濕度對絕緣電阻影響的機理分析及解決方式探討

摘 要 絕緣電阻與電氣設備絕緣性能直接相關，其受環境因素的顯著影響。本文分析濕度參數對絕緣電阻的影響機理，提出避免絕緣電阻阻值因濕度變化而降低的方式，供相關人員借鑒參考。

關鍵詞 濕度參數;絕緣電阻;影響機理

引言

電氣設備運行環境復雜多樣，在地下、海域等位置的配電系統中，電氣設備長期處于高環境濕度的狀態下運行，易引發絕緣電阻阻值下降、設備絕緣性能降低的問題，進而影響配電系統運行穩定性。對此，需要明確濕度對絕緣電阻的影響機理，并利用一定人為手段加以預防。

1濕度對絕緣電阻的影響機理分析

1.1 濕度對絕緣電阻的影響概述

相對濕度較大的環境中，絕緣材料以發生受潮，其表面吸附的水分隨濕度增加而增大，導致絕緣材料導電率上升，內部絕緣電阻及表面電阻均會降低，使絕緣材料的整體絕緣性能及耐壓強度下降。電氣設備運行過程中，絕緣材料的受潮程度受環境溫度、濕度的同時作用，例如當環境溫度較低且相對濕度較大時，絕緣材料的受潮情況將更為嚴重，引發絕緣電阻阻值大幅度下降的結果。

基于以上影響機理，電氣設備、線纜絕緣電阻測量均會選擇在環境相對濕度較低的情況下開展，如電線電纜的絕緣電阻測量嚴禁在陰雨天氣進行，獲取最佳測量結果的空氣濕度應處于20%～80%范圍。為進一步驗證以上影響機理，開展濕度對絕緣電阻的影響實驗。

1.2 濕度對絕緣電阻的影響實驗

（1）實驗設計

以戶外光端機為對象，實驗分析濕度參數對電氣設備絕緣電阻的影響機理。本次實驗在步入式試驗箱內開展，試驗箱的優點在于，環境溫濕度的調節更為精確，且對實驗環境的要求相對寬泛，可幫助簡化實驗流程[1]。利用試驗箱調整戶外光端機所處的環境濕度，觀測其絕緣電阻阻值隨環境濕度的變化情況。

（2）實驗流程

戶外光端機為光信號傳輸的終端設備，目前在通信領域應用廣泛，其在室外環境中運行，借助信號調制、光電轉換等，實現信號的遠程傳遞。作為通信系統的核心構件，其運行質量對于通信系統運行穩定性來說非常重要。由于長期運行于室外惡劣環境，光端機絕緣材料電阻更易受到濕度參數的影響。此外，該設備在通信系統中的應用非常普遍，因此以其為案例分析濕度與絕緣電阻間的影響關系更具代表性。

實驗過程中，將電氣設備置于試驗箱內，開啟箱體門，保證箱內濕度均勻，裸露銅線能夠與濕空氣充分接觸。設置多個信息采集點，以求平均值方式獲取不同濕度條件下電氣設備絕緣電阻的阻值，讀數間隔為1min。

（3）實驗結果

服務于港口及距離海域較近位置的電氣設備，其運行除受空氣中水蒸氣的影響外，鹽分中的帶電離子也會給其絕緣電阻造成一定影響，導致絕緣電阻受潮情況加劇。為模擬電氣設備的真實運行環境，取海水作為試驗箱濕度調節系統的水源，并設置海水和淡水的對照實驗組，明確鹽分對絕緣電阻受潮程度的影響。

結合實驗結果，發現無論在海水或淡水實驗條件下，隨著空氣相對濕度的增加，絕緣電阻的阻值均會發生顯著下降。例如，在淡水條件下，空氣相對濕度為60%時，絕緣電阻阻值在14GΩ左右，當相對濕度提高至95%，電阻阻值下降為91MΩ;在海水條件下，空氣相對濕度為60%時，絕緣電阻阻值在13GΩ左右，當相對濕度提高至95%，電阻阻值下降1MΩ，此時的絕緣電阻阻值已無法滿足GJB367A中絕緣電阻在濕熱條件下不得低于2MΩ的要求。從以上數據能夠發現，隨著空氣相對濕度的變化，絕緣電阻阻值發生數量級改變，阻值急劇降低。另外實驗結果還表明，任何一空氣濕度相同的時刻，海水實驗條件下絕緣電阻的阻值均要低于淡水實驗條件下，可以判斷濕空氣中含有的鹽分會提高絕緣電阻的受潮程度，導致電阻阻值以更大的幅度降低。在真實環境下，可說明電氣設備長期連續運行于港口、海岸等環境下，其絕緣電阻的導電性會顯著增加，因絕緣性能惡化而引發電氣設備故障、使用壽命縮短等問題。

