浅析电线电缆绝缘电阻测试中示数的变化

张宇星 郝 奇

（机械工业北京电工技术经济研究所）

0 引言

电线电缆产品的绝缘电阻能够直观地反映出产品所能承受电击穿或热击穿的能力。而且绝缘电阻与绝缘内部的介质损耗，绝缘材料在工作状态下性能逐步劣化等这些决定产品有效性的因素都存在紧密的联系。绝缘电阻测量的准确度能够直接决定产品品质优劣的判定。因此关于绝缘电阻的测量问题应当多了解测量的机理以提高测量结果的准确程度。当前绝缘电阻测试的方法主要是“加高压、测漏流”。ZC−90系列高绝缘电阻测量仪便是其中运用高阻计法测量的产品代表，在机构、厂家中较为常见。实验员在操作过程中与仪器的直接交互信息便是仪表的示数，而示数随加压时间呈规律性变化，因此分析了解示数规律性变化的内在原因与本质，就可以帮助我们确定何时进行读数采集的试验数据才是合理有效的。

1 示数的变化

为获取 ZC−90绝缘电阻测量仪在测量过程中示数的变化曲线，进行如下试验：试验设备采用ZC−90绝缘电阻测量仪和SYY−II型恒温水浴仪，以一般用途单芯硬导体无护套电缆型号（60227IEC01（BV））为例，根据GB/T 5023.3—2008中有关规定，试验绝缘线芯的长度为5m，水温为（70±2）℃，浸水时间不小于2h，绝缘电阻应在施加电压1min后进行测量。在施加 250V直流电压后，每隔1s进行一次读数，由于读数在前期过快变化以及后期基本趋于稳定，因此选取更具有研究意义的3～15s内的示数，示数与时间的关系曲线图如图1所示。

从图1中基本可以将示数的变化过程分为a、b、c三个阶段：阶段a中示数随时间迅速减小，在6～7s处达到最小值。阶段 b中示数随时间减速增大。阶段c中示数虽缓慢上涨，但基本趋于稳定。该现象不仅限于此次试验样品，在大量的试验过程中我们会发现聚氯乙烯绝缘的电线电缆在绝缘电阻的测试过程中，仪器的示数都基本符合这样的变化曲线。

2 原因分析

绝缘电阻是指绝缘上所加的直流电压 U与泄漏电流I之间的比值：

因为在绝缘电阻测试中所施加的直流电压 U是不变的，所以所研究的绝缘电阻示数变化的本质就是测试系统输入端电流I的变化。在测试系统中，在给绝缘层加上直流电压时，沿绝缘表面和绝缘内部都有微弱电流通过，沿绝缘表面通过的电流所对应的电阻称为表面绝缘电阻，沿绝缘内部通过的电流称为体积绝缘电阻。一般在绝缘电阻测试中所提到的绝缘电阻均为体积绝缘电阻，只有极少数的产品如汽车高压点火线在产品检测中有表面绝缘电阻的要求。

在a阶段中，测试系统刚通电时输入端电流I受启动冲击电流主导，在电路学中，给负载通电的一瞬间，通常会产生大电流，这就是冲击电流。这个现象主要体现在容性负载中，例如电容，容量越大冲击电流和时间就越大越长，在通电一瞬间是相当于短路的，瞬间电流理论上是无限大的。此阶段示数R与I成反比快速减小。

在b阶段中，绝缘层加上电压后，通过绝缘内部的电流有以下四种：

（1）电容电流

由于介质极化而产生，实际是将导体和外极（金属护套或屏蔽层）作为一对电级所构成电容器的充电电流，电容电流随时间呈指数规律迅速衰减，一般在数毫秒内接近消失。

（2）不可逆吸收电流

由于绝缘材料中的电解电导而产生，经过数秒后衰减至零。

（3）可逆吸收电流

本质是绝缘材料的位移电流，在施加电压的瞬间达到最大值，然后趋向位移稳定，这个过程较慢，一般要经过数分钟后才趋于消失。

（4）泄漏电流

由绝缘材料中的自由离子及混入的导电杂质所产生的电流，在电场强度不高时符合欧姆定律。其数值反应了绝缘层品质的优劣，也是在绝缘电阻测量理想状态下所要测量的电流值。其大小与电压施加时间无关，不随时间而衰减，基本保持不变。

从图2可看出，电缆绝缘加上直流电压后绝缘内电流的变化，由于施加电压后，绝缘中存在着三种随时间而衰减的电流，而这三种电流的衰减速度不同，当这三种电流先后趋于消失，它们的衰减过程共同作用造成了此阶段中示数随时间增长而减速增大。

在阶段c中，三种随时间而衰减的电流基本已趋于消失，而此时主导示数变化的电流为绝缘电阻测试的对象泄漏电流（电导电流），其数值基本不随电压施加时间增长而变化。因此该阶段中示数基本趋于稳定。

图 2

3 结束语

在了解绝缘电阻测试中示数的变化机理后发现，在对绝缘施加电压后，绝缘内部会产生随时间而衰减的电流，因此为了测量结果准确，应该等这些电流全部衰减完后，再读出由泄漏电流计算而来的绝缘电阻的数值，但由于可逆吸收电流要经过数分钟后才能趋于消失，考虑到测量系统如果测量时间较长其稳定性将受影响，测量时间又不宜太长。因此检测人员应严格按照相关标准规定的读数时间进行读数，而且每次测量后都应确保足够长时间的放电以保证在下次试验时测试系统内部不会有上次试验时的残留电荷。