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科普 | 絕緣電阻，能用萬用表測量嗎？--【赫茲電力】
發布時間：2024-01-31 16:25:37人氣：
1、 絕緣電阻的內涵和測試原理
絕緣電阻是指電氣設備的絕緣材料對電流的隔離能力，是設備安全要求測試中的一項重要指標，它可以判斷絕緣體是否完整以及絕緣體表面是否被污染，可以發現設備受潮、絕緣劣化和絕緣擊穿等缺陷。因此，在使用電氣設備前，必須檢測絕緣電阻是否符合要求。
絕緣電阻測試必須使用特殊的測試儀器來完成的，最常用的測試儀器就是搖表（兆歐表）、絕緣電阻測試儀和漏電流鉗形表，本文就以搖表為例，介紹絕緣電阻的測試原理和方法。
常用的搖表由一個手搖發電機、表頭和三個接線柱（即L：線路端、E：接地端、G：屏蔽端）組成，被測電阻Rx接在“L”與“E”端鈕之間。與搖表表針相連的有兩個線圈，一個同表內的附加電阻R2串聯；另一個和被測電阻Rx串聯，然后一起接到手搖發電機上。當手搖動發電機時，發電機兩端產生較高的直流電壓，線圈1和線圈2同時通電，在線圈1與被測電阻間有電流I1，在線圈2與表內附加電阻R2有電流I2，兩種電流與磁場作用，產生相反的力矩，當I1電流最大（即被測電阻為0），指針指向刻度0。當I2電流最大（即開路狀態），指針指向刻度無窮大∞。當I1、I2兩個電流都不是最大時，表針就隨著兩個轉矩的合成轉矩的大小而偏轉某一角度，這個偏轉角度決定于兩個電流的比值，因為附加電阻是不變的，所以電流值僅取決于待測電阻的大小。
由于搖表沒有游絲，不能產生反作用力矩，所以搖表在不測試時可以停留在任意位置（即不定位），而不是回到零位，這跟其他指針式的儀表是有區別的。
2、萬用表測測量電阻原理
數字萬用表也稱為復用表、多用表、三用表等，一般可以測量電壓、電流和電阻。數字萬用表的測量過程由轉換電路將被測量轉換成直流電壓信號，再由模/數（A/D）轉換器將電壓模擬量轉換成數字量，然后通過電子計數器計數，最后把測量結果用數字直接顯示在顯示屏上。
數字萬用表測量電壓、電流和電阻功能都是通過轉換電路部分實現的，而電流、電阻的測量都是基于電壓的測量。在使用數字萬用表測量電阻時，可以簡化為一個恒流源加一個電壓表的模型，恒流源產生的激勵電流流過被測電阻，在被測電阻兩端產生的伴隨電壓被數字萬用表內部的電壓表測量出來，由于數字萬用表的激勵電流是已知的，利用歐姆定律它就可以計算出被測電阻的大小，并顯示在屏幕上。
數字萬用表測量電阻一般包括兩種模式：兩線電阻和四線組，兩種測量模式的原理都是基于上述恒流源和電壓表的模型，只不過四線電阻測量消除了引線誤差對兩線電阻測量的影響，所以四線電阻測量精度更高。還有一種更精確的測量是“真歐姆電阻測量”，它是在四線電阻測量的基礎上，消除了引線與被測電阻連接點的熱電勢，從而進一步提升電阻測量精度的方法。
順帶說一下，很多朋友喜歡拿蜂鳴檔來判斷線路通斷或者設備好壞，實質上，蜂鳴檔一般只用來判斷線路電阻較大還是較小，一般以30-50Ω（不同萬用表有差別）為分界點，電阻低于這個分界點，蜂鳴器就會響，并且電阻越小蜂鳴聲越大；電阻高于這個分界點蜂鳴器就不響，所以當線路電阻大于分界點時，電阻到底是多少，用蜂鳴檔是沒辦法分辨出來的。所以當我們需要用電阻大小分析判斷線路是否正常時，建議采用電阻檔測量具體電阻，而不是采用蜂鳴檔聽聲音。
3、萬用表不能測試絕緣電阻
既然數字萬用表也可以測量電阻，那么能不能采用數字萬用表測試絕緣電阻呢？
以終為始，讓我們回到問題的根源，為什么要測試絕緣電阻呢？一是為了安全性，通過在斷開的載流導線、接地導體和待接地導線中進行絕緣測試（敲黑板，大概率涉及高壓），能夠消除因為短路引發火災的可能性，確保公共安全和個人安全；二是為了設備壽命，周期性維護測試能夠提供可供分析的數據，同時預測可能的系統故障，對于保護并延長電氣系統和電機的使用壽命也具有重要意義。
