葛丛梅1 王远荣2
1.哈尔滨理工大学 哈尔滨理工大学 150040 2.辽宁省开原市中医院
0 引 言
绝缘电阻的测量，实际上是绝缘泄漏电流的测量。对于中小型变压器来说，加压一分钟后，泄漏电流基本达到稳定状态；对于大型变压器来说，则需要更长的时间才能稳定。目前，绝缘电阻的测量主要采用数字式兆欧表。变压器绝缘电阻的传统试验方法中，通常采取加压一分钟后读取绝缘电阻或泄漏电流。因此常用R60和I60来发现绝缘中部分或整体受潮、表面脏污和表面留有放电或击穿痕迹的贯通性缺陷。绝缘电阻和泄漏电流与温度有关，温度愈高，绝缘电阻愈小，泄漏电流愈大。
传统试验方法中R60的主要测量误差有：(a)仪表误差；(b)试验接线不统一造成的误差；(c)温度误差；(d)时间误差。
本文提出的微机化测量方法，可实现加压后绝缘电阻变化过程的动态记录，可避免R60的时间误差；通过实时测量变压器油顶层温度，绝缘电阻测量的温度修正在微机内自动完成，可有效地减少温度误差；由软件设定好测量部位的测试顺序，可以避免人工接线不统一造成的误差。因此减少了手工测试工作量，实现绝缘电阻的自动化测量，而且还可以消除传统试验方法的一些误差，提高测量精度。
1 绝缘电阻的测量原理
采用电桥调零法测量外加电压为u时的绝缘电阻，原理电路如图1所示。由图1可以得出待测的绝缘电阻RX为
当RX=0时，若使式(1)中，则要R1、R2、R3和R4组成的电桥平衡，因此
(2)
由式(2)可知，当RX很大时，UX很小，为保证测量精度需对UX信号进行放大。设放大器输出为UXK，放大倍数为K，则式(2)可以写成
(3)
可见，RX的测量值与外加电压u无关。当给定K、R3和R4，并使RX=0时电桥平衡，接入RX后只要测得UREF和UXK，则可由式(3)求得绝缘电阻RX。当然u及R1～R4的数值大小影响UREF和UXK的大小。
2 测量系统框图
微型机可以采用IBM-PC80X86计算机，通过扩展A/D卡、I/O卡及网卡实现信号采集、控制输出及与变压器试验综合管理计算机的网络通讯。测量信号有检测电桥的输出电压UREF和UXK，以及变压器油顶层温度。继电器阵列用以实现检测点的切换及检测电桥量程的变换。其控制由I/O经功率放大驱动继电器承担。
2.1 A/D卡
根据测量要求，可选择AT总线或PCI总线(取决于计算机的总线方式)，带有程控放大(1～256倍)的8通道A/D卡。对A/D转换器的速度要求不高，为保证测量精度可选择12位或8位的A/D转换器。
2.2 I/O卡
可选择光电隔离带有16通道(8bit×2)DO的I/O即可。
2.3 检测电桥
电路分高低两档实现10～100000MΩ绝缘电阻的测量。低档测量范围为10～1000MΩ；高档测量范围为1000～100000MΩ。量袒坏低ü刂萍痰缙鞔サ鉐71、J72、J81和J82完成，其控制电路参见图4。图3中W1和W2分别为低档和高档测量电桥平衡调整电位器。电桥平衡调节方法：短接RX，分别接通低档测量电路和高档测量电路，调节W1和W2，使UX和UREF两输出端电压差不大于0.5mV。为保证测量精度，要求组成桥臂的各电阻和电位器采用精密电阻。
2.4 继电器阵列
继电器阵列的主要功能为控制测量电桥量程切换和检测点切换。继电器选用价格便宜、安装使用方便的固态继电器。变压器绝缘电阻检测点及编号如附表所示。表中HV、MV和LV分别代表变压器的高压绕组、中压绕组和低压绕组。
继电器阵列如图4所示。J1～J8均为双触点继电器，其中J7和J8各触点用于测量电桥的量程切换。功率放大采用7406。
附表 变压器绝缘电阻检测点及编号
序号
检测部位
编号
继电器触点编号
1
HV
MV+LV及接地部件
(1)
(2)
J11
J12
2
MV
HV+LV及接地部件
(3)
(4)
J21
J22
3
LV
HV+MV及接地部件
(5)
(6)
J31
J32
4
HV+LV
MV及接地部件
(7)
(8)
J41
J42
5
HV+MV+LV
接地部件
(9)
(10)
J51
J52
6
铁心
地
(11)
(12)
J61
J62
2.5 温度检测电路
通过实测的变压器油顶层温度，对测量的绝缘电阻折算到标准温度，通常用下列表达式，
Rts=Rt.10α(t-ts) (4)
式中 Rt——温度t时的测量电阻；
Rts——标准温度ts时的绝缘电阻；
α——绝缘的温度系数，油浸变压器α为1/58。
为了测量Rt对应的变压器油顶层油温t，采用图5所示的温度检测电路。温度传感器采用AD590，其测量范围为-55～+150℃，工作电压为+4～+30V，它是一种恒流源式的温度传感器，其零电流输出对应绝对零度。当温度变化1℃时，输出电流变化1μΑ，如果采样电阻选1kΩ，则测量电压变化1mV，因此0℃时，测量电压为273mV。为使0℃时，A/D转换输出值为0，需采用图中放大器CF741所组成的补偿电路，其输出通过调节W2,使0℃时为-273mV,此时测量信号经CF102组成跟随器，输出为273mV，二者之和为0mV，与0℃相对应，达到补偿的目的。TL084用作比例放大器，放大倍数根据测量温度量程上限来确定。如温度上限为100℃，放大倍数选择50倍，即温度为100℃时，放大器输出电压为5V。
图5 温度检测电路
3 软件框图
程序采用C++语言编写。为了避免传统试验方法中试验接线不统一造成的误差，这里按照标准规定的检测顺序，分别接入不同的检测点进行测量，每个检测点采样10点，进行数字滤波处理。测量结果经温度折算后，自动形成试验报告。以变压器铭牌数据作关联，经网络通讯接口，将数据传给试验管理计算机。软件框图如图6所示。
图6 软件框图
参 考 文 献
1 刘耀南，邱昌容.电气绝缘测试技术.北京：机械工业出版社，1994
2 左东广等.多路数字式绝缘电阻测试仪.仪表技术，1998，(4)
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