近年來,隨著微型計算機技術的發(fā)展,單片機在自動化儀器儀表中得到越來越廣泛的應用。目前,采用單片機進行控制的變壓器油耐壓測試儀也越來越普及,它基本上實現(xiàn)了絕緣油的自動檢測、自動攪拌、數(shù)據(jù)自動處理、自動打印等功能摒棄了傳統(tǒng)電子線路測量方法的弊端。而且,隨著虛擬儀器技術的發(fā)展,采用機直接控制測量的絕緣油耐壓測試機也己經(jīng)出現(xiàn),但由于種種原因并沒有普及。而以單片機為核心的絕緣油耐壓測試儀在消費市場己經(jīng)出售,用戶也已基本認可。但由于儀器工作在高壓靜電和大電流突變的強電磁干擾環(huán)境下,有些型號儀器在測試過程中出現(xiàn)了單片機死機現(xiàn)象,影響測試工作的正常進行有時雖然能夠顯示測量值,但儀器測試性能不穩(wěn)定,測試數(shù)據(jù)精確度低,可靠性差。以至于有些比較落后的地方傳統(tǒng)測量儀器仍在應用。

而且,近年來,國外廠家各種先進的智能儀表大量進入我國市場,在某些領域國產(chǎn)儀表的生存空間越來越小,在儀表用戶對國產(chǎn)儀表反映的諸多問題中,可靠性不高是其中一個重要問題。鑒于此,我們在設計時考慮到在完成正常功能的同時,還要完善測試系統(tǒng)的抗干擾性和測試數(shù)據(jù)的可靠性等問題。

變壓器油耐壓測試儀是我公司科研技術人員，依據(jù)國家標準GB507-86及行標DL-474•4-92DL/T596-1996的有關規(guī)定，發(fā)揮自身優(yōu)勢，經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗和長期不懈努力，精心研制開發(fā)的高準確度、全數(shù)字化工業(yè)儀器。該機操作簡便，造型美觀大方。由于采用了全自動數(shù)字化微機控制，所以測量精度高、抗干擾能力強、安全可靠。

二、特點

1. 儀器采用大容量單片機控制，工作穩(wěn)定可靠；

2. 儀器內(nèi)設寬范圍看門狗電路杜絕了死機現(xiàn)象；

3. 多種操作選擇，儀器程序設有GB1986、GB2002兩種國家標準方法和自定義操作，能適應不同用戶的多種選擇；

4. 儀器油杯采用特種玻璃一次澆鑄成型，杜絕了漏油等干擾

5. 儀器的高壓端采樣設計讓測試值直接進入A/D轉(zhuǎn)換器，避免了在模擬電路中造成的誤差，使測量結果更加準確；

6. 儀器內(nèi)部具有過流、過壓、短路等保護等功能，并且具有抗干擾能力，電磁兼容性好；

7. 便攜式結構，易于移動，戶內(nèi)外使用均很方便。

三、指標

1. 升壓器容量 1.5 kVA

2. 升壓速度 2.0 kV/s，2.5 kV/s，3.0 kV/s，3.5 kV/s 四檔任選

3. 輸出電壓 0～80 kV(可定制100kV)

4. 測量精度 ±（2%+2字）

5. 電源畸變率 ＜1%

6. 顯示方式 大屏幕液晶漢字顯示

7. 電極間隙 標準2.5 mm

電力行業(yè)標準DL429- 91《電力系統(tǒng)油質(zhì)試驗方法》的規(guī)定:測試絕緣油性能時應將樣品放入帶有特定規(guī)格的測試電極的試驗油杯中,然后施加交流電壓,電壓值由0V升壓到一定電壓,若在升壓期間絕緣油被擊穿,該值通過適當換算得絕緣油的耐壓值[1]。

1　測試絕緣油耐壓時所遇到的問題

(1)油樣不均勻帶來的測試可信度問題。由于絕緣油在長期運行中溶入了一些金屬離子、水分子等雜質(zhì),在注入油杯時又存在一些微小氣泡附著在杯壁和電極的表面。在高壓測試時,由于強電場的作用會引起油樣的不均勻而產(chǎn)生諸如電枝擊穿、放電等一些較為復雜的絕緣擊穿現(xiàn)象。因此,試驗方法規(guī)定對同一杯樣品要測試5次以上,然后取其平均值以保證測試的可信度。

(2)高壓測試中的容升現(xiàn)象。一般絕緣油的耐壓值在1～ 10萬V范圍。即使按試驗電壓力0.55倍擊穿電壓值計算,其電極兩端的真實電壓值也可高達幾萬V,這就產(chǎn)生了高壓測試技術中所說的容升現(xiàn)象,即升壓變壓器次級兩端的電壓值高于初級兩端的電壓乘變比。

(3)擊穿電流的檢測。耐壓測試的對象,事實上是檢測試驗回路中有無出現(xiàn)較大的電流。而升壓變壓器次級的電容效應,顯然使在較高電壓時測試回路中存在較大的充、放電電流,這會給檢測帶來一定困難。

(4)電磁兼容性設計。高壓測試時電磁輻射對外產(chǎn)生較強的電磁干擾,這是電路設計中應考慮的另一個問題。便攜式儀器由于受體積和重量的限制,更要從電路設計和各元件的安裝位置等方面去考慮解決。

(5)電路的保護。絕緣油擊穿后應及時切斷高壓回路,以免試驗油杯中的油質(zhì)發(fā)生明顯變化。因而應對切斷高壓回路的繼電器的觸點進行有效保護,否則極不利于儀器的維護。

2　便攜式絕緣油耐壓測試儀的設計

儀器的基本結構如圖1所示,它由試驗電路、測量和顯示電路以及控制電路三大部分組成。測試電路由調(diào)壓器、升壓器、內(nèi)含試驗電極的油杯以及檢測電流和切斷高壓電路的繼電器組成。測量和顯示電路測量輸入電壓,然后按適當比例將其轉(zhuǎn)換為測量的電壓值,并進行數(shù)碼顯示?？刂齐娐房刂茰p速電機的正、反轉(zhuǎn)以及停轉(zhuǎn),自動完成調(diào)壓器的升壓、降壓和制動。

根據(jù)變壓器油耐壓測試儀的要求,作者針對目前絕緣油測試儀的情況作了如下改進:一是省去了調(diào)壓器和升壓器之間大多采用的隔離度變壓器,這樣可大大減小儀器的重量和體積。為保證安全,在高壓測試罩下加裝微動開關,如高壓測試罩未蓋上,則高壓不被加到測試電極上。二是采用干式變壓器作為升壓變壓器,這較之油浸式變壓器來說,盡管在電磁干擾方面,干式變壓器由于缺少油浸式變壓器的金屬外殼的屏蔽而性能較差外,在重量和體積方面具有明顯優(yōu)勢,而且也免去了絕緣油被污染而給維護帶來的麻煩。三是采用小體積的繼電器而不采用體積較大的接觸器和中間繼電器。