电机绕组绝缘电阻的测量与判断：吸收比与绕组温度

一、电机绕组这一处绝缘，测的是三股电流的合流

给电机绕组加上直流电压之后，回路里的电流不是一个定值。合上开关的瞬间电流冲上去又迅速回落，几十秒之后才慢慢落到一条几乎平的线上。这条曲线里混着三种来历不同的成分，把它们分开看，后面几章的判据才立得住。

头一股是几何电容的充电电流，绕组导体与铁芯之间隔着绝缘，本身便构成一个电容，加上直流电压后的头几秒里它要充电，电流大而衰减极快，通常在数秒内便基本消失。这一股与绝缘好坏关系不大，它反映的是绕组对地的几何尺寸。

第二股是极化电流，也常叫吸收电流。绝缘材料内部的偶极子与界面电荷在外电场作用下要重新排布，这个过程慢得多，从几秒延续到几分钟。绝缘干燥时极化现象明显，这一股衰减得慢。绝缘受潮之后，极化被电导掩盖，这一股便弱下去。吸收比要抓的正是它。

第三股是泄漏电流，即贯穿绝缘体积及沿表面的电导电流。它不随时间衰减，是曲线末尾那条平线对应的值。这一股的大小才真对应绝缘电阻的稳态读数。

三股合起来，兆欧表在一分钟内读到的数是它们相加的结果。用 60 秒的读数除以 15 秒的读数，比值之所以有意义，正是因为 15 秒时前两股还没走完，60 秒时它们已经褪去大半，剩下的以泄漏成分为主。绝缘受潮时泄漏成分大，两个时间点上的读数差别小，比值便往 1 靠。比值靠近 1，是这一条判据在报警。

二、吸收比在问什么：把极化电流从泄漏电流里挑出来

吸收比的定义很直白，是加压 60 秒时的绝缘电阻读数与加压 15 秒时读数之比，习惯写作 R60 比 R15。极化指数走的是同一条路子，只是把第二个读数放到 10 分钟，即 R10min 比 R1min。

它的物理含义可以这样理解，干燥的绝缘极化电流衰减得慢，15 秒到 60 秒这段区间里读数还在明显往上爬，比值显著大于 1。受潮的绝缘里电导电流占了大头，这条曲线几乎是平的，两个读数挨得很近，比值靠近 1。判据便建立在这两端之间。

这条判据的代价是它对读数本身的离散很敏感。15 秒这个点离加压时刻太近，仪表建立电压的过程、绕组电容充电的尾巴、操作人员按下计时键的早晚，都会在 15 秒的读数上留下几个百分点的差别。60 秒与 10 分钟的比值稳得多，这也是大容量电机更愿意看极化指数的原因，绕组对地电容大，充电的尾巴拖得更长。

另一处限制在量程那一端，绕组绝缘电阻本身已经很高时，比如已经到数千兆欧量级，两个时间点的读数都压在同一段量程的高位上，比值被分辨率限制住，读不出差别。现场普遍的做法是在这种情况下不再把吸收比当考核项，改看极化指数，或者看数值与历史数据的变化。这一条在第四章还会再碰到。

两条判据的分工可以这样记，绝缘电阻回答的是「绝缘还剩下多少阻值」，吸收比回答的是「这份阻值里有多少来自电导」。前者看数值，后者看曲线的形状。受潮的早期，数值可能还压在合格线以上，形状已经变了。等数值也掉下来，受潮往往已经进了一层。标准把两条并排写而不是择一，理由便在这里。至于现场具体怎么接线、怎么读数，另有一份实施导则 DL/T 474.1-2018 管着，它对绝缘电阻、吸收比及极化指数的试验步骤给的规定更细。本文讲的是判据与折算，步骤那一层按这份导则执行。

表1 绝缘电阻读数的三种成分与各自的时间行为

三、1.2 这条线写在交接标准里

电机绕组的绝缘电阻判据，出处要分清是交接还是预防。交接试验的现行标准是 GB 50150-2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》，它对电动机的要求集中在第 7.0.3 条，条文内容可以概括为四层。

头一层是电压分界。额定电压 1000 V 以下的电动机，常温下绕组绝缘电阻值不应低于 0.5 MΩ。额定电压 1000 V 及以上的电动机，要折算到运行温度之后再判，定子绕组不应低于 1 MΩ/kV，转子绕组不应低于 0.5 MΩ/kV。折算的口径在附录 B 里，即本文第六、第七章要讲的内容。

