CN104375031B - 一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，包括可调直流高压源、电抗器、电压检测单元和第一～第三基准电阻，电抗器包括第一～第三电感，第一～第三电感的一端一一对应连接供电系统中的三相火线，第一～第三电感的另一端以及供电系统中的中线均经第一基准电阻与可调直流高压源的正输出端相连，可调直流高压源的正输出端经第二基准电阻后接地，可调直流高压源的负输出端经第三基准电阻后接地，电压检测单元的正输入端连接供电系统中的中线，电压检测单元的负输入端接地，电涌保护器的接地端断开地后与可调直流高压源的负输出端相连。本发明通过测量电涌保护器绝缘电阻的大小，判断电涌保护器的老化、劣化情况，分析其工作状况。
Description
技术领域
本发明属于雷电科学与技术领域，特别涉及了一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置。
背景技术
电涌保护器安装在供电线路中，长时间在线路电压或过电压的作用下，电涌保护器中元器件出现老化和绝缘性能下降等现象。当绝缘性能下降，电涌保护器失去释放雷电波的能量及抑制雷电过电压的功能，绝缘电阻变小、泄露电流变大，甚至影响输电系统的正常运行，因此对运行中的电涌保护器的绝缘性能的检测是非常重要的。
电涌保护器的绝缘电阻测试方法是在实验室进行测试的，在线检测电涌保护器的绝缘电阻目前还没有相应的检测设备。高压设备绝缘电阻在线检测的方法有：直流分量法，低频重叠法，介质损耗角因数测量法、局部放电法和接地电流法，但是实验表明，这些方法都不适合于电涌保护器的在线绝缘电阻检测。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明旨在提供一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，用于供电系统中电涌保护器的绝缘性能的在线测试，通过测量电涌保护器绝缘电阻的大小，判断电涌保护器的老化、劣化情况，从而分析其工作状况。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，用于测量供电系统中电涌保护器的绝缘电阻值，包括可调直流高压源、电抗器、电压检测单元以及第一～第三基准电阻，所述电抗器包括第一～第三电感，所述第一～第三电感的一端一一对应连接供电系统中的三相火线，第一～第三电感的另一端以及供电系统中的中线均经第一基准电阻与可调直流高压源的正输出端相连，所述可调直流高压源的正输出端经第二基准电阻后接地，可调直流高压源的负输出端经第三基准电阻后接地，所述电压检测单元包含正、负输入端，电压检测单元的正输入端连接供电系统中的中线，电压检测单元的负输入端接地，所述电涌保护器的接地端断开地后与可调直流高压源的负输出端相连。
其中，上述电压检测单元包括依次连接的取样电阻、低通滤波器、直流放大电路和直流电压表，所述取样电阻的两端分别作为电压检测单元的正、负输入端。
其中，上述可调直流高压源的电压输出范围是0～5kV。
其中，上述第一基准电阻为兆欧级电阻。
其中，上述第二、第三基准电阻均为千欧级电阻。
采用上述技术方案带来的有益效果：
(1)本发明利用直流电桥法的原理，在运行的供电线路上，施加某一直流电压，通过测量流过两桥臂间不平衡电压的大小计算出电涌保护器的绝缘阻值，根据绝缘电阻值的大小可以判断电涌保护器的绝缘变化趋势，及时发现绝缘故障隐患，减少因绝缘性能造成的损失，其测试电路的结构简单、性能稳定可靠，具有操作方便、测量数据准确、精度高等特点；
(2)本发明采用电抗器隔离的在线测试技术，对供电设备不产生任何影响，且受供电系统电源的影响较小。
(3)本发明测量范围大，应用范围广，绝缘电阻的范围可达到几千兆欧，适用低压和高压设备的绝缘电阻的测试。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中可调直流高压源的结构示意图；
图3为本发明中电压检测单元的结构框图；
图4为本发明的具体电路连接图；
图5为图4的等效电路图。
