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高電壓絕緣高阻計IR5050、IR5051-基本操作及絕緣診斷

高電壓絕緣高阻計IR5050、IR5051有哪些功能？測量時有哪些注意事項？

HIOKI的高電壓絕緣高阻計IR5050、IR5051，具有電壓測量、PV絕緣電阻測量(僅IR5051)、以及絕緣診斷等功能。本文以圖解方式說明該如何操作。

※本文僅為操作步驟示範，詳細注意事項及適用規格等說明請參照使用說明書。

各部分的名稱與功能

IR5051操作圖解-1-正面照.png

MEASURE鍵(帶電警告顯示)	開始或停止絕緣電阻測量。下述情況時會閃爍：・產生電壓時・輸入大於/等於30V的電壓時・放電時
測量端子	＋端子連接紅色測試線－端子連接黑色測試線 GUARD端子連接藍色測試線
通訊端子	可連接DT4900-01通訊套組(選件)並將已儲存的數據傳輸至PC

IR5051操作圖解-2-操作鍵.png

MODE鍵		切換絕緣診斷功能。每按下一次，都會依照下列順序進行切換。無顯示^1→[TIMER]→[PI]→[DAR]→[SV]→[Ramp]→[DD]→無顯示 1 沒有絕緣診斷功能(比較器設置時，會顯示基準值)
FILTER鍵		切換濾波功能的ON與OFF。
MEM鍵		將測量數據儲存到主機記憶體中。按下1秒：顯示日期與時間。
CLR鍵		刪除主機記憶體中的儲存數據。
LIGHT鍵		切換背光燈的點亮與熄滅。
UP(▲)鍵		變更設定電壓或各種數值。
DOWN(▼)鍵		變更設定電壓或各種數值。
LEFT(◀)鍵		用於移動設定位置或切換顯示。例：t₁顯示⇔t₂顯示例：將時間設定從年變更為月
RIGHT(▶)鍵		用於移動設定位置或切換顯示。例：t₁顯示⇔t₂顯示例：將時間設定從年變更為月
ENTER鍵		確定各種設定。

IR5051操作圖解-13-顯示區-1.png IR5051操作圖解-14-顯示區-2.png

1		顯示無線通訊功能(Z3210)的狀態閃爍：正在連接行動裝置點亮：通訊功能ON 熄滅：通訊功能OFF
2		正在與PC通訊時顯示
2		HID功能有效時顯示
3		帶電警告顯示測量絕緣電阻時或測量端子之間存在電壓時閃爍
4		測量絕緣電阻時，如果檢測到被測物的絕緣擊穿，則進行顯示
5		比較器的判定結果合格時顯示
5		比較器的判定結果不合格時顯示
6		濾波功能有效時顯示
7		測量絕緣電阻時，如果檢測到雜訊，則進行顯示
8		電壓為負值時，顯示[－]；超出量程時，顯示[>]或[<]
9		設置比較器時顯示
10		將測量數據記錄到本儀器時顯示
		將已記錄的測量數據讀出到本儀器時顯示
		自動記錄時顯示
		有已保存的數據時顯示
11		交錯顯示電流值與靜電容量值(每2秒自動切換)
12		顯示對應於測量值的單位
13		保持測量值時顯示
14		比較器功能有效時顯示
14		節電功能有效時顯示
15		顯示電池餘量
16		測量PV絕緣電阻時顯示(僅限於IR5051)
		測量TIMER時顯示
		測量PI(極化指數)時顯示
		測量DAR(介電吸收比)時顯示
		測量SV(階躍電壓)時顯示
		測量Ramp(斜坡電壓)時顯示
		測量DD(絕緣體放電)時顯示

