电工学实验指导书

矿山电工学实验指导书

矿山电工学实验

（第二部分）

电气设备绝缘电阻和吸收比测试

一、 目的

学习掌握使用兆欧表测量绝缘电阻和吸收比的方法、原理、步骤及注意事项。 二、 实验设备

ZC11D-4兆欧表，PC58兆欧表。秒表。 电缆（电机）等。 三、 实验原理

１、 绝缘电阻和吸收比

电气设备绝缘的等值电路如图示C1代表绝缘结构的几何电容，当直流电压开始作用时，该支路流过的是由电子式和离子式极化所形成的充电电流Ｉc1,串联的电容Ｃ和电阻Ｒ代表绝缘材料因不均匀、分层和脏污等因素作用下的等值参数。当直流电压开始作用时，该支路流过的是由夹层式极化和偶极化形成的吸收电流I2；Ｒ１代表绝缘材料的电导作用，在直流电压作用下，流过的电流I1称为泄漏电流。

由以上分析可知，当直流电压作用时，流过绝缘体的电流I是上述三部分之和，即I=Ic1+I2+I1，如图示

II 但各部分电流存在的

时间长短不等，当在

I R 直流电压作用下绝缘 C1 R1 体中电流随时间变化

Ic1 C c I2 I1 的曲线。其中Ic1时间

I2 I1 很短，往往只有微秒 Ic1 ，吸收电流I2随绝缘

t 结构和设备尺寸的不 同，大概有几秒至几

分钟（一般不越过60s）泄漏电流I1随电压的作用始终存在。且只要外加电压不变，一般为恒定值。

把绝缘体在加电压60s时电压与对应电流I60之比值Ｒ60=V/I60称为绝缘电阻（即Ｒ60）。而把绝缘电阻与加电压15s时视在绝缘电阻Ｒ15=V/I15的比值称为绝缘体的吸收比，用k表示，即

k=R60/R15=I15/I60=1+I2/I1

当被试的绝缘体受潮、脏污或有贯穿性缺陷时，介质内的离子坛加，因而加压后泄漏电流大坛。绝缘电阻显著下降。测量绝缘电阻值可灵敏地反应出这些绝缘缺陷。K是一个大于１的系数，由几种绝缘材料构成的电气设备的复合绝缘，存在较大的夹层式极化和偶极式极化，其吸收电流I2较大，且存在的时间较长。因此，该类设备的绝缘在良好的状态时，其吸收比K一般都大于1.3。 四、 兆欧表工作原理 ⑴ZC11D-4兆欧表原理图

矿山电工学实验指导书 G G-发电机 V-二极管 Ld Ri V C-电容器 Rv-电压回 Li L 路限流电阻 RI-电流回Lv 1 路限流电阻 Lv1-平衡线C 圈 Lv-电压线圈 LI-电 Ld 流线圈 Ld-阻尼线圈 Lv G 接线柱(E)—接地 C 接线柱(L)—线路 Rv V E ⑵ZC11-4兆欧表使用接线图

L L G E E G

不加屏蔽 加屏蔽

五、 使用方法及注意事项：

(1) 选择兆欧表；额定电压在1KV以下的被试品，应选择1000V兆欧表。额定电压在1KV以上的被试品，应选择2500V兆欧表。

(2) 先将接线端子L与接地端子E断开，将兆欧表摇至额定转速120r/min。此时指针应指在“∞”在将L,E端子短接，将兆欧表摇至额定转速，指针应指向“0”。否则，表明兆欧表有缺陷。应调换或检修，待合格后使用。

(3) 试验前应拆除被试品与其它设备间的连线。并对其进行充分放电，大容量被试品（如电容器，电缆，大型电机，变压器等）放电时间不少于2min。

(4) 根据被试品表面状态，选择正确的接线方式（是否接屏蔽端子）注意连线不宜过长，并使连线与设备外壳（或地）之间有足够的绝缘距离。

(5) 若仅测量绝缘电阻，将兆欧表摇至额定转速（120r/min）左右，待指针稳定经1min后读取数据，若测量吸收比，在回路中接刀闸开关，先将兆欧表摇至额定转速，合上刀闸开关，同时计时，读取15s和60s的绝缘电阻值，然后计算吸收比k。

