電線電纜絕緣電阻測試儀

電線電纜絕緣電阻測試儀既可測量高電阻，又可測微電流。采用了美國In公司的大規模集成電路,使儀器體積小、重量輕、準確度高。以雙3.1/2 位數字直接顯示電阻的高阻計和電流。量限從1×104Ω ～1×1018 Ω，是目前國內測量范圍zui寬，準確度zui高的數字超高阻測量儀。電流測量范圍為2×10-4 ～1×10-16Ａ。機內測試電壓為10/50/100/250/500/1000V任意可調。絕緣材料的體積電阻率和表面電阻率測試儀具有精度高、顯示迅速、性好穩定、讀數方便， 適用于防靜電產品如防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計算機房防靜電活動地板等電阻值的檢驗以及絕緣材料和電子電器產品的絕緣電阻測量。除能測電阻外，還能直接測量微弱電流。

電線電纜絕緣電阻測試儀基本參數：

ZST-121、ZST-122電阻測量誤差：

ZST-122電流測量誤差：

電阻率定義

電阻率(Resistivity)是用來表示各種物質電阻特性的物理量，某種材料制成的長為1m，橫截面積為1m2的導體的電阻，在數值上等于這種材料的電阻率。它反映物質對電流阻礙作用的屬性，它不僅與物質的種類有關，還受溫度、壓力和磁場等外界因素影響。

電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1m、橫截面積為1m2的導體的電阻，在數值上等于這種材料的電阻率。

國際單位制中，電阻率的單位是Ω·m，常用單位還有Ω·mm2/m

推導公式：

電阻率（resistivity）是用來表示各種物質電阻特性的物理量。在溫度一定的情況下，材料的電阻為：R=ρL/S

其中的ρ就是電阻率，L為材料的長度， S為材料的橫截面積。可以看出，材料的電阻大小跟材料的長度成正比，即在材料和橫截面積不變時，長度越長，材料電阻越大；而跟材料橫截面積成反比，即在材料和長度不變時，橫截面積越大，電阻越小。

由上式可知電阻率的定義為：ρ=RS/L

推導公式： R=ρV/S²,R=ρL²/V

注：推導公式假設V為材料體積且滿足 V=LS

對于橫截面不均勻的材料，可以將其看成由無數個長度極短的橫截面均勻材料串聯而成的。此時有：R=

注：S(L)表示在長度為L處的橫截面積

說明：

1、電阻率ρ不僅和導體的材料有關，還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內，幾乎所有金屬的電阻率都隨溫度作線性變化，即ρ=ρ₀(1+at)，式中t是攝氏溫度，ρ₀是0℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數，利用這一性質可制成電阻溫度計，有些合金電阻率受溫度的影響很小，常用來作標準電阻。

2、由于電阻率隨溫度改變，故對于某些電器的電阻，必須說明它們所處的物理狀態。如一個“220V，40W"電燈燈絲的電阻，正常發光時是1 210Ω，未通電時只有100Ω左右 。

3、電阻率和電阻是兩個不同的概念，電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對電流阻礙作用的屬性.

影響因素：

電阻率不僅與材料種類有關，而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關。金屬材料在溫度不高時，ρ與溫度t(℃)的關系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρt與ρ0分別是t℃和0℃時的電阻率；a是電阻率的溫度系數，與材料有關。錳銅的a約為1×10-5/℃（其數值極小），用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小，適合于作標準電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規律后，可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導體材料的a一般是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬（如Nb和Pb）或它們的化合物，當溫度降到幾K或十幾K（絕對溫度）時，ρ突然減少到接近0，出現超導現象，超導材料有廣泛的應用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應力而改變的性質，可制成磁敏電阻或電阻應變片，分別被用來測量磁場或物體所受到的機械應力，在工程上獲得廣泛應用 。

