一种电气设备绝缘参数速测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种电气设备绝缘参数速测装置，包括控制电路模块，和所述控制电路模块相连接的主电路模块；能够在与方法结合后，快速测算电气设备的绝缘参数，吸收比的测算耗时可由传统方法的60s缩短至10s内，极化指数的测算耗时可由传统方法的600s缩短至100s内，应用中由于测量耗时短，能够有效降低高压试验人员误碰装置测试端等带电体的概率，提高了试验的安全性，绝缘参数测量时触电事故的发生的概率降低至现有技术的1/6；高压电源的反馈控制技术使得测量电压更加稳定，测量结果更为精准；本实用新型专利技术采用计算法得到绝缘参数，可选取多组采样时刻，分别计算求解，利用求平均值的数值算法，可将试验误差减小至0.15%以内，使测量结果的精确度得到提高。

A quick measuring device for insulation parameters of electrical equipment

【技术实现步骤摘要】
一种电气设备绝缘参数速测装置
本技术涉及电气设备绝缘参数
，具体涉及一种电气设备绝缘参数速测装置。
技术介绍
电气设备的绝缘电阻是反映其绝缘状态最简便、最基本的方法，高压试验中通过测量设备绝缘电阻，能有效地发现设备绝缘局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。在工程上，由绝缘电阻计算得到的吸收比K(60s绝缘电阻值R60s与15s绝缘电阻R15s之比)或极化指数PI(600s绝缘电阻值R600s与60s绝缘电阻R60s之比)也是判断设备绝缘是否受潮的重要指标，因K和PI均为同一试品的两个绝缘电阻之比，与电气设备绝缘的尺寸无关，故更有利于判断绝缘状态。绝缘电阻、吸收比和极化指数都是电气设备重要的绝缘参数。通常采用在被试绝缘两端施加一定直流电压，测量流过被试绝缘泄漏电流的方法，计算绝缘电阻、吸收比或极化指数。变压器、发电机、电容器及充油电流互感器等许多电气设备的绝缘都是多层的，直流电压下电气设备绝缘的等效电路可用图1所示的模型来表示。图1由三个并联支路构成，Rx代表绝缘材料的绝缘电阻，在直流电压作用下，支路电流ix是导电粒子形成的泄漏电流，反映绝缘材料体积漏电情况，该电流较为稳定，只要施加的直流电压U不变，ix即为恒定值；串联的电阻Rq和电容Cq代表绝缘材料因不均匀、分层和脏污等因素作用下的等值参数，当直流电压开始作用时，支路电流iq是由夹层极化和偶极子极化形成的吸收电流，根据电介质性质、不均匀程度和结构的不同，可持续几分钟甚至数小时；C0代表绝缘材料的几何电容，当直流电压开始作用时，支路电流i0为电子和离子快速极化形成的充电电流，持续时间为微秒级，衰减速度很快，图2示出在直流电压作用下绝缘材料中电流随时间的变化曲线，由此可见，当直流电压作用时，流过绝缘材料的电流i为上述三部分电流之和，即i＝ix+iq+i0(1)对于变压器等大容量电气，测量绝缘参数时吸收现象明显，吸收电流iq持续很长时间才趋近于零，测量绝缘参数耗时较长，如何在短时间内得到被试绝缘的绝缘参数，是大容量电气设备绝缘参数测量的迫切需求。本技术提出一种通过采样法快速测算电气设备绝缘参数的装置和方法，可有效缩短绝缘参数测量耗时，提高工作效率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种电气设备绝缘参数速测装置，能够有效缩短绝缘参数测量的耗时，提高试验安全性，且测量结果更为精准，并提高了测量精度。为实现上述目的，本技术提供一种电气设备绝缘参数速测装置，包括控制电路模块，和所述控制电路模块相连接的主电路模块；所述主电路模块包括直流电源的正输入端接蓄电池的正极，直流电源的负输入端接蓄电池的负极，功率开关管S1的漏极接蓄电池的正极，功率开关管S1的源极接功率开关管S3的漏极，功率开关管S3的源极接蓄电池的负极，功率开关管S2的漏极接功率开关管S1的漏极，功率开关管S2的源极接功率开关管S4的漏极，功率开关管S4的源极接功率开关管S3的源极，变压器T原边的a1端子接功率开关管S1的源极，变压器T原边的b1端子接功率开关管S2的源极，变压器T副边的a2端子接二极管D1的阴极，变压器T副边的b2端子接二极管D2的阴极，二极管D2的阴极接二极管D4的阳极，二极管D1的阳极接二极管D2的阳极，二极管D1的阴极接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接二极管D4的阴极，电感L的a3端子接二极管D3的阴极，电感L的b3端子接电阻R2的b5端子，电阻R2的a5端子接电位器R1的b4端子，电位器R1的a4端子接二极管D1的阳极，电位器R1的滑动触头端引出高压电源采样信号uS，电阻R0的b0端子接电位器R1的a4端子，电阻R0的a0端子引出测量采样信号u0，电阻R0的a0端子、电阻R2的b5端子分别用于接被试绝缘的两端。所述控制电路模块包括控制器、键盘、显示屏和PWM驱动电路，键盘、显示屏和PWM驱动电路均与控制器相连，主电路模块得到的高压电源采样信号uS以及测量采样信号u0直接输入控制器，PWM驱动电路输出接功率开关管S1栅极、功率开关管S2栅极、功率开关管S3栅极和功率开关管S4栅极。所述蓄电池为+12V磷酸铁锂电池，所述直流电源为LM7805芯片构成，功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4均选用电力MOSFET，变压器T采用变比为1:500的高频变压器。控制器采用STC12C5A60S2单片机及其外围的定时、复位电路实现，键盘采用4×4矩阵键盘，显示屏选用Nokia5110液晶屏，PWM驱动电路采用MOS管驱动芯片IR2110构成。一种电气设备绝缘参数速测的方法，首先，将被试绝缘施加测量电压U，并在在t1、t2和t3时刻(t3＞t2＞t1＞100ms)，分别对u0进行采样，计算得到的测量回路电流i依次记为I1、I2与I3，由于i0衰减时间为微秒级，因此进行三次电流采样时，i0已衰减为零，可忽略不计，结合一阶RC电路零状态响应的电流表达式，结合式(1)可得测量回路电流i的表达式为将t1、t2和t3时刻的测量回路电流依次代入式(2)，可得如下方程式方程式(3)、(4)、(5)均为超越方程，通过三式联立消元，可求解Rx、Rq和Cq，将式(3)、(4)、(5)变形可得式(6)除以式(7)可得式(7)除以式(8)可得将式(9)左右两边均作指数为的乘方运算，可得联立式(10)与式(11)可得对式(12)进行变形可得由于式(13)是以Rx为未知数的方程，为求解方便，等式两边指数相等，即满足t3-t2＝t2-t1时最有利于求解，也就是说对第一次采样时刻t1没有特殊要求，只要第三次采样时刻t3、第二次采样时刻t2和第二次采样时刻t2、第一次采样时刻t1等差即可，此时(I2Rx-U)2＝(I3Rx-U)(I1Rx-U)(14)求解式(14)可得Rx表达式为将式(6)左右两边均作指数为的乘方运算，可得联立式(7)与式(16)可得由式(17)可得将式(15)代入式(18)即可得到Rq表达式；由式(6)可得将式(15)、式(18)代入式(19)，即求得Cq的表达式；综上所述，在保证t1、t2和t3满足t3-t2＝t2-t1的前提下，对u0进行三次采样，计算得到测量回路电流值I1、I2和I3，将其顺次代入式(15)、式(18)和式(19)，即可求得Rx、Rq和Cq的数值；将Rx、Rq和Cq代入式(2)，即可得到i(t)的表达式，根据欧姆定律，可得绝缘电阻Rx随t变化的函数关系为Rx(t)＝U/i(t)(20)将t＝15s、t＝60s和t＝600s代入式(20)，可求出R15s、R60s和R600s，最后求得吸收比K和极化指数PI。本技术采用的蓄电池用于向装置提供工作电源，直流电源将蓄电池的+12V直流电能转变为+5V低压直流，作为控制电路的电源，功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S4构成桥式全控逆变电路，用于将低压直流转变为高频低压交流，变压器T将高频低压交流转变为高频高压交流，二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成不可控全桥整流电路，用于将高频高压交流转变为高压直流，电感L用于储能和滤波，电位器R1与电阻R2构成高压电源采样电路，高压电源采样信号uS作为反馈信号输入控制器，电阻R0与被试绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气设备绝缘参数速测装置，其特征在于：包括控制电路模块，和所述控制电路模块相连接的主电路模块；所述主电路模块包括直流电源的正输入端接蓄电池的正极，直流电源的负输入端接蓄电池的负极，功率开关管S1的漏极接蓄电池的正极，功率开关管S1的源极接功率开关管S3的漏极，功率开关管S3的源极接蓄电池的负极，功率开关管S2的漏极接功率开关管S1的漏极，功率开关管S2的源极接功率开关管S4的漏极，功率开关管S4的源极接功率开关管S3的源极，变压器T原边的a1端子接功率开关管S1的源极，变压器T原边的b1端子接功率开关管S2的源极，变压器T副边的a2端子接二极管D1的阴极，变压器T副边的b2端子接二极管D2的阴极，二极管D2的阴极接二极管D4的阳极，二极管D1的阳极接二极管D2的阳极，二极管D1的阴极接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接二极管D4的阴极，电感L的a3端子接二极管D3的阴极，电感L的b3端子接电阻R2的b5端子，电阻R2的a5端子接电位器R1的b4端子，电位器R1的a4端子接二极管D1的阳极，电位器R1的滑动触头端引出高压电源采样信号uS，电阻R0的b0端子接电位器R1的a4端子，电阻R0的a0端子引出测量采样信号u0，电阻R0的a0端子、电阻R2的b5端子分别用于接被试绝缘的两端。...

