CN201335860Y - 绝缘油击穿电压测试仪检定装置 - Google Patents
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Abstract
绝缘油击穿电压测试仪检定装置，涉及计量检测领域。现有技术存在测量结果的准确性得不到保证的缺陷，本实用新型包括依次相连的标准模块、数据采集卡和计算机，所述的标准模块包括高压电压标准单元、电压频率和波形失真度测量单元、输出电压升压速度测量单元、短路阻抗测量单元、切换系统切断时间测量单元、电极杯电容量测量单元。达到对测试仪各种测试结果的有效检定。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及计量检测领域，具体是一种绝缘油击穿电压测试仪的检定装置。
【背景技术】
绝缘油击穿电压测试仪是对变压器、套管等充油设备中的绝缘油(如变压器油)和新油的介电强度特性进行检测和试验的仪器，击穿电压测量结果准确与否直接关系到变压器、套管等充油设备运行的安全。绝缘油击穿电压测试仪的工作原理就是对放在试样杯里的被测试样(绝缘油)自动施加一个按一定速率连续上升电压的交变电场，直至试样(绝缘油)击穿，以确定试样(绝缘油)击穿电压值及其他特性。而目前缺乏针对绝缘油击穿电压测试仪的检定装置，测试仪测量结果的准确性得不到保证。
【实用新型内容】
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种绝缘油击穿电压测试仪检定装置，以达到对测试仪各种测试结果的有效检定。
为此，本实用新型采用以下技术方案：绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于它包括依次相连的标准模块、数据采集卡和计算机，所述的标准模块包括高压电压标准单元、电压频率和波形失真度测量单元、输出电压升压速度测量单元、短路阻抗测量单元、切换系统切断时间测量单元、电极杯电容量测量单元。高压电压标准单元、电压频率和波形失真度测量单元、输出电压升压速度测量单元、短路阻抗测量单元、切换系统切断时间测量单元、电极杯电容量测量单元分别用于检测测试仪的相关功能，然后将取得的数据通过数据采集卡传输至计算机显示并储存，达到有效检定目的。
作为对上述技术方案的完善和补充，本实用新型进一步采用如下技术措施或是这些措施的任意组合：
所述的高压电压标准单元包括电容分压器和连于电容分压器上的电压测量显示装置。检定时电容分压器两端连于测试仪上，查看电压测量显示装置测得的电压值和测试仪显示的电压值，便可得出测试仪的电压示值误差。电容分压器采用高压标准电容器作为高压臂具有电压系数好、电容量稳定的优点。实现了变换标准法检定/校准绝缘油击穿电压测试仪输出电压示值误差的方法，解决了被检测试仪限流电阻对检定/校准结果引入的误差问题，其准确度为0.2级。
所述的电压升压速度测量单元包括电容分压器和连于电容分压器上的电压采样电路和计时回路。当标准计时装置的电压感应元件检测到测试仪的输出电压上升到装置设定的启动电压(比如10kV)时，自动启动计时回路，记录此时的启动电压值Us1；当标准计时装置电压感应元件检测到测试仪输出电压上升到装置设定的终止电压(比如40kV)时，计时回路自动终止计时，记录此时的终止电压值Us2，同时记录标准计时装置的设定电压之间升压时间T。连续测量三次，按下式计算升压速度并取平均值作为测试仪升压速度实测值：
vu＝(Us2-Us1)/T
式中：vu----每次升压速度，kV/s
Us1----启动电压设定值，kV
Us2----终止电压设定值，kV
T----设定电压之间的升压时间，s。
所述的切换系统切断时间测量单元包括电容分压器、电流互感器和电流、电压触发电路。电流互感器选用零磁通电流互感器。当电流互感器在时间间隔10μs内检测到的瞬时电流连续超过4mA时，则认为绝缘油击穿，并启动切换时间测量装置，当电流互感器检测到测试仪输出电流为设定电流值(如1mA)时，停止计时，并记录切换系统切断时间。同时，自动记录放电球隙或绝缘油击穿后电压、电流变化曲线，用于人工分析判断被检绝缘油击穿电压测试仪切换系统的工作状况。
上述的电容分压器可共用一个。
所述的数据采集卡为PCI-6154板卡。PCI-6154型数据采集卡是一款通道间隔离的同步采样型多功能数据采集(DAQ)板卡。它结合了安全的隔离、性能优越的定时与校准技术、每通道专用的模数转换器(ADC)，提供极高可靠性、精确测量和精准控制。
有益效果：本实用新型通过设置能自动测量的各个功能单元，实现了绝缘油击穿电压测试仪输出电压的示值误差检定/校准、输出电压的频率和波形失真度自动测量、升压速度的自动测量、短路阻抗的自动测量、切换系统切断时间的自动测量、电极杯电容量的测量，满足GB/T507-2002(IEC156：1995)《绝缘油 击穿电压测定法》中对绝缘油击穿电压测试仪的检测要求；通过合理设计电路，解决了高压小电流信号测量技术难题，实现了绝缘油击穿电压测试仪充油电极杯阻抗的测量；实现了变换标准法检定/校准绝缘油击穿电压测试仪输出电压示值误差的方法，解决了被检测试仪限流电阻对检定/校准结果引入的误差问题。通过电路设计，绝缘油击穿电压测试仪检定装置能够有效区分击穿放电与局部放电，以及击穿电流与由于绝缘材料电阻率低下而引起的上升电流。绝缘油击穿电压测试仪检定装置可自动记录放电球隙或绝缘油击穿后电压、电流变化曲线，用于人工分析判断被检绝缘油击穿电压测试仪切换系统的工作状况。
