一、 绝缘监测仪介绍和应用
什么是绝缘监测仪？
绝缘监测仪是一种智能的装置，它接收输入，将输入与设置点进行比较，并且提供输出。输入可以是电流、电压、电阻和和温度。输出可以包括以指示灯和/或字母数字显示形式的视觉反馈、通信、控制警告、报警和电源通断。如下图所示。

绝缘监测仪可以是机电的或电子的/基于微处理器的。机电继电器是一种淘汰的技术，这种继电器由机械零件组成，这些零件要求定期进行校准，以便保持在预期公差内。微处理器或电子继电器使用数字技术，提供快速、可靠、准确且可重复的输出。使用电子的或基于微处理器的继电器代替机电设计，这样会有许多优点，包括：提高准确性、
附加功能、减少维护、较小的空间要求以及较低的寿命周期费用。
输入
继电器需要获取系统信息，以便做出决定。这些输入可以各种方式进行收集。在有些情况下，现场的电线可以直接连接到继电器。在其他应用中需要附加装置，以便将测得的参数转换成继电器能够处理的格式。这些附加装置可以是电流互感器、电压互感器、电压耦合器、RTD或其他装置。
设置
许多保护继电器都有可调的设置。用户对设置（检波电平）进行编程，让继电器做决定。继电器将输入与这些设置值进行比较，并相应地做出反应。
处理
一旦对输入进行了连接和对设置进行编程，继电器就会比较这些数值，并做出决定。根据需要，可针对不同的功能进行不同类型的继电器。
输出
继电器有几种方式传达已做出决定的通信。通常继电器会控制一个开关（继电器触点），指明输入已经超过了设置，或者，继电器可以通过视觉反馈（例如：仪表或者LED）提供通知。电子的或微处理器的继电器的一个优点是能够与网络或PLC进行通信。
绝缘监测仪是如何解决电气问题的？
类似于自动调温器在控制家中的空调或炉子时对自动化问题的解决方式，保护继电器也能够解决电气问题。
保护继电器的用途是控测问题（最理想的情况是在问题的初始阶段）同时也消除或显著减少对人员和/或设备的损坏。
下面的阶段说明了电气问题是如何形成的：
第1阶段：当有良好绝缘的导体暴露于故障引发因素时，例如：潮湿、灰尘、化学品、持久稳定的过载、振动或只是正常的劣化，那么绝缘将开始慢慢劣化。这种小变化，在损坏程度足够严重而引起电气故障之前，将不会立即变得很明显。通过测定电流、电压、电阻或温度的轻微变化，继电器可以探测到有问题正在形成。由于变化的量很小，所以只有精密的装置（例如：灵敏的保护继电器或监控器）才能够在发生任何进一步的损坏之前，探测到这些情况，并且指明可能有问题正在形成。
第2阶段：在问题变得更严重时，会发生进一步的变化，例如：绝缘击穿、过热或过电压。由于从正常到异常的变化很大，所以可使用传统的装置来中断电源。在不能使用保险丝和继电器的情况下，通过探测故障形成的因素（过热、过电压等）保护继电器可以提供附加保护。
第3阶段：此时，问题已经发生并且引起了损坏。不同类型的保护继电器和监控器可以减少或者消损坏，因为它们可以比传统装置提前探测到问题。
例如：如果一个工厂不断地重置断路器，更换保险丝或维修设备，却找不到问题所在，那么他们可能遇到了过电流。如果情况确实如此，那么用户可以安装一个具有过电流保护功能的保护继电器。该继电器测量电流（输入），并且允许用户将级限（设置值）编程到继电器中。设置值一般比保险丝或断路器更灵敏。一旦超过了这些极限，继电器将控制一个内部开关（继电器触点）。用户可以选择使用开关在发重更大的问题之前打开灯（报警显示）或断开电源（并联跳闸）。用户可以使用报警显示，以帮助判断在传统装置清除故障之前的故障设备。
二、 绝缘监测仪应用
接地故障保护
接地电气系统的主要目的是提供防电气故障保护。但是，这一目的直到二十世纪七十年代才被认识。在那之前，大多数商业和工业系统都是不接地的。虽然不接地的系统在第一接地故障过程中不会引起严重损坏，但是与接地故障相关的许多缺点还是导致了接地观念的改变。接地系统有其他的优点，例如：降低触电危险和防雷击。
电气故障可以细分为两类：相对相故障和接地故障。有研究已经表明所有电气故障中98%是接地故障（资料来源：2003年5月1日Woodham，Jack，P.E.的“接地系统基础知识”<http://www.ecmweb.com/mag/electric¬_basics_grounding_systems_2/index.html>。在保险丝可以防止相对相故障的地方，往往要求附加保护，例如：保护继电器，以防止接地故障。
接地故障的定义
接地故障是通电导体和地或设备框架之不注意的接触。故障电流的返回路径是通过接地系统以及成为该系统的一部分的任何人员或设备。接地故障常常是绝缘击穿的结果。重要的是，需注意潮湿、多雨和多灰尘的环境要求，在设计和维护时要格外细心。因为水是导电的，所以它会使绝缘降级，以及增加形成危险的可能性。
表1显示了电气故障的主要引发因素。
故障的主要引发因素 占所有故障的百分比
暴露于潮湿中 22.5%
工具、啮齿类动物等造成的短路 18.0%
暴露于灰尘中 14.5%
其他机械损坏 12.1%
暴露于化学品中 9.0%
老化引起的正常劣化 7.0%
表1

