由于高壓兆歐表測(cè)試電源非理想電壓源,內(nèi)阻Ri不同測(cè)量回路串接電阻Rm不同,動(dòng)態(tài)測(cè)量準(zhǔn)確度不同,以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量操作的不合理或失誤等,不同型號(hào)兆歐表對(duì)同一被測(cè)試品的測(cè)量結(jié)果會(huì)存在差異。實(shí)際測(cè)量時(shí),應(yīng)結(jié)合兆歐表絕緣試驗(yàn)條件的特殊性盡量降低可能出現(xiàn)的各種測(cè)量誤差:
1、不同型號(hào)的絕緣表測(cè)量同一試品時(shí),應(yīng)采用相同的電壓等級(jí)和接線方法。例如在測(cè)量電力變壓器高壓繞組絕緣中,當(dāng)繞組引出端始終接兆歐表L端鈕時(shí),就有:E端鈕接低壓繞組和外殼,而G端鈕懸空的直接法;E端鈕接低壓繞組,而G端鈕接外殼的外殼屏蔽法低電位屏蔽、;G端鈕接在高壓繞組套管的表面,而E端鈕先接低壓繞組,然后分別再和外殼相連或不相連的兩種套管屏蔽法高電位屏蔽、。E端鈕接外殼,而G端鈕接低壓繞組等接線方法。不同結(jié)構(gòu)、制式的兆歐表,G端鈕電位不同,G端鈕在套管表面的安放位置也應(yīng)隨之改變。
2、不同型號(hào)兆歐表的量程和示值的刻度方法不同,刻度分辨力不同,測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)不同,都會(huì)引起示值間的差異。為了保證對(duì)電力設(shè)備的準(zhǔn)確測(cè)量,應(yīng)避免選用準(zhǔn)確度低,使用不方便的搖表。
3、試品大多含容性分量,并存在介質(zhì)極化現(xiàn)象,即使測(cè)試條件相同也難以獲得理想的數(shù)據(jù)重復(fù)性。
4、測(cè)量時(shí),絕緣介質(zhì)的溫度和油溫應(yīng)與環(huán)境溫度一致,一般允許相差±5%。
5、應(yīng)在特定時(shí)間段的允許時(shí)間差范圍內(nèi),盡快地讀取測(cè)量值。為使測(cè)量誤差不高于±5%,讀取R60S的時(shí)間允許誤差±3S,而讀取15S的時(shí)間不應(yīng)相差±1S。
6、高壓測(cè)試電源非理想電壓源,重負(fù)荷被測(cè)試品絕緣電阻值小、時(shí),輸出電壓低于其額定值,這將導(dǎo)致單支路直讀測(cè)量法兆歐表測(cè)量準(zhǔn)確度因轉(zhuǎn)換系數(shù)的改變而降低。這種改變因兆歐表測(cè)試電源負(fù)荷特性不同而異。
7、不同動(dòng)態(tài)測(cè)試容量指標(biāo)的兆歐表,試驗(yàn)電壓在試品上及采樣電阻上、的建立過(guò)程與對(duì)試品的充電能力均存在差異,測(cè)量結(jié)果也會(huì)不同,使用低于動(dòng)態(tài)測(cè)試容量指標(biāo)門限值的兆歐表測(cè)量時(shí),由于儀表存在慣性網(wǎng)絡(luò)包括指針式儀表的機(jī)械慣性、導(dǎo)致示值響應(yīng)速度較慢,來(lái)不及正確反映試品實(shí)在絕緣電阻值隨時(shí)間的變化規(guī)律,尤其是在測(cè)試的起始階段,電容充電電流未完全衰減為零,更會(huì)使R15S和吸收比讀測(cè)值產(chǎn)生較大誤差偏小、。
8、試品絕緣介質(zhì)極化狀況與外加試驗(yàn)電壓大小有關(guān)。由于試驗(yàn)電壓不能迅速達(dá)到額定值,或因兆歐表測(cè)試電源負(fù)荷特性不同導(dǎo)致施加于試品上試驗(yàn)電壓的差異,使試品初始極化狀況不同,導(dǎo)致吸收電流不同,使緣電阻測(cè)量的示值不同。
9、國(guó)外某些兆歐表的試驗(yàn)高電壓連續(xù)可調(diào),開機(jī)后先由零調(diào)節(jié)至額定值。兆歐表讀數(shù)起始時(shí)間的不確定性,以及高壓達(dá)到額定值時(shí)間的不確定性,使試品初始極化不同,也將引起示值間的差別。
10、不同兆歐表現(xiàn)場(chǎng)干擾的敏感度和抵御能力不同,對(duì)同一試品的讀測(cè)值會(huì)存在差異。
11、數(shù)據(jù)隨機(jī)起伏的常規(guī)測(cè)量誤差和兆歐表方法誤差不同等引起示值間的差異。
12、介質(zhì)放電不充分是重復(fù)測(cè)量結(jié)果存在差異的重要原因之一。據(jù)試品充電吸收電流與其反向放電電流對(duì)應(yīng)和可逆的特點(diǎn),若需對(duì)同一試品進(jìn)行第二次重復(fù)測(cè)量,第一次測(cè)量結(jié)束后的試品短路放電間歇時(shí)間一般應(yīng)長(zhǎng)于測(cè)量時(shí)間,以放盡所積聚的吸收電荷量,使試品絕緣介質(zhì)充分恢復(fù)到原先無(wú)極化狀態(tài),否則將影響第二次測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。為使被試品上無(wú)剩余電荷,每一次試驗(yàn)前也應(yīng)該將測(cè)量端對(duì)地短路放電,有時(shí)甚至需時(shí)近1小時(shí),并應(yīng)拆除與無(wú)關(guān)設(shè)備間的聯(lián)線??傊辉嚻凡煌瑫r(shí)期的絕緣測(cè)量,應(yīng)采用相同的試驗(yàn)電壓等級(jí)和接線方法,并盡可能使用同一型號(hào)或性能相近的絕緣電阻表,以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可比性。