此外，當空氣相對濕度為60%時，海水條件及淡水條件下絕緣電阻阻值差相對較小，這主要是由于空氣濕度較低時，其含有的鹽分有限，對絕緣電阻阻值降低的促進效果發揮不明顯[2]。但隨著空氣濕度的增加，鹽分的含量也發生明顯上升，使兩種條件下絕緣電阻阻值之差逐漸提高，但當空氣濕度高到一定程度后，二者絕緣電阻阻值趨于相同。

2濕度對絕緣電阻影響的解決方式

2.1 調節測試條件

電氣設備絕緣電阻測試是設備運維管理的重要環節，為獲取更準確的測試結果，正常大氣條件下，絕緣電阻測試作業應盡量在溫度在15～35℃、相對濕度在20%～80%的條件下進行。

2.2 改變溫度環境

前文提到，低溫、潮濕環境中，絕緣電阻更易受濕度影響導致電阻阻值降低，因此可通過調節環境溫度的方式抵消濕度對絕緣電阻絕緣性能造成的不利影響。有實驗表明，當電氣設備絕緣電阻未受潮時，其受溫度因素的影響基本與溫度換算系數一致;當電氣設備絕緣電阻受潮之后，電阻阻值與溫度之間則表現出明顯的相關性，即隨著溫度的上升，絕緣電阻阻值降低。發生以上現象的主要原因為，溫度升高后，絕緣電阻內部分子和離子運動速率增加，水分向電場兩極延長，因水分粒子表現為長線狀而使導電性增加。因此在絕緣電阻受潮后，溫度也會成為加劇其電阻阻值降低的一大因素。因此在檢測小體積電氣設備絕緣電阻時，首先可通過加溫判斷其絕緣電阻是否已經受潮，注意增溫后的溫度不應高于35℃。

2.3 進行設備保護

電氣設備絕緣電阻檢測中，若發現環境相對濕度較大，可安裝臨時屏蔽裝置，對待檢測電氣設備進行隔離保護，防止設備絕緣電阻受潮。另外，也可利用潔凈、柔軟的棉布，擦拭被檢測主體外表面，確保其外表干燥清潔。優化選擇絕緣電阻檢測時間段也能有效規避空氣濕度對檢測結果的影響。例如在電線電纜的絕緣電阻檢測中，雨霧天氣、清晨和傍晚獲取的電阻數據往往要更低，而晴好天氣的正午檢測到的數據則偏高。因此檢測過程應盡可能規避以上情境。結合前文實驗結果，空氣中鹽分含量增加對加劇絕緣電阻受潮，導致其阻值對濕度變化更為敏感。針對該問題，本文認為除控制溫度及檢查時間外，還應重點對沿海區域內電氣設備的絕緣電阻進行真空注油保護，以有效排除聚集在絕緣電阻內的高含鹽量水蒸氣，輔助提高絕緣電阻保護效果。

3結束語

環境相對濕度對電氣設備絕緣電阻阻值的影響效果顯著，絕緣電阻受潮會導致其絕緣性能降低。在防范濕度參數對絕緣電阻的影響時，可采用調節測試條件、改變環境溫度、進行設備保護等方式，獲取準確的絕緣電阻阻值數據，順利開展電氣設備運維工作。

參考文獻

[1] 王景旭，高海濤，富玉，等.變壓器制造中造成絕緣電阻偏低的因素[J].黑龍江科學，2019，10（10）：104-105.

[2] 王巍，楊濤.環境濕度對絕緣電阻影響的試驗研究[J].建筑電氣，2018，37（12）：49-55.

作者簡介

莫中橋（1990-），男，廣西賀州人;學歷：大學本科，職稱：助理工程師，現就職單位：中國電子科技集團公司第三十四研究所，研究方向：光通信檢驗與試驗。