例如：上述烤箱电路中，黑线或火线短路到烤箱的金属外壳上。当电路闭合时，全部或部分电流流过烤箱框架，然后流过绿色的地线。当有足够的电流流过（通常按6×15=90安计算）时，断路器将断开。可以安装一个保护继电器，以探测低至5毫安的电流，能够在相当低的水平下断开断路器，因此要比传统断路器快得多。
虽然上面的例子只显示直接接地的单相电路，但是在以后讨论的三相电路上，其基本原理都是相同的。继电器和监控器是特别设计的。以便通过探测电流、电压、电阻或温度的低水平变化而找到表1中所示的主要引发因素。
直流系统
直流（DC）系统有正负总线。如果两条总线中任何一条接地，那么这个系统就叫接地系统。如果两条总线都不接地，那么这个系统就叫未接地的直流系统。直流系统上的接地故障可以引起电源损坏以及现场损坏。
如果系统是未接地的，那么可以使用一个接地故障继电器，即在两条总线之间一个地参考模块，建立一个中性点，接地故障继电器使用这个中性点作为参考，以探测低水平的接地故障。

未接地的交流系统
如下面所示：未接地的交流系统用于电源连接性很重要的地方。例如：化工厂或炼油厂可能有未接地的系统，这些工厂包含不能中断制程，否则会导致大量的金钱或产品损失。但是，经验已经证实，这些系统是有问题的。因此正在用电阻接地系统代替。未接地系统有两个主要的问题：瞬态过电压和难确定的接地故障。

•未接地系统在系统中没有人为接地点（并非那种总是存在的正常连结，将无载流金属件连接到地）。接地只能通过系统电容到地来进行（如图4所示）
•电源的连续性是存在的，因为系统可以在一相对地故障的情况下工作。
•间歇或起弧故障可以产生很高的对地瞬态过电压。这些电压通过系统施加到相导体上，直到最弱点处发生绝缘击穿为止。这种击穿可以发生在电气系统中的任何一点，导致相对地对相故障。
•虽然接地故障可以在系统上被探测出来或进行报警，但是无法确定故障的位置。
有两种方法，用于探测未接地系统中的接地故障。一种方法是监控相和地之间的电压。因为形成接地故障时，故障的相电位会跌至约近于地电位，导致指示灯变暗。未发生故障的相上的指示灯会变得更亮。
一种更好的探测接地故障的方法是测量绝缘电阻。当绝缘劣化时，持续监控绝缘电阻的继电器会在不同的水平下发生报警以达预测性维护的目的也可以使用视觉显示或仪表。
直接接地的系统
由于未接地系统的问题，因此发生了观念的改变，设计也从未接地系统向接地系统改变。在大多数情况下，所选择的接地系统的类型是直接接地的。直接接地的系统是其中至少有一个导体或点故意接地（通常是变压器或发电机绕组的中性点）的导体系统。直接连接的问题是接地故障电流可能太大，从而导致弧闪危险、大量设备损坏以及可能造成人员伤害。

•在直接接地的系统中，电源的Y点（或中线）直接地连接到地，形成非常稳定的相对地电压的系统。
•用保险丝、断路器或保护继电器能够很容易地探测到高的接故障电流、因此考虑选择性跳闸（让有故障的馈线跳闸，而不是主馈线）。
•当发生接地故障时，因为接地故障可得的能量只受系统阻抗（一般很低）的限制，因此会迅速在故障点导致高损坏。
•由于有过大的接地故障电流和弧闪危险，因此故障的馈线必须停止工