绝缘电阻的现代测量方法.doc

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1、绝缘电阻的一种现代测量方法作者：王奥飞学号：201620212摘要绝缘电阻测试是电气设备安全要求测试中的一项重要指标，也是有效判断绝缘体是否完整以及绝缘体表面是否被污染的主要参数之一，通过测量电气设备的绝缘电阻值可以及时检测出设备普遍受潮、局部严重受潮和贯穿性等存在的缺陷。本文将高频高压开关稳压电源和单片机微控制器引入到绝缘电阻测试系统中，实现测量的自动化、数字化和宽量程，满足电气设备测量中对绝缘电阻测量技术的需要。结合绝缘电阻测量中需要高电压，弱电流等特点，通过分析在绝缘电阻测量中误差的产生原因

2、，决定以单片机作为本系统的核心，使用加压测流法的测量方案。单片机主要完成数据采集和处理经过转换后的数字量信号，并且完成了液晶显示等功能。而加压测流部分采用单端反激式的DC/DC变换器和多阶倍压整流电路相结合的方式，可根据设定值将交流电和15V直流供电电压经过变压整流输出四个不同档位的高压源。文中，详细分析了高压电源设计模块的工作原理、电气设计和结构设计中应该注意的问题和相应的解决措施。在随后的电阻分压电路中，将标准分压电阻与被测绝缘电阻进行串联，高压通过标准分压电阻和被测电阻后产生分压信号。信号采

3、集模块对标准电阻上所产生分压信号进行信号采集和A/D转换。将最后所测量的数字分压信号送至单片机处理，单片机根据分压信号计算出被测电阻的绝缘电阻值并通过LCD显示。关键词：绝缘电阻，单端反激式变压器，单片机，测试装置第一章引言随着科学技术的不断发展，电力电子设备的绝缘性能在设备正常运行中起到非常重要的作用，减少因为电气设备的绝缘性降低而造成的损失，将会给工农业生产带来最大的经济利益。绝缘电阻被定义为用绝缘材料隔开的两个导体之间，在规定的条件下所呈现的电阻，即加在与绝缘体或试样相接触的两个电极之间的直

4、流电压除以通过两电极的总电流所得的商。绝缘电阻是电气设备、电缆及输电线路的重要技术指标，是保证其正常运行的重要前提。为了避免因绝缘材料由于发热、受潮、机械损伤、污染及老化等原因而造成漏电或短路事故的发生，必须及时和定期地测量电气设备及电力线路的绝缘电阻，以推测其绝缘性能是否满足使用要求，防患于未然。通过对电气设备的绝缘电阻测试，可以对其绝缘性能有个充分了解：（1）检测绝缘结构体和绝缘材料的特性。通过测量可以检测出某种绝缘材料或是绝缘结构体的绝缘性能，以便在以后的生产过程中正确选材。（2）对电器产品

5、的绝缘性能进行评估，有效判别出厂家生产的电器产品是否符合绝缘性能的要求。（3）及时了解电气设备的绝缘性能，尤其是对正在工作使用时期的绝缘设备的检测。通过检测及时的了解其绝缘性能的好坏，避免不必要的事故发生。（4）绝缘设备耐压性能测试。通常在进行耐压试验之前，都要对被检设备进行一次绝缘电阻测量。只有测量结果符合耐压测试要求的设备才能继续进行耐压试验，否则电气设备在测试时就会产生比较大电流而导致设备被击穿。由上可知，对于设备的绝缘性能的测试可以有效、直观的反映出其绝缘程度。通过对测量数据的分析，可以发

6、现绝缘物的老化和磨损程度，是否受潮，工作环境是否合适等缺陷。所以，绝缘电阻测试是电气设备安检测试中不可或缺的一项重要的检验项目。第二章系统总体结构本系统是将单片机控制和高频高压开关稳压电源有效的结合为一体，实现了绝缘电阻测试的完全自动化和智能化。大大的降低的操作人员的工作量。所要实现的主要功能和性能如下：利用脉冲控制开关稳压电源，实现500V、1000V、2000V和5000V四组电压输出档位。并在高压作用时实现过压，欠压和过流保护；标准分压电阻档位间自动切换功能。根据测量时不同被检电阻值的大小，

7、自动实现分压电阻间档位的切换，使分压信号达到测量围；将测量的有效数据进行现场存储，方便在以后进行数据回查和数据对比；实现系统的人机界面功能，信号采集电路和系统抗干扰处理。不同电压档位之间切换要安全可靠；系统电源电路供电方式为交流220V和直流+15V两种；被测对象的绝缘电阻值最大为3.3GΩ；测量误差小于5%。本文所设计的绝缘电阻测试装置采用单片机作为中央控制单元，使用交流220V和直流+15V两种供电方式。置高压发生器产生测量所需要电压，然后由采样电路进行信号采集，通过相应的取样电路后进行A/D

8、转换，最后由单片机进行数据处理，将处理结果现场通过显示器回放。其系统结构如图2-1所示：图2-1系统原理结构图根据本系统的功能特性和作用，可将本系统划分为四大部分：（1）高频高压开关稳压电源：由于本系统的工作功率小、测量电压高、外观小等特点，变换器采用的是单端反激式的拓扑结构。四档高压输出分别线性对应着四档基准电压。单片机根据用户需要，在四档基准电压之间进行切换，进而保证高压模块输出与基准电压对应高压直流电流源。对输出的电流、电压信号及时采样，形成电压反馈控制。图2-2为高频高压开