IR5051操作圖解-44-旋轉開關IR5050.png — IR5050的旋轉開關

IR5051操作圖解-43-旋轉開關IR5051.png — IR5051的旋轉開關

切換測量功能及設定測試電壓

OFF	關閉本儀器的電源 (IR5051：左右的OFF相同)
AUTO V	用於電壓測量。 (IR5051：左右的AUTO V相同)
250V、500V、1kV、2.5kV、5kV	是絕緣電阻測量的測試電壓如果在各量程下按下▲鍵或▼鍵，則可精細地設置測試電壓。^*1
(任意電壓功能)	是絕緣電阻測量的測試電壓。可利用▲鍵或▼鍵設定任意測試電壓。^*1 即使將旋轉開關設為OFF，也維持設定。
PV500V、PV1kV、PV1.5kV (僅限於IR5051)	是PV絕緣電阻測量的測試電壓。如果在各量程下按下▲鍵或▼鍵，則可細調測試電壓。^*1
READ	讀取儲存數據
SET	設定與變更各種功能

*1：設定分辨率
250V~1kV：10V步幅
1kV~5.2kV：25V步幅

IR5051操作圖解-46-背面照.png

序號	由9位數數字構成，其中左起2位數代表製造年份、下2位數表示製造月份。出於管理之需，請勿揭除。
電池蓋	拆卸後可於內部安裝電池及無線適配器Z3210。

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測量準備

▍電池的安裝與更換 CLICK HERE

使用本儀器時，請安裝8顆AA鹼性電池(LR6)或8顆已充電的鎳氫電池(HR6)。

電池剩餘電量顯示

	電池有足夠電量
	電量減少時，刻度從左邊開始消失
	電量即將耗盡，請盡早更換
	電量耗盡時，電池標記會閃爍。此時無法進行測量，請更換為新電池

※出廠時所附的電池的使用溫度範圍為-10℃~45℃。若要在該溫度範圍以外使用本儀器，請使用適合低溫/高溫條件的電池。(例：鋰電池)

※拆下電池蓋前，請將旋轉開關設為OFF，並從被測物上拆下測試線。

※更換電池時，請換下所有的舊電池。

▍Z3210無線適配器的安裝 CLICK HERE

IR5051操作圖解-51-Z3210無線適配器的安裝 (1).png

※拆卸Z3210時，請使用一字螺絲起子等工具進行拆卸。

▍日期與時間的設定或確認 CLICK HERE

日期與時間的設定方法

IR5051操作圖解-52-日期與時間的設定方法.png

※在PC中安裝Sequence Maker後，也可透過PC設定日期與時間。

日期與時間的確認方法

IR5051操作圖解-53-日期與時間的確認方法.png

▍測試線的連接 CLICK HERE

IR5051操作圖解-54-測試線的連接.png

*1 GUARD端子用於消除絕緣物表面洩漏電阻的影響，以便僅測量絕緣物的體積電阻。

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測量方法

▍測量流程 CLICK HERE

測量前確認本儀器運作正常

為了安全，請在使用前檢查測試電阻值與準備電阻的電阻值是否一致。

準備物品：
推薦電阻：高電壓高電阻值厚膜電阻器GS系列或同等產品(請注意使用電壓和功率)
製造商：KOA株式會社產品

設定範例：被測物的絕緣電阻值為100MΩ時

最高使用電壓	1000V
額定功率	0.5W
測試電壓	500V

檢查方式：
❶準備電阻器。
❷確認測試電壓低於準備的電阻器的最高使用電壓。
❸確認根據測試電壓與電阻值計算的值，小於準備的電阻器的額定功率。
測試電壓的平方/電阻值 < 準備的電阻器的額定功率。
例：500V × 500V/100MΩ=0.0025W < 0.5 W
❹將測試電壓設為500V。
❺將紅色與黑色的測試線連接到本儀器上，然後夾住準備好的電阻。
❻按下MEASURE鍵1秒或1秒以上，開始絕緣電阻測量。
❼確認本儀器顯示的電壓監控值在500V~550V之間。
❽確認本儀器顯示的絕緣電阻值為100MΩ。
❾按下MEASURE鍵，結束絕緣電阻測量。
➓短接本儀器的紅色與黑色的測試線線夾頂端。
⓫將測試電壓設為500V。
⓬按下MEASURE鍵1秒或1秒以上，開始絕緣電阻測量。
⓭確認本儀器顯示的絕緣電阻值為0.00 MΩ。
⓮按下MEASURE鍵，結束絕緣電阻測量。