第二层是吸收比。1000 V 及以上的电动机应当测量吸收比，吸收比不应低于 1.2。中性点可以拆开的，应当分相测量。这一层常被人忽略的是「1000 V 及以上才测」这个前提，低压电机不给吸收比定门槛，因为低压绕组的对地电容小、容量小，两个时间点的读数差别本身便不明显，比值说明不了多少问题。

现场常遇到的一类情形是，一台 6 kV 电机冷态测到几千兆欧，读数看着很宽裕，班组便不再算比值。等到折算到运行温度再看，余量其实并不宽，吸收比也只压在 1.1 上下。这时候回过头去找受潮的原因，往往已经错过了一个检修窗口。

第三层是耐压前的门槛。做交流耐压之前，绝缘电阻应当满足前面两层的要求。读数没过线便加耐压，风险由试验方承担。

第四层是干燥的豁免，耐压试验合格，且折算到运行温度之后（环氧粉云母绝缘在常温下）不低于额定电压 1 MΩ/kV 的，可以不经干燥投入运行。这一层在工程上很实用，它把「读数偏低便一定要烘」这个习惯性动作，改成了有条件的判断。

表2 GB 50150-2016 第 7.0.3 条对电动机绕组的要求

四、预防性试验是另一条线，判据不能互相套用

交接与预防是两套规程，判据与周期都不通用。预防一侧的现行规程是 DL/T 596-2021《电力设备预防性试验规程》。工程上常被引用的口径是，6 kV 及以上电机在 10~30 ℃ 时吸收比不低于 1.3，绝缘电阻超过 3000 MΩ 时吸收比可以不作考核，与历史数据相比的降幅也另有一个常用限值。这几个数字出自二手整理，落到判定之前应当按规程原文逐条核对，本文不把它们当作可直接引用的门槛值。

真正的分界线在两件事上，一是适用阶段不同，交接是新设备投入运行前的验收，预防是运行期间的周期性检查。二是判据的写法不同，交接给的是与额定电压挂钩的每千伏兆欧数，预防给的是与历史数据及同类设备比较的相对判据。把交接的 1.2 搬到预防报告上，或者拿预防的周期去要求新投运的设备，都属于套错规程。

另有一条容易被混用的规则，绝缘电阻很高时吸收比可以不作考核，这句话在两侧都有出现，但触发它的数值并不一样。现场写报告时应当注明引的是哪一份规程的哪一条，不能只写一个比值了事。

周期那一侧的差别同样不小。预防性试验按设备的重要程度与环境条件定了不同的周期，交接试验只有一次，在时间轴上的位置完全不同。拿周期性的相对判据去验收一台新设备，等于把一台没有历史数据的设备放进一条依赖历史数据的判据里，这条判据在它身上是没有意义的。

五、绕组温度为什么压得住一切：指数关系

温度对绝缘电阻的影响不是线性的，是指数级的。同一台电机，夏天热态测出来的读数与冬天冷态测出来的读数可以差十几倍，而绝缘本身并没有发生任何变化。

定量地说，热塑性绝缘每降低 10 ℃，读数约翻一倍。B 级热固性绝缘的幅度小一些，每降低 10 ℃ 约乘 1.6 倍。这两个数字来自 GB 50150-2016 附录 B 给出的换算公式，公式在下一章给出。

指数关系不是凭经验凑出来的，它有物理来历。绝缘材料的电导是热激活过程，载流子的产生与迁移都随温度升高而加快，电导率随温度按指数上升，绝缘电阻作为电导的倒数便按指数下降。温度系数因材料而异，热塑性绝缘取到 2 这个底数、B 级热固性绝缘取到 1.6，正是材料差别落在数值上的结果。

这个量级意味着什么，可以算一下，一台电机绕组温度从 40 ℃ 降到 20 ℃，热塑性绝缘的读数要乘上 2 的 2 次方，即为 4 倍。从 40 ℃ 降到 5 ℃，乘上 2 的 3.5 次方，约 11 倍。现场拿着两次相隔半年的数据做趋势，一次测在检修之后的冷态，一次测在停机后不久的温态，读数差了七八倍，若只比数值，很容易得出绝缘劣化的结论。真正该做的是把两次都折算到同一个温度基准，再比。

