絕緣電阻量測之七大技巧 撰稿人: 黃德華
一、 前言
電氣設備(用品)的絕緣電阻，在正常使用下，由於受到內外在不同的應力，絕緣性能會隨著時間而遞減，雖然設計時已考慮到其使用壽命年限，但使用中可能有不當的應力而影響了應有的壽期，所以，必須定期測試以了解其性能，最好能找出不當因素並加以排除或改善以延長使用年限。量測絕緣電阻的目的有:
1.確認可以繼續安全使用
2.確認影響使用年限原因
3.找出影響因素並予以排除或改善
絕緣電阻量測診斷方式，通常是採點測試(spot test)方式，大多數專業維護人員使用500V或1000V之高阻計，施加電壓於被測設備，讀取其絕緣電阻值，據以判定「絕緣良好」或「絕緣不良」，這種做法在低壓設備是可行，因為，它重置價格不高及替換容易，判定絕緣不良，就更換新品。
高壓設備方面，量測絕緣電阻施加電壓通常均高於1000V，也就是高於1000V的高阻計，高壓設備昂貴，且替換不易，維護人員需就專業上進一步瞭解，以提升量測技巧:
1.如何正確量測絕緣電阻
2.如何診斷量測絕緣電阻之數據
3.如何正確使用更高階及多重選擇電壓的高阻計
二、絕緣電阻是什麼
任何一件電氣設備所使用的導線或導體，如馬達、發電機、電纜、開關、變壓器等等，導線(體)上均會有被覆電的絕緣材料，絕緣材料作用是限制電流在導線(體)上流動，而不外流，量測絕緣電阻的基礎來自歐姆定律(Ohm's Law): E=I*R (E:電壓、I:電流、R:電阻)，在一已知的電阻，施加愈高的電壓，通過的電流愈大，電阻愈高通過的電流愈小。絕緣材料之電阻通常很大。
沒有完全的絕緣物(絕緣電阻無限大)，施加電壓於絕緣良好之絕緣物(電阻很大)，其通過的電流可能非常微小，這就是我們用來據以量測絕緣電阻的手法。因此，絕緣良好?良好是說明相對高的電阻，其通過的電流非常微小，就描述絕緣材料而言，良好表示它維持相對高的電阻。所以，量測此電阻值可以得知絕緣性能之「良」或「不良」。
三、新的量測技術帶來什麼好處
早期之高阻計大都是採手搖方式帶動發電機，以產生量測絕緣電阻所需要的電力 ，由於手搖式，所以很難維持穩定的輸出電力，且量測大型設備需 要持續一段較長久時間時，難度更高。而表計部份，早期均採線圈指針型，受限重量及其構造，最高僅可顯示1000MΩ(百萬歐姆)，超出此值時，無法正確顯示，而以無限大表示，維護人員記錄方式為＞1000MΩ，大多少?不知道。後來手搖式改良為電動方式，雖然改善了穩定輸出電力及長時間量測需要，但是，讀值顯示方面仍然未能突破。
拜近代科技進步之賜，電子及微處理器應用於高阻計，量測輸出電力更穩定，量測讀值不再僅僅靠線圈指計型方式，取而代之之數位化顯示或兩者同時俱備，在極為微小之電流經過運算後，均可如實數字顯示應有數值，且顯示值千倍於早期，可達TΩ級(兆歐姆，Tera ohm, 1TΩ=106MΩ)，如此一來就不會像早期之量測值，大於1000MΩ者，在刻度上僅能以無限大表示，解決了近代新開發出來之高性能絕緣材料之量測及維護問題，因為更精準得到量測讀值，可幫助維護人員有效掌握設備絕緣電阻之變化趨勢，提早因應處置，進而提升設備安全、人員安全及供電可靠度之大幅提升，帶給人們生活用電更穩定。
然而，線圈指計型也並非一無是處，在量測過程中，如下述四、(三) 測試功能期間之變化現象，如充電、介質吸收、介質放電現象等等，藉由指針之擺動，量測維護者可以從中發現蛛絲馬跡，數位化顯示字幕跳動劇烈，不易發現。所以，新型高阻計以數字顯示方式外，有保留線圈指計型的。
四、絕緣電阻量測之七大技巧
