全自动体电阻率表面电阻测试仪

发布时间：2023年06月

全自动体电阻率表面电阻测试仪主要技术参数

全自动体电阻率表面电阻测试仪—绝缘电阻测试方法的比较

1、绝缘电阻是反映电线电缆产品绝缘特性的主要指标，它 反映了线缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小，与绝缘的 介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在 着极为密切的关系。产品的绝缘电阻主要取决于所选用的 绝缘材料，但工艺水平对绝缘电阻的影响很大，因此测定绝 缘电阻是监督材料质量和工艺水平的一种方法。测定绝缘 电阻可以发现工艺的缺陷，同时也是研究绝缘材料的品质和 特性，研究绝缘结构以及产品在各种运行条件下的使用性能 等各方面的重要手段，对于已投入运行的产品绝缘电阻是判 断产品品质变化的重要依据之一。

在电线／电缆产品中，线问的绝缘电阻值只有在一定的 范围内，才能保证电线／电缆正常的工作。由于各电线／电缆 工作的环境各不相同，绝缘电阻阻值也不尽相同，因而其测 试方法的选择也不尽相同，因此对电线／电缆产品的绝缘电 阻的测试方法进行分析研究为各种适用范围的绝缘电阻测 试仪的设计有一定的参考意义。

2绝缘电阻测试的方法

当前绝缘电阻测试的方法主要是“加高压、测漏流”。具 体归纳起来主要有以下几种：串联法测绝缘电阻、并联法测 绝缘电阻、电压比法测绝缘电阻、电桥法测绝缘电阻、充放电 法测绝缘电阻。下面加以详细介绍。

2．1 串联法测绝缘电阻 串联法测绝缘电阻，顾名思义，是将绝缘电阻和测量电 阻串联的方法来对测量电阻进行电压测试以计算出绝缘电 阻阻值的方法。如下图l所示

图中U₀为测试电源电压，R_S为电源内阻，R_X为绝缘电阻，R₁为限流电阻，R₂为测量电阻，U_i为待测电压，R_L和C_L组成低 通滤波输出。由于R₁,U₀,R₂已知，所以只要求得R_X和U_i即可计算出所要测的绝缘电阻值。U_i可以通过电压测量得 到，而R_S可以通过实验得方法确定。

2．2并联法测绝缘电阻

并联法测绝缘电阻原理,如图2所示：

图中U₀为测试电源电压，R_S为电源内阻，R_X为绝缘电 阻，R₁为限流电阻，R₂为测量电阻，U_i为待测电压，R_L和C_L组成低通滤波输出。其绝缘电阻值求取公式推导为：

其中R₁和R₂为已知标准电阻，故只须测得U_i和R_S就可以 求得R_X。

2.3 电压比较法测绝缘电阻

电压比较法原理,如图3所示：

图中符号含义如下：U₀：测试电源电压；U_REF．已知的参考电 压；U_i：待测电压；R_x：待测的绝缘电阻；R₁：高阻值的标准电 阻；R₂：可调精密电阻；R₃：已知的阻值较低的标准电阻。

由图3可以得到关系式：

由于R_A、R_B、R_N的值已知，可知，R_x只和V_REF/V／V_IN有 关，只要求出V_REF/V／V_IN即可求出吃。

2．4电桥法测绝缘电阻

2．4．1全桥法测绝缘电阻

全桥法测绝缘电阻原理如图4所示，全桥法在原理和 形态上都和比较法十分雷同，它们不同的地方就是R_D的使 用，R_D是一个数控电位计。在比较法中，如果绝缘电阻阻值 过大或过小，则‰就会偏大或偏小，超出A／D的测量茸程 或超出A／D的分辨率。这种情况下可以采用在A／D输入通 道之前接入程控放大器，fH这种做法对放大器的要求十分严 格，因为如果放大器的性能不好，不但不能提高测量精度，反 而会降低测量精度。『flj在电桥法中采用数控电阻后，可以通 过调整数控电阻的阻值使总是在A／D的合适测量范围内进 行测量，原理如下：

其中n为数控电阻的第n个抽头，r1为其数控电阻每一 级电阻的阻值。在编程过程中只要测量出U_R、U_D以及推出 n的大小，其他值已知，就可以计算出绝缘电阻的大小。

2．4．2半桥法测绝缘电阻

由于变电站的输出母线是悬浮的，因此允许有一侧接地 或者是绝缘电阻同时降低，我们同时需要知道正、负线线对 地的绝缘电阻。在经典的电桥法当中，当正、负线对地的绝 缘电阻同时下降时，电桥仍然保持平衡，不能得出各自的绝 缘电阻值，对此，文献[5]给出了一种比较简单的电桥法，即 半桥法测绝缘电阻。其原理如图5所示：