常用金屬導體電阻率ρ(Ω·m)：(1)銀1.65 ×10-8；(2)銅1.75 ×10-8；(3)金2.40×10-8；(4)鋁2.83 ×10-8；(5)鎢5.48 ×10-8；(6)鐵9.78 ×10-8；(7)鉑2.22 ×10-7；(8)錳銅4.4 ×10-7；(9)汞9.6 ×10-7；(10)康銅5.0 ×10-7；(11)鎳鉻合金1.0 ×10-6；(12)鐵鉻鋁合金1.4 ×10-6；(13)鋁鎳鐵合金1.6 ×10-6

可以看出，導體中純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。銀的電阻率最小，但銀的價格昂貴，通常很少用銀做導線，只在特殊需要時才用，導線一般都用電阻率較小的銅或鋁來制作，鋁比銅便宜，因此鋁導線用的很多。電爐、電阻器的電阻絲一般都用電阻率較大的合金來制作。

各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，因此金屬導體的電阻也隨溫度的升高而增大，利用電阻的這種性質可以制作電阻溫度計；如果已知導體電阻隨溫度的變化情況，那么，測出導體的電阻，反過來就可以知道導體的溫度。

應用：

電阻率是反映導體導電性能好壞的物理量。電阻率小，導電性能好；電阻率大，導電性能差。電阻率的大小是由材料本身的性質決定的，而同一種材料的電阻率又隨溫度的變化而變化，一般情況下溫度高，電阻率大。下表列出了常溫下一些常見材料的電阻率。

常見材料（20℃）的電阻率

由上表可以看出，金屬和合金的電阻率都很小；而電木、橡膠的電阻率都很大。在使用時，可以根據需要，參照電阻率表選取合適的材料。例如，在供電、輸電、配電線路中，為了減小電阻，要選用銅、鋁等低電阻率的材料制作導線；而在用電器和電工工具的絕緣部分又要選用電木、橡膠等高電阻率的材料制作導線  。

在給空調等高耗能電器裝配專用導線時，由于它們的功率較大，工作電流較大，因此我們常選擇電阻率較小、線徑較大的銅導線。

各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻溫度計就是利用金屬的這種特性制成的，它可以用來測量很高的溫度。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻與溫度的對應關系，只需測出鉑絲的電阻就可以知道環境溫度。有些合金如錳銅和康銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻 。

電線／電纜絕緣電阻測試方法比較

絕緣電阻是反映電線電纜產品絕緣特性的主要指標，它 反映了線纜產品承受電擊穿或熱擊穿能力的大小，與絕緣的 介質損耗以及絕緣材料在工作狀態下的逐步劣化等均存在 著極為密切的關系。產品的絕緣電阻主要取決于所選用的 絕緣材料，但工藝水平對絕緣電阻的影響很大，因此測定絕 緣電阻是監督材料質量和工藝水平的一種方法。測定絕緣 電阻可以發現工藝的缺陷，同時也是研究絕緣材料的品質和 特性，研究絕緣結構以及產品在各種運行條件下的使用性能 等各方面的重要手段，對于已投入運行的產品絕緣電阻是判 斷產品品質變化的重要依據之一。

在電線／電纜產品中，線問的絕緣電阻值只有在一定的 范圍內，才能保證電線／電纜正常的工作。由于各電線／電纜 工作的環境各不相同，絕緣電阻阻值也不盡相同，因而其測 試方法的選擇也不盡相同，因此對電線／電纜產品的絕緣電 阻的測試方法進行分析研究為各種適用范圍的絕緣電阻測 試儀的設計有一定的參考意義。

2絕緣電阻測試的方法

當前絕緣電阻測試的方法主要是“加高壓、測漏流"。具 體歸納起來主要有以下幾種：串聯法測絕緣電阻、并聯法測 絕緣電阻、電壓比法測絕緣電阻、電橋法測絕緣電阻、充放電 法測絕緣電阻。下面加以詳細介紹。