測量時的注意事項

1.在將測試線連接到本儀器之前，確認以下表1事項。

2.在將測試線連接到被測物之前，使用高壓用驗電器確認被測物未處於帶電狀態且沒有電荷。

表1 確認事項	結果	處理方式
與MEASURE鍵的指示燈熄滅	熄滅	將測試線連接到本儀器上，確認上述第2點。如果OK，則將測試線連接到被測物上。→至表2
與MEASURE鍵的指示燈熄滅	閃爍	按下MEASURE鍵，結束電壓發生。

表2 確認事項	結果	處理方法
與MEASURE鍵的指示燈未閃爍	未閃爍	可測量
與MEASURE鍵的指示燈未閃爍	閃爍	立即從被測物上拆下測試線，並切斷被測物的電源或利用放電棒等進行放電

3.絕緣電阻本來就不穩定。顯示值可能會因被測物而變得不穩定。

4.測量開始後的顯示值，可能會因為流向被測物的電容成分的充電電流或吸收電流，而顯示比實際的電阻值還要小的數值，顯示值會慢慢變大，逐漸接近實際的電阻值。

5.測量期間，若被測物的電阻值急遽降低或短接測試線頂端，則會停止電壓發生，以確保安全。(適用於大於等於1100V的測試電壓)

6.測量期間將旋轉開關設為OFF時，會在自動放電功能啟動後關閉電源。

7.測量期間電池耗盡時，則自動結束測量。自動放電功能啟動後，會依照下列順序切換顯示並關閉電源。
[Lo bAtt]→[P.oFF]

8.測量電容負載時，可能會因被測物的充電電壓大於設定輸出電壓，或輸出電壓偏差等而導致電流逆流。電流測量值為負值時，電流顯示會閃爍。

9.使用後，請將旋轉開關設為OFF。

測量步驟

IR5051操作圖解-55-測量步驟.png

※如果關閉電源，所保持的數據則會消失。若要保存數據，請使用儲存功能。

※欲刪除保持數據時，請按下CLR鍵。

▍自動放電功能 CLICK HERE

測量帶有電容成分的絕緣電阻時，則會對該電容成分進行相當於測試電壓的高電壓的電荷充電，這是相當危險的。因此測量後請對被測物進行放電。本儀器可透過內部電路自動對殘留電荷進行放電。

在將測試線連接到被測物的狀態下，按下MEASURE鍵，結束測量。

・透過本儀器內的放電電阻自動對被測物上殘留的電荷進行放電。
・放電期間顯示電阻值，未命名-9 (1).png 與MEASURE鍵持續閃爍。
・反映電壓值的長條圖逐漸減少。

IR5051操作圖解-56-自動放電.png

・若殘留電壓小於等於30V，則結束放電，未命名-9 (1).png 熄滅。
・放電時間因電容大小而異。

▍濾波功能 CLICK HERE

當顯示值變化較快，難以讀取時，可使用濾波功能對測量值進行平均處理並顯示。

設定方法

按下FILTER鍵，切換有效/無效。
濾波功能有效時，畫面中會顯示[FILTER]。

IR5051操作圖解-57-濾波.png

[FILTER]有效時的顯示更新間隔為4秒。但下述情況時，顯示更新間隔為1秒。
・測量開始後15秒之內
・量程變更後的5秒~10秒內

▍GUARD端子的使用方法 CLICK HERE

消除表面電阻影響的測量

GUARD端子用於消除絕緣物表面洩漏電阻的影響，以便僅測量絕緣物的體積電阻。

IR5051操作圖解-58-消除表面電阻影響的測量.png

如上圖所示，進行電纜等絕緣測試時，在絕緣物表面纏繞裸導線，然後將其連接到GUARD端子上。由於流過絕緣物表面的洩漏電流不會流入電流檢測部分，因此可僅測量絕緣物的體積電阻。

利用G(GUARD)端子接地方式的測量

G端子接地方式適用於在將高壓電纜連接到其他高壓設備的情況下，測量高壓電纜芯線-金屬遮蔽層之間的絕緣電阻。下圖所示為測量範例。

IR5051操作圖解-59-利用G(GUARD)端子接地方式的測量.png

Rc：高壓電纜絕緣體的絕緣電阻(芯線-金屬遮蔽層之間)
Rs：高壓電纜護套的絕緣電阻(金屬遮蔽層-大地之間)
Rn：絕緣礙子、高壓設備等的大地間絕緣電阻
Ro：本儀器的內部電阻
可消除Rs與Rn的影響，僅測量Rc。