(6) 测量完毕，先断开线路端子接线，后将兆欧表停转，以防较大电容的被试品对兆欧表放电，损坏兆欧表。

(7) 用放电棒将被试品的电极对地放电。为减小放电火花，应在放电回路中串接适当电阻，且放电时间要充分，一般应不小于2min。

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矿山电工学实验 （第一部分） 低压电气漏电保护实验

一、 实验目的

在矿井低压电气启动设备中，漏电保护方式主要有零序电流保护和附加直流电源保护两种。附加电源直流检测式低压电气漏电保护在中性线绝缘的供电系统中应用广泛，对人身安全及设备保护起着重要作用。其中特别在煤矿行业中对井下作业人员的人身安全和矿井安全具有十分重要的意义。《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电线上，必须装设漏电保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。如对其漏电电流不加以限制，将是非常危险，1、造成人体触电。2、引发瓦斯、煤尘爆炸。3、使电雷管超前引爆。通过学生对该项目的学习与参与，对“矿山电工学”这门课有深刻的了解与认识。 二、实验原理

低压电气漏电保护装置原理图

漏电保护装置原理图

检漏继电器接人电网时，直流电源和电网绝缘电阻构成直流回路，回路为：直流电源＋ 大地 电网绝缘电阻（人身未触及电网） 电网三相电抗器 零序电抗器 直流继电器线圈 千欧表内阻 直流电源-。 该回路的电流电流和电网总绝缘电阻值成反比，故可用回路电流的大小来表示电网总绝缘电阻值。总绝缘电阻与各相绝缘电阻的关系是：

1R总?1?1?1RARBRC

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RA、ＲＢ、ＲＣ分别为A、B、C三相的电网绝缘电阻。当电网绝缘电阻减小时，该回路电流就增大。当电网总绝缘电阻小于允许值或人声触电时，该回路电流就迅速增大（到4.25mA左右），达到了直流继电器的动作电流值，使继电器动作触点闭合，是馈电开关跳闸，切断电源。起到了保护作用。

捡漏继电器动作原理图

三、主要元件说明

GK——闭锁开关；

SK——三相电抗器，继电器ZJ线圈通过此三相铁芯线圈与供电线路连接，通过B线圈的感应使整流器ZL获得电源；

LK——零序电抗器，其电感值较大，工频感抗值Xl可达到105Ω，可以保证线路对地有较高的绝缘水平，通过它的电感电流补偿线路漏电的电容电流；

C ——接地电容器，其值为2μF。电网接地时，交流电流经此电容到地，减小交流分量对直流回路的干扰；

ZJ——直流继电器；两对常开触点为ZJ1、ZJ2，ZJ1先于ZJ2闭合，ZJ1用于接通馈电开关跳闸线圈，ZJ2用于自保；

ZL——硅整流继电器，提供直流回路电源；

Ω——刻着欧姆刻度的直流毫安表，用来监视电网的绝缘水平； RY——试验电阻； AY——试验按钮；

DF——辅助接地装置，试验用； DX——局部接地装置； 四、实验方法 捡漏继电器

1） 测量各主要元件的直流电阻值及直流电压值 ⑴ 直流继电器ZJ线圈的电阻值RJ ⑵ 试验电阻值；

⑶ 整流器的正反向值及电流、电压值； ⑷ 测量继电器ZJ的动作电流值IJ； 2） 网路切断电阻值R切的校对

ER切?（R3?R0?RJ）IJ

式中 E——整流器的直流输出电压，V；

R切——网路切断电阻值，ΚΩ；

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IJ ——继电器动作电流值，mA； R3——三相电抗器的电阻，ΚΩ； R0——零序电抗器的电阻，ΚΩ； RJ——继电器线圈的电阻，ΚΩ；

整定方法：将整流器接线端子接在E=26V上，在端子A、B、C与捡漏继电器外壳之间依次接入6ΚΩ可调电位器，即可确定继电器ZJ的动作电阻值。由于式中R3、R0、RJ值是固定的，而IJ值一般已先调定，因而改变E值即可改变R切值，应使其等于或大于3.5ΚΩ。 3） 电网电容电流的补偿

电源进线端子的任何一相与地之间接入一交流毫安表和一个电阻，然后送上电源，并调节零序电抗器线圈抽头，逐渐改变线圈匝数，使毫安表读数最小，此时便达到了对电网电容电流的最佳补偿状态。

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