《湿度对绝缘电阻影响的机理分析与解决方式》
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摘 要 绝缘电阻与电气设备绝缘性能直接相关,其受环境因素的显著影响.本文分析湿度参数对绝缘电阻的影响机理,提出避免绝缘电阻阻值因湿度变化而降低的方式,供相关人员借鉴参考.
关键词 湿度参数;绝缘电阻;影响机理
引言
电气设备运行环境复杂多样,在地下、海域等位置的配电系统中,电气设备长期处于高环境湿度的状态下运行,易引发绝缘电阻阻值下降、设备绝缘性能降低的问题,进而影响配电系统运行稳定性.对此,需要明确湿度对绝缘电阻的影响机理,并利用一定人为手段加以预防.
1湿度对绝缘电阻的影响机理分析
1.1 湿度对绝缘电阻的影响概述
相对湿度较大的环境中,绝缘材料以发生受潮,其表面吸附的水分随湿度增加而增大,导致绝缘材料导电率上升,内部绝缘电阻及表面电阻均会降低,使绝缘材料的整体绝缘性能及耐压强度下降.电气设备运行过程中,绝缘材料的受潮程度受环境温度、湿度的同时作用,例如当环境温度较低且相对湿度较大时,绝缘材料的受潮情况将更为严重,引发绝缘电阻阻值大幅度下降的结果.
基于以上影响机理,电气设备、线缆绝缘电阻测量均会选择在环境相对湿度较低的情况下开展,如电线电缆的绝缘电阻测量严禁在阴雨天气进行,获取最佳测量结果的空气湿度应处于20%～80%范围.为进一步验证以上影响机理,开展湿度对绝缘电阻的影响实验.
1.2 湿度对绝缘电阻的影响实验
（1）实验设计
以户外光端机为对象,实验分析湿度参数对电气设备绝缘电阻的影响机理.本次实验在步入式试验箱内开展,试验箱的优点在于,环境温湿度的调节更为精确,且对实验环境的要求相对宽泛,可帮助简化实验流程[1].利用试验箱调整户外光端机所处的环境湿度,观测其绝缘电阻阻值随环境湿度的变化情况.
（2）实验流程
户外光端机为光信号传输的终端设备,目前在通信领域应用广泛,其在室外环境中运行,借助信号调制、光电转换等,实现信号的远程传递.作为通信系统的核心构件,其运行质量对于通信系统运行稳定性来说非常重要.由于长期运行于室外恶劣环境,光端机绝缘材料电阻更易受到湿度参数的影响.此外,该设备在通信系统中的应用非常普遍,因此以其为案例分析湿度与绝缘电阻间的影响关系更具代表性.
实验过程中,将电气设备置于试验箱内,开启箱体门,保证箱内湿度均匀,裸露铜线能够与湿空气充分接触.设置多个信息采集点,以求平均值方式获取不同湿度条件下电气设备绝缘电阻的阻值,读数间隔为1min.
（3）实验结果
服务于港口及距离海域较近位置的电气设备,其运行除受空气中水蒸气的影响外,盐分中的带电离子也会给其绝缘电阻造成一定影响,导致绝缘电阻受潮情况加剧.为模拟电气设备的真实运行环境,取海水作为试验箱湿度调节系统的水源,并设置海水和淡水的对照实验组,明确盐分对绝缘电阻受潮程度的影响.
结合实验结果,发现无论在海水或淡水实验条件下,随着空气相对湿度的增加,绝缘电阻的阻值均会发生显著下降.例如,在淡水条件下,空气相对湿度为60%时,绝缘电阻阻值在14GΩ左右,当相对湿度提高至95%,电阻阻值下降为91MΩ;在海水条件下,空气相对湿度为60%时,绝缘电阻阻值在13GΩ左右,当相对湿度提高至95%,电阻阻值下降1MΩ,此时的绝缘电阻阻值已无法满足GJB367A中绝缘电阻在湿热条件下不得低于2MΩ的要求.从以上数据能够发现,随着空气相对湿度的变化,绝缘电阻阻值發生数量级改变,阻值急剧降低.另外实验结果还表明,任何一空气湿度相同的时刻,海水实验条件下绝缘电阻的阻值均要低于淡水实验条件下,可以判断湿空气中含有的盐分会提高绝缘电阻的受潮程度,导致电阻阻值以更大的幅度降低.在真实环境下,可说明电气设备长期连续运行于港口、海岸等环境下,其绝缘电阻的导电性会显著增加,因绝缘性能恶化而引发电气设备故障、使用寿命缩短等问题.