▍電壓測量 CLICK HERE

可測量市電等外部電路的電壓，並自動判定交流電壓或直流電壓。

※請勿使用測試線的前端讓施加有電壓的2線之間發生短路。

IR5051操作圖解-60-電壓測量.png

輸入大於等於30V的電壓時，未命名-9 (1).png 與MEASURE鍵會閃爍。
如果按下MEASURE鍵，則可保持測量值。([HOLD]點亮)
要解除保持時，請再次按下MEASURE鍵。

▍負電壓通知功能(僅限於IR5051) CLICK HERE

測量太陽能電池組串的開路電壓時，可確認P與N是否接反。

ON(出廠時)	OFF
電壓值小於等於-10V時，背光燈會交互點亮為紅色與白色	無效

設定的確認與變更方法

IR5051操作圖解-61-負電壓通知功能.png

即使關閉電源，設定也會被保存。

PV絕緣電阻測量功能(僅限於IR5051)

可正確測量太陽能電池面板與接地之間的絕緣電阻，而不受發電的影響。要在連接箱輸出端子與接地之間，以及功率調節器與接地之間進行測量時，請進行絕緣電阻測量，而非PV絕緣電阻測量。

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▍注意事項 CLICK HERE

・絕緣電阻為施加電壓與洩漏電流之比。顯示值可能會因被測物而變得不穩定，但並非本儀器故障。
・測量期間，如果被測物的電阻值急遽降低或短接測試線尖端，則會停止電壓發生，以確保安全。
・使用後，請將旋轉開關設為OFF。
・要對連接耐壓低於測試電壓的儀器，或耐壓不明的儀器/部品的電路進行測試時，建議從電路上拆下後進行測量。
・太陽能電池面板的對地靜電容量較大，因此測量值可能需要較長時間才能穩定下來。
・太陽能電池組串的開路電壓高於測試電壓時，可能無法正確進行測量。
・發生大於等於測試電壓的電壓時，蜂鳴器會響鳴，無法進行測量。
・依照P-N之間短路的方式進行測量時，請使用PV絕緣電阻以外的絕緣電阻量程。
・夜間等太陽能電池面板不發電時，請依照P-N之間短路的方式進行測量。
・使用PV絕緣電阻測量功能時，由於在＋(正)端子上連接有約660kΩ的電流限制電阻，因此，輸出電壓會被約660kΩ及測量端子間所連接的電阻來分壓。
　例：測量10MΩ的電阻後，會透過約660kΩ與10MΩ進行分壓。
・有關太陽能電池面板與接地之間的絕緣電阻測量，則按照P-N之間不短路的方式測量。
・本儀器根據IEC/EN62446-1指南的規範，來測量PV模組的絕緣電阻。

▍測量準備 CLICK HERE

❶將連接箱的主開關設為OFF，並切斷與功率調節器的連接
❷將所有組串的斷路器全部設為OFF
❸測量通路中帶有避雷器時，請將其斷開

為下圖(太陽能發電設備)情況時，由於斷路器組串側沒有避雷器，因此無須斷開避雷器。

IR5051操作圖解-62-PV絕緣電阻測量功能_測量準備.png

▍測量步驟 CLICK HERE

IR5051操作圖解-63-PV絕緣電阻測量-測量步驟1~2.png

※N端子-接地之間若有產生電壓，可能是發生了絕緣老化。被測物中有電壓時，會透過電壓檢測功能檢出，並以紅色背光燈閃爍來表示。

IR5051操作圖解-64-PV絕緣電阻測量-測量步驟3.png

※此時會產生電壓，未命名-9 (1).png 與MEASURE鍵閃爍。

※測量PV絕緣電阻時，請先將測試線連接到被測物上。再按下MEASURE鍵。若是先按下MEASURE(已發生電壓)再將測試線連接到被測物，會無法正確測量。

※顯示值變化較快、難以讀取時，請將濾波功能開啟。將會顯示已進行平均處理的測量值。

※按下MEASURE鍵結束測量後會開始放電，未命名-9 (1).png 與MEASURE鍵閃爍。
如果電壓小於等於約30V，則結束放電，與MEASURE鍵熄滅。
太陽能電池會產生電壓，因此即使放電結束，也可能不熄滅。
進行1分鐘或1分鐘以上的測量時，可在測量期間及測量結束後利用◀鍵或▶鍵顯示1分鐘值。