如前面所述，使用1000V以上之高阻計，進行量測絕緣電阻時，由於高壓設備的構造複雜性，量測中會得到很多不同的有用的變化資料，相對的，不正確的量測，也會得到不正確的資料，造成維護人員困擾。因此，使用儀器設備一定要依照製造廠提供之操作手冊，及遵照相關的國際標準，除此之外，具備運用良好熟練的技巧必不可少，如下:
(一)使用正確對的測試線
良好正確的測試線，需具備良好的絕緣性能及穩定可靠的夾頭，以得到正確之數據，會鬆動及絕緣不良的測試線不要使用。
(二)選擇最佳測試電壓
具備更高電壓的高阻計，例如，15KV (15000V)者，通常有選擇電壓旋鈕開關，較高的電壓，可能發現被量測物件的絕緣異常之處，但過高的電壓，也可能破壞設備，因此，必需依照設備說明書，選擇最佳測試電壓。
(三)選擇合適的測試功能
近代的高阻計，具有可程式功能，只要一指神功，按一只鈕，就完成全部測試項目，得到許多的資料或數據，如點測試、極化指數(Polarization Index, PI)、介質吸收比(Dielectric Absorption Ratio, DAR)、介質放電(Dielectric Discharge, DD)、步階電壓(Step Voltage, SV)和坡道測試(Ramp test)等等。必須詳讀操作手冊，以充份掌握各數據所代表的意義，選擇所要的。不同的被測試設備，視其絕緣材料特性及設備構造，設定測試項目，應用各數據組合交互評估，以判斷絕緣電阻之良窳，並找出異常之處予以改善。
(四)選擇最高(大)刻度量測以提早發現異常傾向
使用低刻度量測，顯示絕緣電阻值可能為該刻度之最大值，例如1TΩ，不代表絕緣仍然良好，因為，也許上次量測時為30TΩ，而此次量測時實際降為2TΩ，因選用刻度之最高為1TΩ。雖然1TΩ絕緣電阻值之設備仍然可以安全供電，但就維護者之專業立場而言，應提早發現該設備之絕緣性能已有劣化傾向降低之趨勢，從30TΩ降為2TΩ。因此，量測中應使用儀器所能顯示之最高(大)刻度，反復比對讀值，找出正確之絕緣電阻值，以提早發現異常傾向。
(五)測試工作完成後要充分放電
量測過程中，設備被充滿電荷，呈現很高的電壓，完成測試作業後，必須充分放電，否則，將對維護人員造成致命的傷害。現代高阻計於完成測試作業時具備放電功能，但如果提早移開測試線，即喪失放電功能，要特別注意~危險。
(六)使用防護(Guard)端子
量測過程中，設備表面的洩漏電流，例如量測套管時，可能影響判斷絕緣性能，此時，可應用防護端子功能，以排除前述因素，當然，有無使用防護端子前後比較後，設備表面之維護清拭工作仍然不能免除。
(七)紀錄及趨勢判斷
單一作業量測作業，固然可以判斷絕緣性能之良窳，但如能與以往之維護紀錄做比對，從中發現絕緣性能之變化趨勢，則對維護作業更具意義，可以提早因應，防範事故於未然。
五、結語
絕緣電阻量測的基本原理，非常簡單，但是，實體設備構造，有很單純的(如一般屋內配線檢查)、有複雜的(如特高壓斷路器、變壓器)，在應用高阻計時，就有很多的竅門眉角，對被測設備構造之深入認識非常重要，並將前述之量測技巧充分靈活運用，才能手到擒來，把維護工作做好。當然，羅馬不是一天造成的，養成一位高級技術人員，工作經驗需要日積月累，及前輩們的傳承，才能事半功倍。
參考資料:
1.A Guide To Diagnostic Insulation Testing Above 1 kV
2. Electrical Equipment Testing & Maintenance
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