此外,当空气相对湿度为60%时,海水条件及淡水条件下绝缘电阻阻值差相对较小,这主要是由于空气湿度较低时,其含有的盐分有限,对绝缘电阻阻值降低的促进效果发挥不明显[2].但随着空气湿度的增加,盐分的含量也发生明显上升,使两种条件下绝缘电阻阻值之差逐渐提高,但当空气湿度高到一定程度后,二者绝缘电阻阻值趋于相同.
2湿度对绝缘电阻影响的解决方式
2.1 调节测试条件
电气设备绝缘电阻测试是设备运维管理的重要环节,为获取更准确的测试结果,正常大气条件下,绝缘电阻测试作业应尽量在温度在15～35℃、相对湿度在20%～80%的条件下进行.
2.2 改变温度环境
前文提到,低温、潮湿环境中,绝缘电阻更易受湿度影响导致电阻阻值降低,因此可通过调节环境温度的方式抵消湿度对绝缘电阻绝缘性能造成的不利影响.有实验表明,当电气设备绝缘电阻未受潮时,其受温度因素的影响基本与温度换算系数一致;当电气设备绝缘电阻受潮之后,电阻阻值与温度之间则表现出明显的相关性,即随着温度的上升,绝缘电阻阻值降低.发生以上现象的主要原因为,温度升高后,绝缘电阻内部分子和离子运动速率增加,水分向电场两极延长,因水分粒子表现为长线状而使导电性增加.因此在绝缘电阻受潮后,温度也会成为加剧其电阻阻值降低的一大因素.因此在检测小体积电气设备绝缘电阻时,首先可通过加温判断其绝缘电阻是否已经受潮,注意增温后的温度不应高于35℃.
2.3 进行设备保护
电气设备绝缘电阻检测中,若发现环境相对湿度较大,可安装临时屏蔽装置,对待检测电气设备进行隔离保护,防止设备绝缘电阻受潮.另外,也可利用洁净、柔软的棉布,擦拭被检测主体外表面,确保其外表干燥清洁.优化选择绝缘电阻检测时间段也能有效规避空气湿度对检测结果的影响.例如在电线电缆的绝缘电阻检测中,雨雾天气、清晨和傍晚获取的电阻数据往往要更低,而晴好天气的正午检测到的数据则偏高.因此检测过程应尽可能规避以上情境.结合前文实验结果,空气中盐分含量增加对加剧绝缘电阻受潮,导致其阻值对湿度变化更为敏感.针对该问题,本文认为除控制温度及检查时间外,还应重点对沿海区域内电气设备的绝缘电阻进行真空注油保护,以有效排除聚集在绝缘电阻内的高含盐量水蒸气,辅助提高绝缘电阻保护效果.
3结束语
环境相对湿度对电气设备绝缘电阻阻值的影响效果显著,绝缘电阻受潮会导致其绝缘性能降低.在防范湿度参数对绝缘电阻的影响时,可采用调节测试条件、改变环境温度、进行设备保护等方式,获取准确的绝缘电阻阻值数据,顺利开展电气设备运维工作.
参考文献
[1] 王景旭,高海涛,富玉,等.变压器制造中造成绝缘电阻偏低的因素[J].黑龙江科学,2019,10（10）：104-105.
[2] 王巍,杨涛.环境湿度对绝缘电阻影响的试验研究[J].建筑电气,2018,37（12）：49-55.
作者简介
莫中桥（1990-）,男,广西贺州人;学历：大学本科,职称：助理工程师,现就职单位：中国电子科技集团公司第三十四研究所,研究方向：光通信检验与试验.
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