标号说明：R1～R3：第一～第三基准电压，Rx：电涌保护器的绝缘电阻，R：供电线路内阻、电抗器的内阻与保护线PE线间电阻的等效电阻，L：电抗器电感及供电线路的分布电感的等效电感。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示本发明的结构示意图，一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，用于测量供电系统中电涌保护器的绝缘电阻值，包括可调直流高压源、电抗器、电压检测单元以及第一～第三基准电阻R1～R3，所述电抗器包括第一～第三电感，所述第一～第三电感R1～R3的一端一一对应连接供电系统中的三相火线，第一～第三电感的另一端以及供电系统中的中线均经第一基准电阻R1与可调直流高压源的正输出端相连，所述可调直流高压源的正输出端经第二基准电阻R2后接地，可调直流高压源的负输出端经第三基准电阻R3后接地，所述电压检测单元包含正、负输入端，电压检测单元的正输入端连接供电系统中的中线，电压检测单元的负输入端接地。当进行在线测量时，将电涌保护器的接地端断开地后与可调直流高压源的负输出端相连。所述电抗器的功能是隔交流电、通直流电，内部电感由线圈绕在高导磁的环形铁氧体上构成，铁氧体的相对导磁率为2000，电感量为10H，直流内阻为200Ω。在本实施例中，第一基准电阻R1为兆欧级电阻，第二基准电阻R2、第三基准电阻R3均为千欧级电阻。
如图2所示本发明中可调直流高压源的结构示意图，0～5kV的直流高压源外接电位器和24V直流电源。24V直流电源24V的直流能量加在直流高压源后，直流高压源中高频振荡电路将直流能量转换成高压交流能量，再进行整流滤波，输出直流高压，通过调节电位器阻值可以使输出电压在0～5kV范围内变化。
如图3所示本发明中电压检测单元的结构框图，它包括依次连接的取样电阻、低通滤波器、直流放大电路和直流电压表。其工作原理是，将取样电阻取得的电压信号通过低通滤波器电路滤除电源谐波成份，送到直流放大器电路进行放大，将放大的直流电压信号送到直流电压表显示，直接可以换算出电涌保护器的绝缘电阻值。
如图4所示本发明的具体电路连接图，在本实施例中，供电系统采用低压输电线路典型供电结构，L1、L2、L3为三相火线，N为中线，PE为接地保护线，VA、VB、VC为三相线的等效电压源，Ra、Rb、Rc、RN为输电线的等效电阻，La、Lb、Lc、LN为输电线路的等效电感。负载接三相线与中线，电涌保护器安装在供电线路上。
如图5所示图4的等效电路图，Rx是电涌保护器的绝缘电阻，L为电抗器电感及供电线路的分布电感的等效电感，R是供电线路内阻、电抗器的内阻与保护线PE线间电阻的等效电阻，其值大小主要取决于电抗器的内阻。R1、R2、R3、Rx组成直流电桥。利用电压检测单元测量第一基准电阻与电涌保护器绝缘电阻公共端的电压Ug。在测量绝缘电阻时，不考虑L的影响，当电桥平衡时，电涌保护器的绝缘电阻为：式中UR2、UR3分别是电阻R2、R3两端的电压。当电桥不平衡时，并且R2、R3和R1远远小于绝缘电阻Rx和R的值，则电涌保护器绝缘电阻的值为：式中U0为可调直流高压源的输出电压，因此可以通过测量Ug的值来计算出绝缘电阻的值。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，用于测量供电系统中电涌保护器的绝缘电阻值，其特征在于：包括可调直流高压源、电抗器、电压检测单元以及第一～第三基准电阻，所述电抗器包括第一～第三电感，所述第一～第三电感的一端一一对应连接供电系统中的三相火线，第一～第三电感的另一端以及供电系统中的中线均经第一基准电阻与可调直流高压源的正输出端相连，所述可调直流高压源的正输出端经第二基准电阻后接地，可调直流高压源的负输出端经第三基准电阻后接地，所述电压检测单元包含正、负输入端，电压检测单元的正输入端连接供电系统中的中线，电压检测单元的负输入端接地；当进行在线测量时，所述电涌保护器的接地端断开地后与可调直流高压源的负输出端相连；所述可调直流高压源的电压输出范围是0～5kV，所述第一基准电阻为兆欧级电阻。
2.根据权利要求1所述一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，其特征在于：所述电压检测单元包括依次连接的取样电阻、低通滤波器、直流放大电路和直流电压表，所述取样电阻的两端分别作为电压检测单元的正、负输入端。
3.根据权利要求1所述一种供电系统电涌保护器绝缘电阻的在线测量装置，其特征在于：所述第二、第三基准电阻均为千欧级电阻。
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