2．1 串聯法測絕緣電阻 串聯法測絕緣電阻，顧名思義，是將絕緣電阻和測量電 阻串聯的方法來對測量電阻進行電壓測試以計算出絕緣電 阻阻值的方法。如下圖l所示

圖中U₀為測試電源電壓，R_S為電源內阻，R_X為絕緣電阻，R₁為限流電阻，R₂為測量電阻，U_i為待測電壓，R_L和C_L組成低 通濾波輸出。由于R₁,U₀,R₂已知，所以只要求得R_X和U_i即可計算出所要測的絕緣電阻值。U_i可以通過電壓測量得 到，而R_S可以通過實驗得方法確定。

2．2并聯法測絕緣電阻

并聯法測絕緣電阻原理,如圖2所示：

圖中U₀為測試電源電壓，R_S為電源內阻，R_X為絕緣電 阻，R₁為限流電阻，R₂為測量電阻，U_i為待測電壓，R_L和C_L組成低通濾波輸出。其絕緣電阻值求取公式推導為：

其中R₁和R₂為已知標準電阻，故只須測得U_i和R_S就可以 求得R_X。

2.3 電壓比較法測絕緣電阻

電壓比較法原理,如圖3所示：

圖中符號含義如下：U₀：測試電源電壓；U_REF．已知的參考電 壓；U_i：待測電壓；R_x：待測的絕緣電阻；R₁：高阻值的標準電 阻；R₂：可調精密電阻；R₃：已知的阻值較低的標準電阻。

由圖3可以得到關系式：

由于R_A、R_B、R_N的值已知，可知，R_x只和V_REF/V／V_IN有 關，只要求出V_REF/V／V_IN即可求出吃。

2．4電橋法測絕緣電阻

2．4．1全橋法測絕緣電阻

全橋法測絕緣電阻原理如圖4所示，全橋法在原理和 形態上都和比較法十分雷同，它們不同的地方就是R_D的使 用，R_D是一個數控電位計。在比較法中，如果絕緣電阻阻值 過大或過小，則‰就會偏大或偏小，超出A／D的測量茸程 或超出A／D的分辨率。這種情況下可以采用在A／D輸入通 道之前接入程控放大器，fH這種做法對放大器的要求十分嚴 格，因為如果放大器的性能不好，不但不能提高測量精度，反 而會降低測量精度。『flj在電橋法中采用數控電阻后，可以通 過調整數控電阻的阻值使總是在A／D的合適測量范圍內進 行測量，原理如下：

其中n為數控電阻的第n個抽頭，r1為其數控電阻每一 級電阻的阻值。在編程過程中只要測量出U_R、U_D以及推出 n的大小，其他值已知，就可以計算出絕緣電阻的大小。

2．4．2半橋法測絕緣電阻

由于變電站的輸出母線是懸浮的，因此允許有一側接地 或者是絕緣電阻同時降低，我們同時需要知道正、負線線對 地的絕緣電阻。在經典的電橋法當中，當正、負線對地的絕 緣電阻同時下降時，電橋仍然保持平衡，不能得出各自的絕 緣電阻值，對此，文獻[5]給出了一種比較簡單的電橋法，即 半橋法測絕緣電阻。其原理如圖5所示：

圖中，XJJ為一繼電器，其中5點和2點為線包接線點， 1，6點相通為接入點，3點為常開點，4點為常閉點。V_IN是控 制母線的工作電壓，R_X1、R_X2分別是正、負母線對地的絕緣電阻。設繼電器在常開點時采樣的到電壓U_AD的值為U_AD1。，，繼電器動作后在常閉點時采樣到的電壓U_AD的值為U_AD2，根據圖5中的電路叮列出電路方程如下：

已知采樣電阻R₀、R₁，控制母線工作電路V_IN也可求出，這樣 只要通過采樣芯片內部的12位AD轉換并計算出U_AD1、U_AD2的大小就町以直接按照公式求出絕緣電阻R_X1、R_X2正的值。