还有一处容易错的地方是折算的基准温度，电机的附录 B 给的是「运行温度」，对热塑性绝缘取 75 ℃，对 B 级热固性绝缘取 100 ℃。这不是 20 ℃，也不是 25 ℃。设备类别不同，折算基准也不同，把别的设备那一套 20 ℃ 折算搬到电机上，折出来的数没有意义。

有一类场合值得单独提一句，现场遇到过的情形是，一台 10 kV 电机在停机两小时后测得 800 MΩ，隔天清早冷透之后测到 2200 MΩ，班组以为一夜之间绝缘恢复了。把绕组温度记下来一折算，两次差不到百分之十。这个例子说明读数的取得时刻与温度条件必须一起记，缺一项便没有可比性。

六、附录 B 的系数表怎么用：方向别弄反

附录 B 的表 B.0.1 名为「电机定子绕组绝缘电阻值换算至运行温度时的换算系数」，给出定子绕组温度在 70、60、50、40、30、20、10、5 ℃ 这几个点上的系数 K，热塑性绝缘与 B 级热固性绝缘各一行。

用法的方向是这一章的关键，标准里 R 指的是绕组热状态（即运行温度）下的绝缘电阻值，Rt 指的是温度为 t 时的读数，两者关系写作 Rt 等于 R 乘系数。所以现场要把实测读数换算到运行温度时，是除以系数，不是乘。这一处弄反。判据便整个翻了个儿。

举一个算例口径。某台热塑性绝缘的绕组在 10 ℃ 时测得 100 MΩ，查表得系数 90.5，折算到 75 ℃ 的值为 100 除以 90.5，约 1.1 MΩ。这个数字看着很小，但按 1 MΩ/kV 的判据，只要额定电压不超过 1000 V 便仍然过线。若把它乘上 90.5，得到 9050 MΩ，那才是荒谬的。

配套的两个公式如下，热塑性绝缘写作 Rt 等于 R 乘 2 的（75 减 t）除以 10 次方，B 级热固性绝缘写作 Rt 等于 R 乘 1.6 的（100 减 t）除以 10 次方。两个公式与表 B.0.1 的数值是互验的，取 30 ℃ 那一列，热塑性算得 22.6，表里也是 22.6，B 级热固性算得 26.8，表里也是 26.8。用哪个都行，用公式的好处是温度不在表列的点上时可以插进去算。

表3 定子绕组绝缘电阻温度换算系数（按 GB 50150-2016 附录 B 表 B.0.1）

七、一个完整算例：从冷态读数到运行温度

把前面两章合起来，走一遍完整的判定过程。

算例设定：一台额定电压 6 kV 的电动机，定子绕组为环氧粉云母绝缘，按 B 级热固性绝缘处理。停机后绕组温度 30 ℃，三相一起测得对地绝缘电阻 500 MΩ，15 秒读数为 340 MΩ。

头一步算折算值。查表 B.0.1，B 级热固性绝缘在 30 ℃ 对应的系数是 26.8，折算到运行温度 100 ℃ 的值为 500 除以 26.8，约 18.7 MΩ。用公式验一遍，500 除以 1.6 的 7 次方，1.6 的 7 次方约 26.84，得 18.6 MΩ。两处相差不到百分之一，差来自表格的取整。

第二步对判据。额定电压 6 kV，按 1 MΩ/kV，定子绕组的门槛是 6 MΩ。18.7 MΩ 高于 6 MΩ，绝缘电阻这一项通过。

第三步算吸收比。60 秒读数 500 MΩ，15 秒读数 340 MΩ，比值为 1.47。交接标准给的 1.2 这条线，1.47 高于 1.2，通过。

第四步检查条件的可靠性。这一步常被跳过。绕组温度 30 ℃ 这个数是估的还是测的，直接决定前三步的可信度。若实际温度是 25 ℃，系数取 1.6 的 7.5 次方，约 33.9，折算值变成 500 除以 33.9，约 14.7 MΩ。

温度测偏 5 ℃，折算值从 18.7 MΩ 变成 14.7 MΩ，差了约百分之二十七。对热塑性绝缘这个幅度更大，5 ℃ 的偏差带来约百分之四十一的变化。这两次判定都过线，是因为这台电机的余量够。换一台读数刚压在门槛上的，温度测偏 5 ℃，结论便翻面了。