13、最后還應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)選用動(dòng)態(tài)測(cè)量準(zhǔn)確度較低和高壓測(cè)試電源容量較低的儀表,由于電容充電電流尚未完全衰減為零,以及儀表示值不能準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)跟隨試品視在絕緣電阻值的變化,讀測(cè)R15S阻值偏低,出現(xiàn)較大誤差,導(dǎo)致試品吸收比測(cè)試值虛假偏高,應(yīng)引起測(cè)試人員特別重視。這也可能是各種型號(hào)高壓兆歐表測(cè)量同一試品時(shí)吸收比讀測(cè)值存在差異的主要原因。由此也說(shuō)明吸收比判比指標(biāo)不及極化指數(shù)科學(xué)和客觀。
數(shù)字式一般由直流電壓變換器將電池電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓電作為測(cè)試電壓,這個(gè)測(cè)試電壓施加在被測(cè)物上產(chǎn)生的電流經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值,然后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字編碼,再經(jīng)微處理器計(jì)算處理,由顯示器顯示出相應(yīng)的電阻值。數(shù)字式兆歐表的電路原理框圖如圖所示。
數(shù)字式兆歐表的電路原理框圖
(1)直流電壓變換器。
直流電壓變換器(DC-DC變換器)將電池電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓作為測(cè)試電壓,它是數(shù)字式兆歐表的關(guān)鍵部分,常見有250V、500V、1000V三種測(cè)試電壓(也有2500V、5000V等較高測(cè)試電壓)。數(shù)字式兆歐表一般采用脈寬調(diào)制(PWM)型集成控制器將電池的直流電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào),經(jīng)升壓變壓器轉(zhuǎn)化為高壓脈沖,由倍壓整流(二倍或三倍)平滑成直流高壓測(cè)試電壓,其輸出電壓大小是通過(guò)輸出電壓控制電路調(diào)節(jié)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見的控制器有UC3840、TL494、SG3524等,這類脈寬調(diào)制型控制器是國(guó)際上較為流行的開關(guān)電源集成控制器,它包括開關(guān)穩(wěn)壓器所需的全部控制電路,例如,誤差放大器、振蕩器、脈寬調(diào)制器、脈沖發(fā)生器、開關(guān)管、過(guò)流過(guò)熱保護(hù)等。
(2)電流電壓轉(zhuǎn)換器。
從圖可以看出,電流電壓轉(zhuǎn)換器(I-V轉(zhuǎn)換)由待測(cè)電阻Rx、反饋電阻Rf及運(yùn)算放大器A1組成。它將流經(jīng)被測(cè)絕緣電阻Rx的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。
(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換器及顯示電路。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)是模擬電路與數(shù)字電路連接的紐帶,也是模擬儀表與數(shù)字儀表的重要標(biāo)志。精度不高于1%的數(shù)字式兆歐表通常采用ICL7106(或ICL7107)大規(guī)模,ICL7106是帶LCD顯示(ICL7107為LED顯示)的3?位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,利用其輸入電壓與參考電壓的比值特性可以非常方便地測(cè)得電阻值。
兆歐表的選用,主要是選擇其電壓及測(cè)量范圍,高壓電氣設(shè)備需使用電壓高的兆歐表。
低壓電氣設(shè)備需使用電壓低的兆歐表。
一般選擇原則是:
500伏以下的電氣設(shè)備選用500~1000伏的兆歐表;瓷瓶、母線、刀閘應(yīng)選用2500伏以上的兆歐表。
兆歐表測(cè)量范圍的選擇原則是:
要使測(cè)量范圍適應(yīng)被測(cè)絕緣電阻的數(shù)值免讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生較大的誤差。
如有些兆歐表的讀數(shù)不是從零開始,而是從1兆歐或2兆歐開始。
這種表就不適宜用于測(cè)定處在潮濕環(huán)境中的低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻。
因?yàn)檫@種設(shè)備的絕緣電阻有有可能小于1兆歐,使儀表得不到讀數(shù);
容易誤認(rèn)為絕緣電阻為零,而得出錯(cuò)誤結(jié)論。
用兆歐表測(cè)量絕緣時(shí),為什么規(guī)定搖測(cè)時(shí)間為1分鐘?
用兆歐表測(cè)量絕緣電阻時(shí),一般規(guī)定以搖測(cè)一分鐘后的讀數(shù)為準(zhǔn)備。
因?yàn)樵诮^緣體上加上直流電壓后,流過(guò)絕緣體的電流(吸收電流)將隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸下降。
而絕緣的直流電阻率是根據(jù)穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)電流確定的,并且不同材料的絕緣體,其絕緣吸收電流的衰減時(shí)間也不同。
但是試驗(yàn)證明,絕大多數(shù)材料其絕緣吸收電流經(jīng)過(guò)一分鐘已趨于穩(wěn)定;
所以規(guī)定以加壓一分鐘后的絕緣電阻值來(lái)確定絕緣性能的好壞。