产生了开关变差，变差大时可能使检定结果产生不能忽略的误差。因此操作者在转换开关时应尽量用力均匀使产生较小的接触电阻变差[3]。

2.2 调节细度

电阻箱调节细度不够引起的误差，当进行绝缘电阻表检定，指针接近分度线时，改变一个最小步进值就已超过灵敏度阈，使指示器偏转过大，往往不能对齐检测分度线，只好用估读得出最后结果，这就引起了读数误差。

2.3 测试时间

绝缘电阻随着测试时间的长短有差异，同样测量条件、读数时间不同会造成很大差别。理论上来讲，只有对应恒定电导电流的电阻才是体积绝缘电阻，但同时考虑到测量系统长时间的稳定性，测量时间同样不宜太长，相反读数时间过长，将造成数值偏大。为获得准确的测量结果，要求工作1 s后再读数。

2.4 剩余电荷

对有剩余电荷的被试设备进行测试时，会出现虚假现象，使测量数据虚假增大或减小。当剩余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相同时，测量结果虚假增大；当剩余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相反时，这时因为绝缘电阻表需输出较多的异性电荷去中和剩余电荷，为消除剩余电荷影响，应事先“充分”放电。绝缘电阻表的容量愈大愈好。

因此，操作者在测量前，应切断被测电器及回路的电源，并对相关元件进行临时接地放电，以保证人身与绝缘电阻表的安全和测量结果的准确。

2.5 供电电源

对于所选用的和被检定的绝缘电阻表，如为干电池电源，必须遵守厂家规定，电压必须在所标记的工作区内，否则会影响其测量误差；如为电网供电，其电压波动在±5%以内，频率允许偏差±1%。

2.6 正确接线

绝缘电阻表共有3个接线端（L、E、G），不能接错，否则会影响检定结果，测量回路对地电阻时，L端与回路的裸露导体连接，E端连接接地线或金属外壳；测量回路的绝缘电阻时，回路的首端与尾端分别与L、E连接；测量电力电缆的绝缘电阻时，为防止电缆表面泄漏电流对测量准确度产生影响，应当把L端连接电缆的芯线导体，E端连接电缆的金属外壳（钢带或铅皮），G端连接芯线的绝缘体外表面；测量同轴电缆绝缘电阻的接法与电力电缆相仿，L端连接电缆的芯线导体，E端连接电缆屏蔽层（金属编织网、金属箔或金属管），G端缠绕在电缆的内层绝缘（如实芯PE、藕芯PE）上；测量电力变压器的绝缘电阻时，L端连接变压器绕组引出端子，E端连接变压器外壳，G端连接到为测量而螺旋状缠绕于瓷套管（瓷裙）表面的裸体导线上[4]。

2.7 测试导线

绝缘电阻表的测试引线应选用绝缘良好的多股软线，L、E两端子引线应独立分开，避免缠绕在一起，保持适当距离，以免影响测量准确度。特别是10 MΩ以上用普通导线的误差就非常明显，如测量1 000 MΩ时，普通导线所引入的测量误差超过10%。

测试导线的长短，应根据测试现场的需要而定，原则上宜短不宜长。实际测量中由于导线过长又是自由地拖放在地面，则测出的绝缘电阻可能远远小于实际值，甚至只有实际值的十分之一或更小。原因是其中包含了两条测试线对地之间的绝缘电阻，造成了很大的测量值误差。

当有上述影响量时，如被测表面不十分干净、湿度较大等不利因素显著，其表面漏电流有可能较大，它将导致测量结果产生较大的偏差，甚至被严重地歪曲。为了排除表面漏电流的影响，必须将被测对象的屏蔽层或无须测量的部分与G端相连接，这样漏电流就经由G端直接流回兆欧表内发电机的负端形成回路，这就从根本上消除了表面漏电流的影响。

3 环境的影响

影响绝缘电阻表检定和绝缘电阻测量的环境因素很多：如温度、湿度、磁场等。

3.1 温度

温度对绝缘电阻测量的影响很大，一般情况下，绝缘电阻随温度升高而减小。因为温度升高，绝缘体电介质内部离子的运动加速，在电场作用下水分即向电场的两极伸长(极化现象)，绝缘介质中的极化加剧，电导增加，致使绝缘电阻阻值降低。就一般绝缘体而言，温度每变化8～10 ℃，其绝缘电阻就变化一倍，所以，测试时应记录温度[5]。

3.2 湿度

湿度也是影响绝缘电阻的因素之一，湿度主要影响表面泄漏电流，绝缘表面吸附潮气，瓷套表面形成水膜，水中含有的溶解的杂质或绝缘物内含有的盐类及酸类物质被水分解电离，也要增加导电率，常使绝缘电阻显著降低。因此绝缘体受潮后绝缘电阻会变小，特别是高阻器件的测量检定更要注意这点。

例如：雨后测氧化锌避雷器绝缘电阻仅为3 000 MΩ，下午太阳晒后在表面干燥情况下绝缘电阻上升到10 000 MΩ以上。

3.3 磁场因素

检定场所除地磁场外应无其他强磁场，由于绝缘电阻表没有防磁装置，外磁场对表头磁钢的磁场会产生影响，外界磁场越强，影响越严重，误差越大。如果环境中外磁场较强，那么还应考虑交变磁场产生的影响。在交流电路中，由于每个线圈都能产生交流磁场，所以各元件之间由于磁场所产生的影响会造成较大误差，不可忽略。

例如有一台变压器绝缘电阻3 700 MΩ，但在强磁场下（旁边有电抗器），绝缘电阻只有800 MΩ。

3.4 电流热效应因素

检定过程中，需要对部分元件的数值进行改变或调解，这样就会导致电流变化，元件所散发的热量也就有所不同，而这也会对最终结果造成一定的影响。

3.5 电场的因素

由于绝缘体之间可能形成电容，导致交流电的通路，会使电流泄漏或者影响元件读数。电场的影响可表现为导体间电容泄漏电流，这种电容性漏电使得绝缘电阻值发生变化，对结果造成影响。

3.6 脏污或受潮

被试物的表面脏污或受潮，会使其表面电阻率大大降低，绝缘电阻将显著下降，必须设法消除表面泄漏电流的影响。

4 结语

绝缘电阻表检定和绝缘电阻测量中的误差因素是相当多而复杂的。可以说，与其他测量比较起来，电学测量的误差因素特别明显，全面解决它们并不是轻而易举的事。在准确度要求较高的测量和计量检定时，以及到现场进行检定或检验时，万不可掉以轻心。

[1]李春超. 绝缘电阻表检定装置的应用[]. 合肥工业大学，2009.

[2]陆新洁，王永，向华，等. 基于USB的新型绝缘电阻表检定装置设计[J]. 电测与仪表，2011（12）：79-83.

[3]吴泽球. 电学计量检定和测量的系统误差因素分析[J]. 武夷学院学报，2009(5)：45-49.

[4]田凤琴，张磊. 绝缘电阻表的正确使用[J]. 中国计量，2010（12）：109-110.

[5]姜皓. 试论电气设备绝缘电阻的测量及应用[J]. 中国科技博览，2013（7）：22.

[6]王水成. 电气设备绝缘电阻的正确测量[J]. 上海计量测试，2011(1)：39-40.