还有一处口径要事先定好，中性点拆得开的电机应当分相测量，三相一起测得到的是三相并联的结果，读数会被其中较差的一相拉低，却看不出差在哪一相。分相测量多花的时间不多，换来的是缺陷能定位到相。报告里若只有三相一起测的数，判定只能落在整体上，后续处理便只能笼统地烘。

结论很直接：绕组温度的测量误差，是折算这一类判据的不确定度来源，量级远大于仪表准确度带来的那一份。绝缘电阻表自身的准确度通常在百分之几的水平，检定按 JJG 1005-2019 执行，而温度测偏 5 ℃ 带来的是百分之二十七以上的折算偏差。把仪表准确度往上抬一档，不如把绕组温度测准。

八、吸收比本身要不要做温度折算

答案倾向于不做，理由也简单：吸收比是两个在同一温度下取得的读数之比，温度对两个读数的作用方向一致，比值里温度的影响大部分抵消掉了。这也解释了为什么附录 B 只给绝缘电阻的换算系数，没有给吸收比配一张表。

但「大部分抵消」不等于「完全无关」。温度改变的是极化过程本身的快慢，绕组温度高时极化进行得快，60 秒的读数更接近稳态，比值反而可能偏低。绕组温度低时反过来。所以在温度偏离常温较远的场合，单看吸收比容易得出偏严或偏松的结论。

现场的处理办法是先把两条判据分开看，绝缘电阻这一侧严格按附录 B 折算到运行温度，再对每千伏兆欧数。吸收比这一侧直接对 1.2 这条线，但在报告里注明测量时的绕组温度。两条都过线才算通过，一条不过线时先看温度与湿度的条件，再决定是否烘潮或者复测。

还有一处误用值得点出来，有人把吸收比也乘上温度系数，理由是「读数都要折算」。这是把绝缘的电阻温度特性套到了比值上。套错了对象。吸收比不合格时，排查的顺序是先确认绕组温度与表面状况，再看历史数据，绝缘本身的问题放到末尾再考虑。

九、绕组温度到底测哪一点

判据里的 t 指的是测量时的绕组温度，不是环境温度，也不是机壳表面温度。这一点的落实比看上去麻烦，有检温计的与没有检温计的两类电机，做法完全不同。

有埋置检温计的电机，直接读检温元件的阻值换算成温度。这是绕组本身的实际温度，优先级高。容量较大的高压电机定子槽里通常都埋了检温元件，读数可以引到接线盒或端子箱上。

没有埋置检温计的电机，退而求其次的办法是用机壳温度或者冷却介质温度代替，条件是停机之后要等足够长的时间，让绕组与机壳之间的温差消掉。停机刚结束时绕组比机壳热得多，这时候拿机壳温度当绕组温度，折算出来偏乐观。

停机之后绕组温度一路往下走，绝缘电阻读数便一路往上爬。同一台电机停机半小时测与停机一夜测，读数可以差好几倍。这带来一条记录上的要求：读数的取得时刻与停机时刻要一起记，否则两次数据没法比。

温度测量的误差有多大，第七章已经算过，5 ℃ 对应百分之二十七到四十一的折算偏差。现场能做的减量动作有三个，一是尽量用埋置检温计。二是没有检温计时用点温计测机壳多点取平均，并在停机之后等温度稳住。三是同一台电机每次都按同样的停机时长测，让历次数据处在可比的状态。

这里有一条容易被理解反的细节，折算值对温度的敏感度是固定的，温度每差 5 ℃，折算值便差约百分之二十七（B 级热固性），与绕组当时处在多少度无关，因为系数本身即指数函数。真正随冷态热态变化的不是这一项，而是温度能不能测准。停机不久时绕组内部温度梯度大，检温计读的是埋置点那一处的温度，代表不了整个绕组。停机足够久之后温度场匀了，用机壳温度去推也偏不了多少。所以冷态测的价值不在读数好看，在于温度这一项测得准。

十、受潮、脏污与真老化的分辨

绝缘电阻偏低只是现象，它是哪一种原因，判据本身不回答。三种常见的成因在读数上的表现并不一样。

受潮的特征是数值低、吸收比也偏低，而且这两个量随干燥过程一起回升。绕组受潮之后电导电流增大，泄漏成分吃掉极化成分，比值往 1 靠。烘潮之后读数抬起来、比值跟着上去，基本可以确认是受潮。