從數字萬用表測量電阻的原理看，數字萬用表雖然可以測量電阻，但無法精確指示絕緣體的工作狀況。因為數字萬用表的內置電源電壓很低，內阻很大，測得的是低電壓下的絕緣電阻值，對于絕緣性能不良的情況很難形成回路，測得的絕緣電阻較大，不能真正反映在高壓條件下電氣設備工作時的絕緣性能，也就無法保證安全性。而搖表和萬用表的不同之處，就在于搖表帶有250-5000V的高電壓，因此，用搖表測試絕緣電阻，對于絕緣性能不良的情況，在內部容易形成漏電流或擊穿電壓，從而形成回路，就可以得到符合電氣設備實際工作條件時的絕緣電阻值，這對判斷電氣設備的絕緣狀況才能起的真正的作用，也才能保證電氣設備的安全運行。
所以，文中描述的數字萬用表測量絕緣電阻為∞，而使用搖表測試絕緣電阻為0的情況，就是因為，數字萬用表測量的是低壓靜態電阻，而搖表測試的是施加高壓后擊穿后的電阻。所以，絕緣電阻測試是和電壓有關聯的，根據GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的規定：工作電壓在100V以下的電氣設備或回路，使用250V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在100V~500V的電氣設備或回路，使用500V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在500V~3000V的電氣設備或回路，使用1000V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在3000V~10000V的電氣設備或回路，使用2500V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在10000V以上的電氣設備或回路，使用5000V或10000V測試電壓測試絕緣電阻。
4、絕緣電阻測試
使用搖表測試絕緣電阻是一種比較常用、比較簡單的方法，本文就不再贅述，但在進行絕緣測試時需要注意幾個方面的內容：
1）接線和放置要求：測試不同類型設備的絕緣電阻接線的方法有所差異，在測試接線時一定要注意；兆歐表應放置在平穩的地方，檢查指針偏轉情況，以免在搖動手柄時，因表身抖動和傾斜產生較大的測量誤差；
2）測試前試驗：在使用搖表進行絕緣電阻測試前，應先進行開路和短路試驗，保證搖表的正確性。開路試驗時，將E、L兩端開路，以約120r/min的轉速搖動手柄，觀測指針是否指到“∞”處；短路試驗時：將E、L兩端短接，緩慢搖動手柄，觀測指針是否指到“0”處，經檢查完好才能使用；
3）手搖發電機：搖動搖表手柄，應先慢再逐漸加快，待調速器發生滑動后，應保持轉速穩定不變；如果被測電氣設備短路，表針擺動到“0”時，應停止搖動手柄，以免搖表過流發熱燒壞；
4）測試讀數：為獲得正確的測量結果，必須要手搖發電機且在額定轉速下工作一分鐘后才能讀數，這樣測量出現的數字會更準確；
5）特殊環境：若遇天氣潮濕或降雨后空氣濕度較大時，應使用“保護環”以消除絕緣物表面泄流，使被測物絕緣電阻比實際值偏低；
6）安全：在測量絕緣電阻時必須要在電氣設備或電氣線路停電的情況下，在絕緣電阻表還沒有停止轉動與被測物還未放電之前，千萬不可以用手去觸碰被測物的測量處，尤其是一些帶有大電容的一些設備，以免會出現觸電事故。
5、最后的話
GJB 9001C-2017《質量管理體系 要求》7.1.5章節明確規定：組織應確保所提供的資源適合所開展的監視和測量活動的特定類型，當發現測量設備不符合預期用途時，組織應確定以往測量結果的有效性是否受到不利影響，必要時應采取適當的措施。所以，大家在進行絕緣電阻測試時，千萬不能使用數字萬用表，不僅僅是不滿足質量體系要求，還要向前追溯以前的測試結果是否有效；最重要的，使用數字萬用表測量的絕緣電阻不能準確反映絕緣體的工作狀態，存在安全隱患，會給人員和設備帶來未知風險。