【附图说明】
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的高压电压标准单元工作原理图。
图3为本实用新型电压升压速度测量单元的工作原理图。
图4为本实用新型切换系统切断时间测量单元的工作原理图。
【具体实施方式】
如图1所示的绝缘油击穿电压测试仪检定装置，测试仪的电压和电流信号分别通过电容分压器和零磁通电流互感器引入，并分别通过电压信号调理电路和电流信号调理电路进行调理，再进行各种相应的功能处理后传输给PCI-6154数据采集卡，最后传输给计算机。
其中，电压信号调理电路主要负责电压采样，电流信号调理电路主要负责电流采样和切断时间判断。
电压采样部分中，绝缘油击穿电压测试仪输出的高压信号需经电容分压器分压，选择分压比为1000∶1的电容式标准分压器，最高输入电压为100kV，分压后电压变化范围为0-100V；选择分压比为10000∶1的电容式标准分压器，最高输入电压为100kV，分压后电压变化范围为0-10V。由电容式分压器的输出电压为差分输出，输出阻抗高，要求电压采样电路采取高阻差分输入方式。测试装置输入阻抗设计为10MΩ，电路采用三运放差分输入电路，具有抗共模信号能力强，输入阻抗高的特点。电压信号经三运放电路调理后，一路直接送到PCI6154(注：NI公司数据采集卡)板卡的AD输入端口，另外一路放大10倍后送到PCI6154的AD端，以提高低电压测试的精度，同时送到电压比较器上作过零比较，产生的方波信号通过高速光耦送往同步锁相环电路，用于采集/检测输出电压信号的一个周期内的各次谐波分量的大小，以计算输出电压波形的失真度。
电流采样部分中，电流信号通过零磁通电流互感器获取，高压电缆一匝穿过零磁通互感器。零磁通互感器的变比为1000∶1，当电流信号为4mA时，输出信号仅为4μA。电流信号的调理采用三运放差分电路，双端输入，三运放的放大倍数设计为1000倍，采样电阻和与放大倍数相关的电阻均采用高精度精密电阻，温度系数在10ppm-20ppm之间，精度0.02％，保证放大器性能的稳定。放大后的电流信号也被分成两路，一路直接送到PCI6154的AD输入端，另一路送到两个电压比较器上。一个电压比较器用来比较正半周信号，另外一个用来比较负半周信号。两个比较器的输出信号通过高速光耦送到CPLD(注：可编程逻辑器件)中进行时间比较。电压比较器的基准电压由PCI6154提供，通过改变基准电压，可以改变电流的阈值，从而改变用于计时的击穿电流瞬时值。
切换系统切断时间判断部分中，电流时间间隙用来识别绝缘油是否击穿，当绝缘油击穿后电流持续10μs大于4mA时，判断为绝缘油击穿。时间间隙判断电路由10MHz晶振和CPLD构成，10MHz晶振提供一个时间基准，CPLD完成逻辑比较。时间间隙判断电路的输出信号送到PCI6154上，用来启动PCI6154检测高压电流信号，计算高压电流信号回落到设定电流值(如1mA)所需要的时间，从而得出绝缘油击穿电压测试仪切换系统的切断时间。
高压电压标准单元、电压升压速度测量单元和切换系统切断时间测量单元的工作原理图分别如图2-4所示。
在使用中，对应PCI6154卡需在电脑上安装相应程序，便可实现对整个检定过程的查看和控制。
Claims (5)
1、绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于：它包括依次相连的标准模块、数据采集卡和计算机，所述的标准模块包括高压电压标准单元、电压频率和波形失真度测量单元、输出电压升压速度测量单元、短路阻抗测量单元、切换系统切断时间测量单元、电极杯电容量测量单元。
2、根据权利要求1所述的绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于：所述的高压电压标准单元包括电容分压器和连于电容分压器上的电压测量显示装置。
3、根据权利要求1所述的绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于：所述的电压升压速度测量单元包括电容分压器和连于电容分压器上的电压采样电路和计时回路。
4、根据权利要求1所述的绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于：所述的切换系统切断时间测量单元包括电容分压器、零磁通电流互感器和电流、电压触发电路。
5、根据权利要求1至4任一项所述的绝缘油击穿电压测试仪检定装置，其特征在于：所述的数据采集卡为PCI-6154板卡。
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