表面脏污的特征是数值低，但屏蔽端接上之后读数明显回升。绕组引出线与接线盒上的积尘、油污提供了一条沿表面的泄漏通道，它与绝缘本身的好坏无关。用仪器的屏蔽端把这条通道引开，剩下的才是体积电阻。屏蔽端的接法另有一套讲究。本文不展开。

真老化的特征是数值低、吸收比偏低，而且干燥之后不回升。绝缘材料在长期热与电的作用下发生不可逆变化，体积电阻下降到某个水平之后便停在那里。这种情况靠烘潮解决不了，判定的依据是历史数据的长期趋势，不是某一次的读数。

三种成因的处置完全不同，判错了代价很大。把受潮当成老化，会提前安排大修或者换绕组。把老化当成受潮，会让一台该退出的设备继续挂着。分得清的关口在两个字：可逆。可逆的是受潮与脏污，不可逆的是老化。判断可逆与否的办法只有一个，处理之后再测一次，所以每一次低读数之后的复测记录都要留着。

十一、记录要带齐哪些条件

一份能用于趋势判断的记录，绝缘电阻的数值只占其中一小部分。现场应当一并记下的条件有这样几项。试验电压用的是多少伏，两次测量若不一致，读数没有可比性。绕组温度与测温方式，写清楚是埋置检温计还是机壳测温，以及停机多久。15 秒与 60 秒的读数，测极化指数的还要 1 分钟与 10 分钟的读数，比值可以直接记，原始读数也应当留着。测量范围，三相一起测还是分相测，中性点有没有拆开，电缆有没有解列，这些决定了读数代表哪一段绝缘。环境条件，环境温度与相对湿度，绕组表面有没有凝露。历史数据，上一次的读数及当时的条件，没有这一项，趋势判断无从谈起。

试验之后的收尾也应当写进作业指导书，绕组测完之后要放电，容量越大放电时间越长，这一步不能省。放电不彻底便去做别的工作，残余电荷既伤人也伤仪表。

仪器这一环要配合三件事，电压能覆盖到试品的额定电压等级，输出能力足够让大电容绕组在 15 秒之内把电压建立起来，比值由仪器按时间点自动取数而不是靠人掐表。三者缺一。前面几章的判据便落不到实处。

北京康高特（KGT）代理的 METREL 绝缘测试仪在这一类场合的落点，可以从几处参数看。表4 列出两个型号的关键指标。

表4 北京康高特（KGT）代理的 METREL 绝缘测试仪在电机绕组测试中的参数落点

短路电流 5 mA 这个参数在电机这一类试品上很关键。绕组对地电容越大，仪表把电压充到设定值需要的时间越长，15 秒的读数便可能取在电压还没稳住的时点上，比值跟着失真。输出能力够，才谈得上 15 秒与 60 秒这两个点取得准。这一点在容量较大的高压电机上尤其明显，同样一台仪表测低压小电机时电压建立得很快，换到大电机上等待时间会拉长。

输出电压范围决定覆盖面，MI3201 到 5000 V，覆盖 6 kV 及以下电机的常规试验电压。MI3200 到 10000 V，适合更高电压等级的电机与发电机。25 V 的步进让试验电压可以按设备额定电压精细设定，同一台仪器从低压电机覆盖到 10 kV 电机，不必为每一档配一台表。这两类仪表的技术要求分别落在 DL/T 845.1-2019 与 GB/T 43343-2023 里，前者管电子式绝缘电阻表的通用技术条件，后者管额定电压一千伏以上的高压绝缘电阻表，选型与验收都可以按这两份查。

结语：先定温度，再谈比值

电机绕组的绝缘判定有两根柱子，一根是绝缘电阻本身，一根是吸收比。前者受温度支配，后者基本不受温度支配，但受读数时机与仪表能力支配。现场容易犯的错，是把两根柱子的规则互相搬来搬去，或者干脆只立一根。

顺序是先定温度，再谈比值。温度定不下来，折算出来的数便没有意义，吸收比再漂亮也只是同一条曲线上的两个点。反过来，只盯着折算后的数值，把吸收比当成可选项，也会漏掉受潮这一类恰恰要在比值上才看得见的问题。

落到作业上，次序是定死的：先把绕组温度测准，再取 15 秒与 60 秒的读数，折算之后才谈合格与否。这三步的次序一乱，后面算得再细也补不回来。

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