※發生絕緣老化並且電阻值低於基準值時，請勿測量以下步驟的P端子側。否則可能導致太陽能電池面板損壞。

IR5051操作圖解-65-PV絕緣電阻測量-測量步驟4.png

▍測量結束之後 CLICK HERE

❶測量所有組串的絕緣電阻，並從接地端子上拆下黑色測試線。
❷若有斷開避雷器，請恢復原狀。
❸將所有組串的斷路器全部設為ON。
❹將連接箱的主開關恢復為ON。

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絕緣診斷功能

▍定時功能(定時測試) CLICK HERE

想要讓測試按照設定時間自動結束時，可使用定時功能。
設定範圍：10 sec~99 min

設定方法

IR5051操作圖解-66-定時功能-設定方法.png

使用定時器

IR5051操作圖解-67-定時功能-使用定時器.png

到了所設定的時間，便會自動結束測量。
若手動按下MEASURE鍵，則不論有無剩餘時間，都會結束測量。
設置定時器時，節電功能無效。

▍PI(極化指數)、DAR(介電吸收比)測量 CLICK HERE

想要了解在施加電壓之後，絕緣電阻是否隨著時間經過而逐漸增大時，可使用此功能。
此功能會自動計算並顯示PI^*1(極化指數)或DAR^*2(介電吸收比)，這兩項指標是用來判斷絕緣好壞的指標之一，都是代表施加測試電壓後，絕緣電阻隨時間發生變化的程度。
若PI值或DAR值小於1，則判斷為被測物絕緣老化加劇。絕緣體的溫度在測試期間不會發生太大變化，因此這裡的PI值與DAR值沒有溫度變化的影響。
*1 Polarization Index
施加1分鐘電壓後測量得出的絕緣電阻值高於5000MΩ時，PI值不會作為絕緣判斷的指標，在IEEE43規範並不推薦。
*2 Dielectric Absorption Ratio
測量值在1分鐘內穩定時，使用DAR。

測試概要

開始測量絕緣電阻後，將規定時間(t₁、t₂)時的電阻值以下列公式計算。
也可將規定時間(t₁、t₂)變更為任意時間。

計算公式	初始設定
PI=t₂的電阻值/t₁的電阻值	t₁=1 min t₂=10 min
DAR= t₂的電阻值/t₁的電阻值	t₁=30 sec t₂=1 min

IR5051操作圖解-68-PI、DAR測試概要.png

▍SV測量(階躍電壓測試) CLICK HERE

想要了解測試電壓的變化是否會對被測物的絕緣電阻值產生影響時使用。
階躍電壓測試的原理是「在理想絕緣體時，所有電壓下皆會顯示相同電阻值；為發生絕緣老化的絕緣體時，電阻值則會在施加電壓上升時下降」。
如果測試電壓較高，絕緣電阻值出現降低的趨勢時，則可判斷被測物有吸濕、汙損的現象，需要注意。

測試概要

・測量絕緣電阻時，每隔一定時間按20%的步幅，將測試電壓提高到5檔，在各電壓步幅的最後逐次測量電阻值與電流值。
・每1步幅每經過1分鐘，電壓都會上升，總計經過5分鐘時，自動結束測量(初始設定)。可變更每1步幅的施加時間，但不能變更各步幅的施加時間。
例：
測試電壓：5kV、每1步幅的施加時間：設為1分鐘時
施加電壓順序：1kV→2kV→3kV→4kV→5kV

IR5051操作圖解-69-SV測量-概要1.png IR5051操作圖解-70-SV測量-概要2.png