絕緣電阻是指電氣設備的絕緣材料對電流的隔離能力，是設備安全要求測試中的一項重要指標，它可以判斷絕緣體是否完整以及絕緣體表面是否被污染，可以發現設備受潮、絕緣劣化和絕緣擊穿等缺陷。因此，在使用電氣設備前，必須檢測絕緣電阻是否符合要求。
絕緣電阻測試必須使用特殊的測試儀器來完成的，最常用的測試儀器就是搖表（兆歐表）、絕緣電阻測試儀和漏電流鉗形表，本文就以搖表為例，介紹絕緣電阻的測試原理和方法。
常用的搖表由一個手搖發電機、表頭和三個接線柱（即L：線路端、E：接地端、G：屏蔽端）組成，被測電阻Rx接在“L”與“E”端鈕之間。與搖表表針相連的有兩個線圈，一個同表內的附加電阻R2串聯；另一個和被測電阻Rx串聯，然后一起接到手搖發電機上。當手搖動發電機時，發電機兩端產生較高的直流電壓，線圈1和線圈2同時通電，在線圈1與被測電阻間有電流I1，在線圈2與表內附加電阻R2有電流I2，兩種電流與磁場作用，產生相反的力矩，當I1電流最大（即被測電阻為0），指針指向刻度0。當I2電流最大（即開路狀態），指針指向刻度無窮大∞。當I1、I2兩個電流都不是最大時，表針就隨著兩個轉矩的合成轉矩的大小而偏轉某一角度，這個偏轉角度決定于兩個電流的比值，因為附加電阻是不變的，所以電流值僅取決于待測電阻的大小。
由于搖表沒有游絲，不能產生反作用力矩，所以搖表在不測試時可以停留在任意位置（即不定位），而不是回到零位，這跟其他指針式的儀表是有區別的。
2、萬用表測測量電阻原理
數字萬用表也稱為復用表、多用表、三用表等，一般可以測量電壓、電流和電阻。數字萬用表的測量過程由轉換電路將被測量轉換成直流電壓信號，再由模/數（A/D）轉換器將電壓模擬量轉換成數字量，然后通過電子計數器計數，最后把測量結果用數字直接顯示在顯示屏上。
數字萬用表測量電壓、電流和電阻功能都是通過轉換電路部分實現的，而電流、電阻的測量都是基于電壓的測量。在使用數字萬用表測量電阻時，可以簡化為一個恒流源加一個電壓表的模型，恒流源產生的激勵電流流過被測電阻，在被測電阻兩端產生的伴隨電壓被數字萬用表內部的電壓表測量出來，由于數字萬用表的激勵電流是已知的，利用歐姆定律它就可以計算出被測電阻的大小，并顯示在屏幕上。
數字萬用表測量電阻一般包括兩種模式：兩線電阻和四線組，兩種測量模式的原理都是基于上述恒流源和電壓表的模型，只不過四線電阻測量消除了引線誤差對兩線電阻測量的影響，所以四線電阻測量精度更高。還有一種更精確的測量是“真歐姆電阻測量”，它是在四線電阻測量的基礎上，消除了引線與被測電阻連接點的熱電勢，從而進一步提升電阻測量精度的方法。
順帶說一下，很多朋友喜歡拿蜂鳴檔來判斷線路通斷或者設備好壞，實質上，蜂鳴檔一般只用來判斷線路電阻較大還是較小，一般以30-50Ω（不同萬用表有差別）為分界點，電阻低于這個分界點，蜂鳴器就會響，并且電阻越小蜂鳴聲越大；電阻高于這個分界點蜂鳴器就不響，所以當線路電阻大于分界點時，電阻到底是多少，用蜂鳴檔是沒辦法分辨出來的。所以當我們需要用電阻大小分析判斷線路是否正常時，建議采用電阻檔測量具體電阻，而不是采用蜂鳴檔聽聲音。
3、萬用表不能測試絕緣電阻
既然數字萬用表也可以測量電阻，那么能不能采用數字萬用表測試絕緣電阻呢？
以終為始，讓我們回到問題的根源，為什么要測試絕緣電阻呢？一是為了安全性，通過在斷開的載流導線、接地導體和待接地導線中進行絕緣測試（敲黑板，大概率涉及高壓），能夠消除因為短路引發火災的可能性，確保公共安全和個人安全；二是為了設備壽命，周期性維護測試能夠提供可供分析的數據，同時預測可能的系統故障，對于保護并延長電氣系統和電機的使用壽命也具有重要意義。
