多功能絕緣電阻測試儀的研制

楊拓　原野　沈森煥　劉玉　林鳳杰

摘要：為保證電力設備安全經濟地運行，必須在出廠前以及使用過程中定期對絕緣電阻進行測試。本文設計了一款多功能絕緣電阻測試儀，利用高壓對地短路放電，可采集達到納安級別最小電流，換算成電阻值可達到10TΩ以上，穩定度非常高，方便進行控制，可以保存測試數據，具有準確性和實時性。

關鍵詞：絕緣電阻;測試儀;高壓短路

一、應用背景

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電性能進行測試，被廣泛的應用于電氣安全檢查與接地工程竣工驗等場合，隨著科技的不斷發展，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。為了保證電氣設備運行的安全，應對其不同極性、不同相的導體之間或導體與外殼之間的絕緣電阻提出一個最低的要求。在電器生產過程中，生產的電器設備需在出廠前進行一定電壓下的絕緣電阻測試試驗，以保證設備的正常工作及使用設備人員的人身安全，電阻測試儀應運而生。電阻測試儀是一種進行物體導電性測量的支撐設備，現有的電阻測試儀在使用時存在一定的弊端，一方面在進行使用的時候測量較為麻煩，不能很好的對設備的各個單元的狀況進行檢測與修正，不利于人們的使用;另一方面在實際使用時，不能很好的進行人機交互控制，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

通過測試系統中變壓器、開關裝置、導線、馬達等不同組件的絕緣電阻，技術人員可以隔離并修復發生故障的部件。利用測試來檢驗導線和地或者相鄰導線之間的高絕緣電阻。常見的例子是測試馬達繞組和馬達底座之間的絕緣，以及檢查相導體和搭鐵線與機籠之間的電阻。在給系統加電之前，利用絕緣測試驗證它是健全的，能夠改善系統的性能;絕緣測試能夠發現制造工藝問題和設備缺陷，避免設備發生故障。 三、測試內容

（一）測試原理

絕緣電阻測試儀原有功能：輸出電壓最大可達2500V，輸出電流最大5mA。本設計針對氧化鋅避雷器泄露電流進行測試，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的基礎上，加入一組可控的穩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定穩流輸出1mA，然后施加遠大于1mA時所需測試電壓。等待電壓電流相對穩定后，采集1mA時電壓，然后CPU設定輸出電壓為所讀到的電壓值。由于避雷器的曲線特性，當電壓降到之前1mA時的電壓時，電流就不一定是1mA。此時需要進行電壓微量調整，讓電流穩定在1mA左右。具體的誤差取決于D/A的位數，這是因為在1mA拐點近電壓變化0.1V，電流的變化會達到幾十微安。

（二）解決的技術問題

針對現有技術的不足，研發了一種多功能絕緣電阻測試儀，保護后續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到納安級別，換算成電阻值可測量到10TΩ以上，穩定度非常高，方便進行控制，可以保存測試數據，可以有效解決實際應用中的技術問題。

三、系統技術方案

為實現上述目的，本設計采用的技術方案為：一種多功能絕緣電阻測試儀，包括A/D轉換模塊與CPU主控控制模塊，所述AD轉換模塊與CPU主控控制模塊雙向連接，所述A/D轉換模塊連接有自動校正模塊、基準信號模塊、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單元;輸入保護單元接地，電壓采集模塊連接高壓端子。多功能絕緣電阻測試系統結構如圖1所示。

五、達到的目標

與現有技術相比，本實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算放大器運算放電網絡，放大倍數可以從1-100000倍，可以采集的電流最小可達到納安級別;系統設置了自動校正模塊，基于模塊內部基準信號源的基礎上，通過A/D轉換、CPU用標準信號與各被測信號進行比較，同時通過溫濕度傳感器得到環境溫濕度，進行修正，以達到自校準目的;系統時鐘模塊可以給CPU提供準確的時間，CPU通過計時周期，判斷是否需要對電路進行周期校準;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，可遠程控制儀器運行，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行的各種參數。

六、結語

本文介紹了一種新型多功能絕緣電阻測試儀，可以保護后續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的電流值;整個電阻測試儀結構簡單、操作方便，使用的效果相對于傳統方式更好。

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