2．5電容充放電法測絕緣電阻

電容充放電法原理如圖6所示。

圖中R_S為測試電源內阻，R_X為絕緣電阻，C為充電電 容，Q為沖擊檢流計。將絕緣電阻R_X和一電解電容器c串 聯，由于電源內阻和絕緣電阻并聯，電源內阻遠小于絕緣電 阻，故可忽略不計。先用電壓為U₀的直流電源經過絕緣電阻對電容器充電，經過適當時間t₁后，將電容器上所充電量 經沖擊榆流計放電。根據已知的充電時間，電源電壓和所測得的電量即可算出絕緣電阻。當開關合向1時，直流電壓U₀開始向未充過電的電容c充電，對于此充電回路，設任一時 刻電容器c上的電量為Q，電壓為U_C，則有：

所以任一時刻t電容器兩端的U_C=CU(1-e^(-t/RXC))，經過 t₁秒后，電容器上所儲電量等于Q，當絕緣電阻很大，C為定值，在不太長的充電時間t₁內，Uc<＜U，充電電流幾乎不， 變，近似值為i=U/R_x，則電容器所儲電量為Q與t₁成正比，即 Q=U/ R_x t₁。所以，被測電阻R_x=U/Q t₁。Q值可用沖擊檢流計測量，其方法是：將開關J_k倒向2，讀出沖擊檢流計的第一次最大偏轉α_m。，則電容器所儲的電量為Q=C_qα_m。式中C_q一沖擊 檢流計的電量沖擊常數。將該式代入R_x的表達式中，則可求出待測電阻：

3 絕緣電阻測試方法的比較及適用范圍分析

串聯法的特點是原理簡單,可靠實用。U_i隨著R_x的增大而減小，當R_x非常大時，U_i會變得非常小，當電壓小到一定程度時，電壓測最將變得比較困難，如果為了保證U_i的值 為可測，則R_x會變得非常小，對精密電阻的要求就過高而不能滿足，所以這種種方法只能測得一定上限值的絕緣電阻,具體數值則由以上參數共同決定。

并聯法不適合測量值較小的絕緣電阻值。由關系式(2) 可以看出，測試中R_S的計算值與R_X有很大關系，所以R_S的求取對測試精度十分蕈要，如果R_S為一定值，則用實驗的方 法加以修正就町以得到正確的關系式，但如果R_S為一變量 則需要求得它和R_X的關系才能得到正確的關系式。另外從 電路圖町以看出，當R_X越小時，U_i越小，到超過測量的合適 范圍時所測絕緣電阻值就會有較大誤差，所以此法不適合測 比較小的絕緣電阻。

電壓比較法的優點是可以不用求得R_S，只須求得V_REF和V_IN。即可。但V_REF和V_IN。的值仍受R_S影響，如果R_S較小， 其影響可以忽略不計。V_REF為一個設定值，所以每次測量時只需測量V_IN即可。但Rs對系統的影響比較大超過誤差允許范圍時，就需要每次對V_REF和V_IN都進行測量，這樣電壓測量工作量增加了一倍。

電橋法中，主要的誤差來源為A／D轉換器帶來的誤差。 當絕緣電阻值過大或過小時，則V_IN就會偏大或偏小，選用一 般的A／D轉換器，V_IN就可能超出A／D的測量量程或超出A／D的分辨率，導致較大的誤差。選擇好的A／D轉換器，則會 導致整個系統成本的上升。在一些對精度要求比較高的測 量場所，同時對成本的考慮相對少的時候，可以選用高精度 的A／D轉換器，采用電橋法進行絕緣電阻測試，可以達到較 高的精度。

半橋法測絕緣電阻原理復雜，但容易實現自動化，并且 可以同時對架窄電線正、負母線的絕緣電阻進行測試，同時 還可以解決正、負母線絕緣電阻同時降低給測試帶來的問 題，可以廣泛的應用于架空電線的絕緣電阻測試當中。

充放電法的優點是電源內阻對測試影響十分微弱，可以忽略不計。由式(6)可以看出，當R_S較大時，只要提高測試 電壓u即可，因而充放電法可以測量較大電阻值的絕緣電阻 值。其缺點是抗干擾性比較差，需要采取隔離和屏蔽措施才 能進行測鼉，而且若測試點存在電容或存在較大的分布電容 時會導致較大的誤差。

由以上分析可以得出各種測試方法的特點及優缺點如 表1所示。