图中，XJJ为一继电器，其中5点和2点为线包接线点， 1，6点相通为接入点，3点为常开点，4点为常闭点。V_IN是控 制母线的工作电压，R_X1、R_X2分别是正、负母线对地的绝缘电阻。设继电器在常开点时采样的到电压U_AD的值为U_AD1。，，继电器动作后在常闭点时采样到的电压U_AD的值为U_AD2，根据图5中的电路叮列出电路方程如下：

已知采样电阻R₀、R₁，控制母线工作电路V_IN也可求出，这样 只要通过采样芯片内部的12位AD转换并计算出U_AD1、U_AD2的大小就町以直接按照公式求出绝缘电阻R_X1、R_X2正的值。

2．5电容充放电法测绝缘电阻

电容充放电法原理如图6所示。

图中R_S为测试电源内阻，R_X为绝缘电阻，C为充电电 容，Q为冲击检流计。将绝缘电阻R_X和一电解电容器c串 联，由于电源内阻和绝缘电阻并联，电源内阻远小于绝缘电 阻，故可忽略不计。先用电压为U₀的直流电源经过绝缘电阻对电容器充电，经过适当时间t₁后，将电容器上所充电量 经冲击榆流计放电。根据已知的充电时间，电源电压和所测得的电量即可算出绝缘电阻。当开关合向1时，直流电压U₀开始向未充过电的电容c充电，对于此充电回路，设任一时 刻电容器c上的电量为Q，电压为U_C，则有：

所以任一时刻t电容器两端的U_C=CU(1-e^(-t/RXC))，经过 t₁秒后，电容器上所储电量等于Q，当绝缘电阻很大，C为定值，在不太长的充电时间t₁内，Uc<＜U，充电电流几乎不， 变，近似值为i=U/R_x，则电容器所储电量为Q与t₁成正比，即 Q=U/ R_x t₁。所以，被测电阻R_x=U/Q t₁。Q值可用冲击检流计测量，其方法是：将开关J_k倒向2，读出冲击检流计的第一次最大偏转α_m。，则电容器所储的电量为Q=C_qα_m。式中C_q一冲击 检流计的电量冲击常数。将该式代入R_x的表达式中，则可求出待测电阻：

3 绝缘电阻测试方法的比较及适用范围分析

串联法的特点是原理简单,可靠实用。U_i随着R_x的增大而减小，当R_x非常大时，U_i会变得非常小，当电压小到一定程度时，电压测最将变得比较困难，如果为了保证U_i的值 为可测，则R_x会变得非常小，对精密电阻的要求就过高而不能满足，所以这种种方法只能测得一定上限值的绝缘电阻,具体数值则由以上参数共同决定。

并联法不适合测量值较小的绝缘电阻值。由关系式(2) 可以看出，测试中R_S的计算值与R_X有很大关系，所以R_S的求取对测试精度十分蕈要，如果R_S为一定值，则用实验的方 法加以修正就町以得到正确的关系式，但如果R_S为一变量 则需要求得它和R_X的关系才能得到正确的关系式。另外从 电路图町以看出，当R_X越小时，U_i越小，到超过测量的合适 范围时所测绝缘电阻值就会有较大误差，所以此法不适合测 比较小的绝缘电阻。

电压比较法的优点是可以不用求得R_S，只须求得V_REF和V_IN。即可。但V_REF和V_IN。的值仍受R_S影响，如果R_S较小， 其影响可以忽略不计。V_REF为一个设定值，所以每次测量时只需测量V_IN即可。但Rs对系统的影响比较大超过误差允许范围时，就需要每次对V_REF和V_IN都进行测量，这样电压测量工作量增加了一倍。

电桥法中，主要的误差来源为A／D转换器带来的误差。 当绝缘电阻值过大或过小时，则V_IN就会偏大或偏小，选用一 般的A／D转换器，V_IN就可能超出A／D的测量量程或超出A／D的分辨率，导致较大的误差。选择好的A／D转换器，则会 导致整个系统成本的上升。在一些对精度要求比较高的测 量场所，同时对成本的考虑相对少的时候，可以选用高精度 的A／D转换器，采用电桥法进行绝缘电阻测试，可以达到较 高的精度。

半桥法测绝缘电阻原理复杂，但容易实现自动化，并且 可以同时对架窄电线正、负母线的绝缘电阻进行测试，同时 还可以解决正、负母线绝缘电阻同时降低给测试带来的问 题，可以广泛的应用于架空电线的绝缘电阻测试当中。

充放电法的优点是电源内阻对测试影响十分微弱，可以忽略不计。由式(6)可以看出，当R_S较大时，只要提高测试 电压u即可，因而充放电法可以测量较大电阻值的绝缘电阻 值。其缺点是抗干扰性比较差，需要采取隔离和屏蔽措施才 能进行测鼍，而且若测试点存在电容或存在较大的分布电容 时会导致较大的误差。

由以上分析可以得出各种测试方法的特点及优缺点如 表1所示。

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