耐压测试仪

耐压测试仪，根据其作用可称为电气绝缘强度试验仪、介质强度测试仪等。其工作原理是：把一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上，持续一段规定的时间，加在上面的电压就只会产生很小的漏电流，则绝缘性较好。程控电源模块、信号采集调理模块和计算机控制系统三个模块组成测试系统。选择耐压仪的2个指标：输出电压值及报警电流值的数值。

公司名称

耐压测试仪

别 名

电气绝缘强度试验仪

组 成

升压、控制、显示部分

指 标

输出电压值及报警电流值

概述

耐压测试仪，又叫电气绝缘强度试验仪，或叫介质强度测试仪，也有称介质击穿装置、绝缘强度测试仪、高压实验仪、高压击穿装置、耐压试验仪等。将一规定交流或直流高压施加在电器带电部分和非带电部分（一般为外壳）之间以检查电器的绝缘材料所能承受耐压能力的试验。电器在长期工作中，不仅要承受额定工作电压的作用，还要承受操作过程中引起短时间的高于额定工作电压的过电压作用（过电压值可能会高于额定工作电压值的好几倍）。在这些电压的作用下，电气绝缘材料的内部结构将发生变化。当过电压强度达到某一定值时，就会使材料的绝缘击穿，电器将不能正常运行，操作者就可能触电，危及人身安全。电气安全主要测试指标包括交/直流耐压、绝缘电阻、泄漏电流、接地电阻等。交/直流耐压试验用于检验产品在实际工作状态下的电气安全性能，是检验设备电气安全性能的重要指标之一。目前市场上所见的耐压测试仪采用GB4706（等同IEC1010）标准，使用较多的是台式结构的单项测试指标测试仪器，不能满足用户需要多指标综合测试的需求；而且目前市场上的耐压测试仪多采用的是传统的测试方法，测试精度不高，采用的技术和主要性能指标与国外水平有一定的差距，不能*目前发展的电气安全性能测试工作的需要。因此研究符合新的采用技术和具有更好性能指标的耐压测试系统具有重要意义。

耐压测试仪主要用于聚乙烯绝缘的电力电缆的耐压测试，也可用于大型电力变压器的绝缘耐压测试。耐压测试仪采用超低频高压测试电力电缆的耐压是一种新的方法。

基本原理

耐压测试是指对各种电器装置、绝缘材料和绝缘结构的耐受电压能力进行的测试。在不破坏绝缘材料性能的情况下，对绝缘材料或绝缘结构施加高电压的过程称为耐压试验。一般来讲，耐压测试主要目的是检查绝缘耐受工作电压或过电压的能力，进而检验产品设备的绝缘性能是否符合安全标准。

耐压测试的基本原理：把一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上，并持续一段规定的时间，如果其间的绝缘性足够好，加在上面的电压就只会产生很小的漏电流。如果一个被测设备绝缘体在规定的时间内，其漏电电流保持在规定的范围内，就可以确定这个被测设备可以在正常的运行条件下安全运行。进行耐压测试时，技术规格不同被测试品，测量标准也就不同。对一般被测设备，耐压测试是测量火线与机壳之间的漏电流值，基本规定是：以两倍于被测物的工作电压再加1000V作为测试的标准电压。部分产品的测试电压可能高于这一规定值。按照IEC61010的规定，测试电压必须在5s内逐渐地上升到所要求的试验电压值（例如5kV等），保证试验电压值稳定加在被测绝缘体上不少于5s，此时所测回路的漏电流值与标准规定的泄漏电流阈值相比较，就可以判断被测产品的绝缘性能是否符合标准。测试结束后，试验电压必须在规定的时间内逐渐地降至零。

结构组成

升压部分

调压变压器、升压变压器及升压部分电源接通及切断开关组成。

220V电压通过接通，切断开关加到调压变压器上调压变压器输出连接升压变压器。用户只需调节调压器就可以控制升压变压器的输出电压。

控制部分

电流取样，时间电路、报警电路组成。控制部分当收到启动信号，仪器立即在接通升压部分电源。当收到被测回路电流超过设定值及发出声光报警立即切断升压回路电源。当收到复位或者时间到信号后切断升压回路电源。

显示电路

显示器显示升压变压器输出电压值。显示由电流取样部分的电流值，及时间电路的时间值一般为。

程控耐压仪

以上是传统的耐电压试验仪的结构组成。随着电子技术及单片，计算机技术飞速发展；程控耐压测试仪这几年也发展很快，程控耐压仪与传统的耐压仪不同之处主要是升压部分。程控耐压仪高压升压不是通过市电由调压器来调节，而是通过单片计算机控制产生一个50Hz或60Hz的正弦波信号再通过功率放大电路进行放大升压，输出电压值也由单片计算机进行控制，其它部分原理与传统耐压仪差别不大。

