楊拓 原野 沈森煥 劉玉 林鳳杰
摘要:為保證電力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,必須在出廠前以及使用過程中定期對絕緣電阻進(jìn)行測試。本文設(shè)計了一款多功能絕緣電阻測試儀,利用高壓對地短路放電,可采集達(dá)到納安級別最小電流,換算成電阻值可達(dá)到10TΩ以上,穩(wěn)定度非常高,方便進(jìn)行控制,可以保存測試數(shù)據(jù),具有準(zhǔn)確性和實(shí)時性。
關(guān)鍵詞:絕緣電阻;測試儀;高壓短路
一、應(yīng)用背景
如今,用電安全性能越來越引起人們的重視,在用電方面,物體使用的時候需要對其導(dǎo)電性能進(jìn)行測試,被廣泛的應(yīng)用于電氣安全檢查與接地工程竣工驗(yàn)等場合,隨著科技的不斷發(fā)展,人們對于電阻測試儀的制造工藝要求也越來越高。絕緣電阻是指用絕緣材料隔開兩部分導(dǎo)體之間的電阻,而絕緣電阻測試儀是用來測量絕緣電阻大小的儀器。為了保證電氣設(shè)備運(yùn)行的安全,應(yīng)對其不同極性、不同相的導(dǎo)體之間或?qū)w與外殼之間的絕緣電阻提出一個最低的要求。在電器生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)的電器設(shè)備需在出廠前進(jìn)行一定電壓下的絕緣電阻測試試驗(yàn),以保證設(shè)備的正常工作及使用設(shè)備人員的人身安全,電阻測試儀應(yīng)運(yùn)而生。電阻測試儀是一種進(jìn)行物體導(dǎo)電性測量的支撐設(shè)備,現(xiàn)有的電阻測試儀在使用時存在一定的弊端,一方面在進(jìn)行使用的時候測量較為麻煩,不能很好的對設(shè)備的各個單元的狀況進(jìn)行檢測與修正,不利于人們的使用;另一方面在實(shí)際使用時,不能很好的進(jìn)行人機(jī)交互控制,給人們的使用過程帶來了一定的不利影響。因此,設(shè)計一種多功能絕緣電阻測試儀迫在眉睫。
二、絕緣電阻測試的作用
通過測試系統(tǒng)中變壓器、開關(guān)裝置、導(dǎo)線、馬達(dá)等不同組件的絕緣電阻,技術(shù)人員可以隔離并修復(fù)發(fā)生故障的部件。利用測試來檢驗(yàn)導(dǎo)線和地或者相鄰導(dǎo)線之間的高絕緣電阻。常見的例子是測試馬達(dá)繞組和馬達(dá)底座之間的絕緣,以及檢查相導(dǎo)體和搭鐵線與機(jī)籠之間的電阻。在給系統(tǒng)加電之前,利用絕緣測試驗(yàn)證它是健全的,能夠改善系統(tǒng)的性能;絕緣測試能夠發(fā)現(xiàn)制造工藝問題和設(shè)備缺陷,避免設(shè)備發(fā)生故障。 三、測試內(nèi)容
(一)測試原理
絕緣電阻測試儀原有功能:輸出電壓最大可達(dá)2500V,輸出電流最大5mA。本設(shè)計針對氧化鋅避雷器泄露電流進(jìn)行測試,測試的先決條件是1mA時電壓最大為1500V左右,功率比較小,使用電池供電完全滿足需求。因此在原有絕緣電阻測試儀測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,加入一組可控的穩(wěn)流模塊即可完成避雷器的測試需求。
氧化鋅避雷器測試原理先設(shè)定穩(wěn)流輸出1mA,然后施加遠(yuǎn)大于1mA時所需測試電壓。等待電壓電流相對穩(wěn)定后,采集1mA時電壓,然后CPU設(shè)定輸出電壓為所讀到的電壓值。由于避雷器的曲線特性,當(dāng)電壓降到之前1mA時的電壓時,電流就不一定是1mA。此時需要進(jìn)行電壓微量調(diào)整,讓電流穩(wěn)定在1mA左右。具體的誤差取決于D/A的位數(shù),這是因?yàn)樵?mA拐點(diǎn)近電壓變化0.1V,電流的變化會達(dá)到幾十微安。
(二)解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,研發(fā)了一種多功能絕緣電阻測試儀,保護(hù)后續(xù)電路避免受到各種電勢的侵入損害,利用高壓對地短路放電,可以采集的電流最小可達(dá)到納安級別,換算成電阻值可測量到10TΩ以上,穩(wěn)定度非常高,方便進(jìn)行控制,可以保存測試數(shù)據(jù),可以有效解決實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題。
三、系統(tǒng)技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本設(shè)計采用的技術(shù)方案為:一種多功能絕緣電阻測試儀,包括A/D轉(zhuǎn)換模塊與CPU主控控制模塊,所述AD轉(zhuǎn)換模塊與CPU主控控制模塊雙向連接,所述A/D轉(zhuǎn)換模塊連接有自動校正模塊、基準(zhǔn)信號模塊、電流采集模塊、電壓采集模塊、電池管理模塊,且基準(zhǔn)信號模塊連接自動校正模塊。其中電池管理模塊連接有電源模塊;電流采集模塊連接有輸入保護(hù)單元;輸入保護(hù)單元接地,電壓采集模塊連接高壓端子。多功能絕緣電阻測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
五、達(dá)到的目標(biāo)
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型提供了一種多功能絕緣電阻測試儀。此多功能絕緣電阻測試儀,利用高壓對地短路放電,可以采集的電流最小可達(dá)到納安級別,換算成電阻值可測量到10TΩ以上;在電流采集模塊主要由高精度運(yùn)算放大器運(yùn)算放電網(wǎng)絡(luò),放大倍數(shù)可以從1-100000倍,可以采集的電流最小可達(dá)到納安級別;系統(tǒng)設(shè)置了自動校正模塊,基于模塊內(nèi)部基準(zhǔn)信號源的基礎(chǔ)上,通過A/D轉(zhuǎn)換、CPU用標(biāo)準(zhǔn)信號與各被測信號進(jìn)行比較,同時通過溫濕度傳感器得到環(huán)境溫濕度,進(jìn)行修正,以達(dá)到自校準(zhǔn)目的;系統(tǒng)時鐘模塊可以給CPU提供準(zhǔn)確的時間,CPU通過計時周期,判斷是否需要對電路進(jìn)行周期校準(zhǔn);在串口無線傳輸模塊提供外部通訊接口有RS-232、RS485以及無線通訊方式,可遠(yuǎn)程控制儀器運(yùn)行,通過鍵盤輸入模塊可控制儀器動作,在顯示單元處顯示儀器運(yùn)行的各種參數(shù)。
六、結(jié)語
本文介紹了一種新型多功能絕緣電阻測試儀,可以保護(hù)后續(xù)電路避免受到各種電勢的侵入損害,利用高壓對地短路放電,可以采集到極小范圍內(nèi)的電流值;整個電阻測試儀結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,使用的效果相對于傳統(tǒng)方式更好。
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