用于测量绝缘子泄漏电流的电阻分流器设计

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1、用于测量绝缘子泄漏电流的电阻分流器设计张建兴张重远律方成刘云鹏华北电力大学电气工程学院，河北，保定，071003摘要：针对绝缘子泄漏电流测量范围大、频带宽的特点，设计了三段式电阻分流器来满足测量精度的要求。为了保证测试装置和人员的安全，设计了过压保护系统。为减小电磁干扰，对整个测董装置采用了抗干扰措施。通过实验证明，这一电阻分流器能满足精确测量绝缘子泄漏电流的需要.关键词：电阻分流器绝缘子泄漏电流绝缘子泄漏电流的大小取决于所加电压、气候条件和绝缘子污秽状况三个要素，它能客观地反映绝缘子积污、直至闪络的全过程［人绝缘子的泄漏电

2、流范围较宽（1^A-1A）,而对如此宽的电流信号仅使用一个电流传感器是不能满足测量精度的要求。因为一个电流传感器仅能在一定范围内准确反映电流变化的特点•若保证了传感器在测董较大电流时的精度，则该传感器对小电流的测量则会精度不足，不能如实的反映小电流变化情况。若单为追求精度而采用多个传感器传感同一路信号，则又会由于系统硬件的增多而增加系统的负担，降低系统运行的可靠性［現为此，本文提出了将电流信号分3段采集的解决方案.2.三段式电阻分流器的研制2.1三段式电阻分流器总体设计由实验室模拟110kV线路测得的数据来看，工频泄漏电流的

3、范围在IgA-SmA,而电晕脉冲电流的范围在5mA—1A。】。因此本文对1“一100以的微小电流信号（主要成分是工频泄漏电流）采用20KQ的无感精密采样电阻测量$lOOM-SmA的小电流信号（主要成分是工频泄漏电流）采用200Q无感精密采样电阻测量;对5mA—1A的大电流信号（主要成分是电晕脉冲电流），采用10的无感精密采样电阻测量。电阻分流器原理图如图1所示。各采样电阻之间的转换，采用如图2中所示的拨轮开关控制，拨轮在1位置的时候.陷打开，&和K3闭合，由R］来采样；拨轮在2位置的时候，&打开，&和念闭合，由&来采样：拨轮

4、在3位置的时候，％打开，£和监闭合，由&来采样。为了确保在憊程转换过程中的试验人员的安全，特别在传感器的外侧并联了一个开关K,在量程转换前先将K闭合，将传感器短路。待董程转换完成后，将开关K打开，继续测量工作。图1,电限分流器原理IG-放电管$兔一压敏电阻；TVP—瞬变电压抑制4幣Rt-20KQ无感精密电10采样电限;R2-2000无感精密电阻采样电阻;陷一1（1的无感精密采样电阻；褊《&、K3）一开关图2,电阻分流器外观示意图2.2三段式电阻分流器的性能测试图3是用来测试电阻分流器特性的测试电路。图4到图6给出了电阻分流器

5、中各个采样电阻的特性。从图4和图5中可以看到分流电阻器在微小电流（最小可达1UA）测试中线性度良好。IkO3・过电压保护系统匚循号幾生器示波器VK)・■入嚼渣(ma>图4电阻分流器中20kQ采样电阻的输入输出特性图3电阻分流器的测试电路r'1―-rW■■严Fq■•A•c•r■4r▲•1/-■11■/e••rX•1■•y

6、MHz,能满足测量的需要。图6电阻分流器中1A采样电阻的幅频特性为了防止由不可确定因素引起的泄漏电流的突变对整个测量系统的冲击和危害，在前端传感器部分必须加保护措施，以限制大电压或大电流，保护后续测量系统■据此，本文选择了三级保护系统各级保护元件及其特性如下所述。(1)瞬变电压抑制器(TVS)瞬态电压抑制器(TRANSIENTVOLTAGESUPPRESSOR)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以1(H・12)秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦

7、的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快(能满足保护系统中n秒级快速保护的需要)、瞬态功率大、漏电流低.击穿电压偏差小.箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点叫因此将瞬变电压抑制二极管选作保护系统一级保护的器件。(2)氧化锌压敏电阻(ZnOf]氧化锌压敏电阻是由n型半导体的ZnO晶粒和含杂质偏析的晶界所构成的多晶结构。它的非线性伏安特性是由陶瓷的晶界特性决定的。氧化锌压敏电阻属于体型压敏材料.电压•电流特性对称，压敏电压和通流容量可以控制。

8、氧化锌压敏电阻有很高的非线性指数a>50,非线性性能好。由于氧化锌压敏电阻具有非线性指数高，通流能力大的优点，所以它是电压抑制和保护的重要器件。氧化锌压敏电阻的电气性能表现为伏安特性的对称性好，在施加正反两向电压时表现的特性一致.故在交流和直流的保护装置中可以采用同一氧化锌压敏电阻。它的非