從數字萬用表測量電阻的原理看，數字萬用表雖然可以測量電阻，但無法精確指示絕緣體的工作狀況。因為數字萬用表的內置電源電壓很低，內阻很大，測得的是低電壓下的絕緣電阻值，對于絕緣性能不良的情況很難形成回路，測得的絕緣電阻較大，不能真正反映在高壓條件下電氣設備工作時的絕緣性能，也就無法保證安全性。而搖表和萬用表的不同之處，就在于搖表帶有250-5000V的高電壓，因此，用搖表測試絕緣電阻，對于絕緣性能不良的情況，在內部容易形成漏電流或擊穿電壓，從而形成回路，就可以得到符合電氣設備實際工作條件時的絕緣電阻值，這對判斷電氣設備的絕緣狀況才能起的真正的作用，也才能保證電氣設備的安全運行。
所以，文中描述的數字萬用表測量絕緣電阻為∞，而使用搖表測試絕緣電阻為0的情況，就是因為，數字萬用表測量的是低壓靜態電阻，而搖表測試的是施加高壓后擊穿后的電阻。所以，絕緣電阻測試是和電壓有關聯的，根據GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的規定：工作電壓在100V以下的電氣設備或回路，使用250V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在100V~500V的電氣設備或回路，使用500V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在500V~3000V的電氣設備或回路，使用1000V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在3000V~10000V的電氣設備或回路，使用2500V測試電壓測試絕緣電阻；工作電壓在10000V以上的電氣設備或回路，使用5000V或10000V測試電壓測試絕緣電阻。
4、絕緣電阻測試
使用搖表測試絕緣電阻是一種比較常用、比較簡單的方法，本文就不再贅述，但在進行絕緣測試時需要注意幾個方面的內容：
1）接線和放置要求：測試不同類型設備的絕緣電阻接線的方法有所差異，在測試接線時一定要注意；兆歐表應放置在平穩的地方，檢查指針偏轉情況，以免在搖動手柄時，因表身抖動和傾斜產生較大的測量誤差；
2）測試前試驗：在使用搖表進行絕緣電阻測試前，應先進行開路和短路試驗，保證搖表的正確性。開路試驗時，將E、L兩端開路，以約120r/min的轉速搖動手柄，觀測指針是否指到“∞”處；短路試驗時：將E、L兩端短接，緩慢搖動手柄，觀測指針是否指到“0”處，經檢查完好才能使用；
3）手搖發電機：搖動搖表手柄，應先慢再逐漸加快，待調速器發生滑動后，應保持轉速穩定不變；如果被測電氣設備短路，表針擺動到“0”時，應停止搖動手柄，以免搖表過流發熱燒壞；
4）測試讀數：為獲得正確的測量結果，必須要手搖發電機且在額定轉速下工作一分鐘后才能讀數，這樣測量出現的數字會更準確；
5）特殊環境：若遇天氣潮濕或降雨后空氣濕度較大時，應使用“保護環”以消除絕緣物表面泄流，使被測物絕緣電阻比實際值偏低；
6）安全：在測量絕緣電阻時必須要在電氣設備或電氣線路停電的情況下，在絕緣電阻表還沒有停止轉動與被測物還未放電之前，千萬不可以用手去觸碰被測物的測量處，尤其是一些帶有大電容的一些設備，以免會出現觸電事故。
5、最后的話
GJB 9001C-2017《質量管理體系 要求》7.1.5章節明確規定：組織應確保所提供的資源適合所開展的監視和測量活動的特定類型，當發現測量設備不符合預期用途時，組織應確定以往測量結果的有效性是否受到不利影響，必要時應采取適當的措施。所以，大家在進行絕緣電阻測試時，千萬不能使用數字萬用表，不僅僅是不滿足質量體系要求，還要向前追溯以前的測試結果是否有效；最重要的，使用數字萬用表測量的絕緣電阻不能準確反映絕緣體的工作狀態，存在安全隱患，會給人員和設備帶來未知風險。