（1）　电源开关　 （2）　电源插座

（3）　高压舱 （4）　安全开关

（5）　安全接地 （6） 3A保险

（7）　显示屏 （8）　设置盘

（9）　指示灯 （10） 键盘

（11） 打印机

系统设计

测试系统有三大模块：程控电源模块、信号采集调理模块和计算机控制系统。

程控电源模块

由输出位0V~140V的程控电源和高压变压器构成，在单片机ADCm842控制下程控电源输出电压经变压器升压可以得到设定的输出电压值。

模块设计

由于在实际的耐压测试中，对不同产品可能要求施加不同的测试电压，这就要求耐压测试系统输出测试电压是可调的。PWM(Pulse Width Modulation)是控制逆变电源以实现可调电压的输出的主要方法之一。PWM控制的理论基础建立在采样控制理论的一个重要结论上，即：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM波形就是把正弦波用等幅不等宽的脉冲代替，脉冲中点与正弦等分中点重合，且与相对应的正弦面积相等，各脉冲的宽度按正弦规律变化。SPWM波的产生有很多方法，可以由集成芯片或通用电路组合产生，也可以由单片机产生。本系统采用单片机ATMEGA16L产生SPWM波，利用单片机ATMEGA16L的内部的累加器和比较器通调节占空比在PC4口输出SPWM波。

程控电压源采用单向220V工频交流电经过桥式整流获得直流电压，经过滤波后为逆变电路提供稳定的直流电。同时由单片机产生的单相SPWM波经过非门产生一路和单片机输出相位互补的SPWM波，这两路互补的SPWM波分别经过单稳电路和隔离驱动电路后就可以产生两路相位互补的门级触发脉冲序列可以控制的通断。终由IGBT构成的逆变桥输出经低通滤波可得到标准正弦波，正弦电压幅值0V~140V可调。

信号采集调理模块

包括传感器、信号调理电路和过电流保护电路，测试回路漏电流通过传感器进入信号采集和调理电路，在信号采集和调理电路中对漏电流信号进行I/V转换变成满足A/D输入范围的电压信号。过流保护电路在试品或电路故障时启动。

模块设计

耐压测试需要监测的参数是：变压器输出高电压的值和测试回路的漏电流值（如图2）。测试系统中所使用的升压变压器二次绕组有0~5000V和0~5V两路电压输出，当变压器二次绕组高压输出从0V到5000V变化时，变压器二次绕组低压输出从0V到5V之间变化，两路输出之间具有良好的线性关系。测试开始在设定的升压时间间隔内，变压器二次绕组低压侧输出的电压经隔离变压器和信号调理电路后进入单片机ADCm842，单片机ADCm842中的12位ADC以每秒42万次转换速度进行高速A/D转换，A/D转换后的数字量传送给计算机并与计算机设定值相比较，直到输出电压符合设定电压值，我们就认为实际输出测试电压满足了我们设定值的要求。

耐压测试系统漏电流的测试范围是0mA ~20mA，测试开始时，被测设备漏电流通过电流互感器，然后经I/V转换电路将采样电流转换成电压在单片机内进行相应的A/D转换和计算，终得到被测设备在设定电压条件下的泄漏电流值，通过和安全标准规定的泄漏电流值相比较，就可以检验设备耐压测试是否合格。实际测试时，在电流互感器二次侧设计了过流保护电路，当有过流情况出现时，例如被测设备被击穿或者被测设备绝缘缺陷，电源迅速被切断，测试被终止以保护测试系统不被损坏。

常规的信号调理部分采用真有效值的模拟运算，泄漏电流信号的有效值和峰值运算都是由硬件电路完成后输入单片机或计算机的。这种信号调理方式终只能获得泄漏电流信号的峰值或有效值。这种方法不仅精度不高而且损失了频率信息，不能真实的复现泄漏电流的实际波形。本系统采用了高速的A/D转换将交流电压值直接采集进计算机，按照用户要求计算出峰值和有效值，并且画出实时的漏电流波形使用户能直观的监测漏电流情况。计算机还可以进行软件校正，去除漂移、失调造成的误差。按照实际情况还可以采用数字滤波的方式去除高频干扰，这种信号调理方式简化了硬件电路，成本较低，测试精度高，测试稳定性好。由于耐压测试的试验电压较高，为了保证试验的安全性，在测试过程中要保证测试系统机箱外壳良好的接地。

计算机控制系统

单片机ADCm842和计算机构成PC计算机控制系统,控制测试过程电压升降、A/D转换、数据的处理和分析。