耐電壓測試儀檢定中的相關問題及探討

（安陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南安陽 455000）

一、概述

耐電壓測試儀是對各種低壓電器設備，各種電器器具，絕緣材料和絕緣結構的抗電性能進行檢測和試驗的儀器，屬于安全防護計量器具，應該定期進行檢定。現在就檢定中容易出現的問題進行探討。

二、輸出電壓的檢定

輸出電壓是耐電壓測試儀最重要的技術指標之一，它的準確與否很大程度上決定了耐電壓試驗的結果和質量。在按照JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》檢定過程中，主要存在著檢定點過少，不能很好地滿足實際使用的情況。

規程JJG795-2004 對全檢量程的規定是"在40%Um-100%Um 范圍內,均勻選取檢定點（或最近刻度點）,但不少于四點"，例如在生產現場常用的5kV 量程的耐電壓測試儀，按照規程只需選取2kV，3kV，4kV，5kV 四個點進行檢定就可以了。但是這與耐電壓測試儀的實際應用并不相符。這是因為大部分的電子儀器，電器產品的電源端對地的工頻耐壓試驗要求的試驗電壓是1.5kV，有些電線電纜或絕緣材料也經常需要2kV 以下的工頻耐壓試驗。這樣，規程規定的檢定點不能很好的覆蓋到常用的工作電壓，容易給產品質量或安全生產帶來隱患。

因此建議在實際檢定工作中，要根據用戶要求或被檢儀器用途，適當增加40%Um 以下的檢測點，以便為用戶的使用和產品質量的提高提供更加可靠技術保障。

三、擊穿報警電流的檢定

檢定耐電壓測試儀的擊穿報警電流時，主要問題是測量結果重復性較差，測量數據變化較大。造成這一現象，有操作方法不當，電流調節過快的原因，也有標準器（數表）本身采樣速度限制的原因。

圖1 電壓隨時間的變化關系

在JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》中，介紹了兩種檢定方法：一是固定電壓調節電阻，一種是固定電阻調節電壓。所謂固定電壓調節電阻，就是把耐電壓測試儀的電壓調節到規程要求的范圍，固定不動，然后通過減小電路中的負載電阻使電流由小變大，直至達到耐電壓測試儀的擊穿報警電流。這種方法在JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》中表述為"調整輸出電壓至0.1UH，但不能低于500V。調節Ri 的阻值，同時觀察毫安表上的示值，直至測試儀發出報警或切斷輸出電壓，此時迅速讀取電流值。重復測量兩次，取其平均值，即為擊穿報警電流實測值。"但在調節負載電阻時必須注意平穩緩慢進行。如果負載電阻調節速度過快，就會產生變化較快的電流，它們的變化關系符合歐姆定律 。我們知道用來檢定擊穿報警電流的標準器是數表，任何數表都有一定的工作周期或采樣速度。一個工作周期內數表要完成準備、復位、取樣、比較、極性判別、量程自動選擇（當有此功能時）、A/D 轉換及讀數機構輸出測量結果、顯示等一系列工作。簡單地說，一個工作周期包括信號采集、信號處理、讀數顯示三大部分。檢定擊穿報警電流時，當調節電流到了預置擊穿報警電流值時，正常的測試儀能夠切斷輸出電壓并發出報警信號，JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》規定必須有這項功能。由于報警前電流由小變大，是動態的，而數表在 電流斷開之前的那個工作周期，不可能正好完成信號采集、信號處理、讀數顯示的整個過程。換言之，測試儀切斷輸出的瞬間，數表可能工作在信號采樣階段也可能工作在信號處理階段，不一定采集到斷電瞬間的電流值，很可能是斷電之前某一時刻的隨機電流值。如果斷電之前電流變化的幅度較大，數表多次測量出來的結果就會相差較大，這就產生了較大的誤差。

另一種測量方法是固定電阻調節電壓。JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規程》中規定，允許使用固定電阻，平穩調節耐電壓測試儀的輸出電壓，使電流逐漸增大至電流切斷值的方法。采用這種方法會產生更大的變化電流，因為大多數耐電壓測試儀是由市電通過調壓器后，再經過升壓裝置輸出高壓，調壓器在有限的旋轉角度中很難控制角度，所以調節細度不足。有些數控的耐電壓測試儀同樣存在著調節細度不夠的問題，比如有的是50V 一調的。這樣就容易產生階躍的變化電流，從而產生較大的測量誤差。從調節電流的方便程度和調節細度來說，固定電壓調電阻要優于固定電阻調電壓的測量方法。

總之，要減小電流測量的誤差，一是要選擇采樣速率較快或工作周期較短的標準器，二是選擇合適的測量方法，更重要的是，要熟練掌握電流調節的操作方法，當電流接近于設定的擊穿報警電流值時，要保證調節時足夠緩慢平穩。

四、電壓持續時間

耐電壓測試儀檢定規程明確規定，測試儀應能預置電壓持續時間，在達到預置的電壓持續時間時，耐電壓測試儀應能自動切斷輸出電壓。并且電壓持續時間的設定值與實測值之差不超過實測值的5%。在這一項目的檢定中，存在的主要問題是標準器的計時范圍與被檢測試儀的計時范圍不一致，從而產生較大測量誤差。

目前，許多程控式耐電壓測試儀，可以按照相關標準要求，在進行交流或直流電壓試驗時，為避免瞬態跳變，電壓可設置成在一定時間內逐漸上升到規定值，保持規定時間，然后再在一定時間內逐漸降低到零，即可以設置試驗電壓的緩升緩降時間。這時進行電壓持續時間的檢定時，就可以減去這部分上升和下降時間。對于一般的耐電壓測試儀來說，無法設置試驗電壓的緩升緩降時間，而輸出電壓從零上升到規定值和從規定值降到零，也不是瞬間完成的。假設進行一次電壓持續時間的檢定，試驗電壓隨時間的變化關系如圖1 所示：

圖中，t0 是測試儀輸出電壓啟動的時刻（即測試儀計時開始），t2 是測試儀輸出電壓切斷的時刻（即測試儀計時結束），t1、t3 分別是標準器（耐電壓測試儀校驗儀）計時開始和結束的時刻。測試儀的計時范圍是t0 至 t2 時間段，標準器的計時范圍是t1 至t3 段，二者是不一致的，存在著測量誤差，這個誤差屬于系統誤差。因為常見的標準器計時開始和結束的時刻相應的比測試儀計時開始和結束的時刻都有一個延時，即t1-t0 和t3-t2，理論上，可以通過設置適當的標準器計時開始和結束的電壓值，使得這兩個延時值相等，t1-t0=t3-t2，從而有 t2-t0=t3-t1，即測試儀的計時值等于標準器的計時值，系統誤差得到了消除。在實際工作中，從圖1可以判斷，設置標準器計時電壓值為測試儀的輸出電壓設定值的一半較為合理，這樣可以使兩個延時值t1-t0 和t3-t2 近似相等，減小由于標準器和測試儀計時不一致造成的測量誤差。

結語

在耐電壓測試儀的檢定中，輸出電壓、擊穿報警電流、電壓持續時間都是影響儀器計量性能的主要技術指標，應該妥善處理檢定中出現的有關問題，確保檢定結果準確可靠。

[1]全國電磁計量技術委員會.JJG795－2004 耐電壓測試儀檢定規程[M].北京:中國計量出版社,2004.