【技术特征摘要】
1.一种电气设备绝缘参数速测装置，其特征在于：包括控制电路模块，和所述控制电路模块相连接的主电路模块；所述主电路模块包括直流电源的正输入端接蓄电池的正极，直流电源的负输入端接蓄电池的负极，功率开关管S1的漏极接蓄电池的正极，功率开关管S1的源极接功率开关管S3的漏极，功率开关管S3的源极接蓄电池的负极，功率开关管S2的漏极接功率开关管S1的漏极，功率开关管S2的源极接功率开关管S4的漏极，功率开关管S4的源极接功率开关管S3的源极，变压器T原边的a1端子接功率开关管S1的源极，变压器T原边的b1端子接功率开关管S2的源极，变压器T副边的a2端子接二极管D1的阴极，变压器T副边的b2端子接二极管D2的阴极，二极管D2的阴极接二极管D4的阳极，二极管D1的阳极接二极管D2的阳极，二极管D1的阴极接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极接二极管D4的阴极，电感L的a3端子接二极管D3的阴极，电感L的b3端子接电阻R2的b5端子，电阻R2的a5端子接电位器R1的b4端子，电位器R1的a4端子接二极管D1的阳极，电位器R1的滑动触头端引出高压电源采样信号uS，电阻R0的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志方，白洪阳，罗红强，石强，吴志明，王珊珊，徐杰，杨宾，刘斌，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司南阳供电公司，
类型：新型
国别省市：河南,41