CN221899316U - 一种绝缘油介电强度测试仪校准设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种绝缘油介电强度测试仪校准设备，包括电压传感器模块和硬件电路模块，所述电压传感器模块和硬件电路模块集成于装置外壳；所述电压传感器模块包括电阻式电压传感器。所述硬件电路模块包括依次连接的信号取样电路、滤波与电压跟随电路、真有效值转换电路、模数转换电路、MCU处理单元和显示屏。本实用新型的校准设备体积小巧便携，集成度高，可以直接放置在被校准测试仪上方，与测试仪的高压电极金属杆直接对接即可使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试设备校准技术领域，具体涉及一种绝缘油介电强度测试仪校准设备。
背景技术
目前市面上的绝缘油介电强度测试仪种类繁多，但对于测试仪的检测校准还缺乏相关标准，目前市面上没有适用于绝缘油介电强度测试仪的专用校准设备，且由于其原理结构的特殊，使得采取常规校准方法有一定局限性，常见通用电压测量仪器，首先尺寸、测量范围、阻抗、额定功率等参数不完全适用被校准测试仪，更关键的是其测量方法不能对测试仪高压电极双端输出电压进行测量。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种绝缘油介电强度测试仪校准设备。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种绝缘油介电强度测试仪校准设备，包括电压传感器模块和硬件电路模块，所述电压传感器模块和硬件电路模块集成于装置外壳；
所述电压传感器模块包括电阻式电压传感器，所述电阻式电压传感器包括依次串联的电阻R1、R3和R2，其中R1、R2为高压臂电阻，R3为低压臂电阻，在电阻R3两端并联有气体放电管S；所述电阻R1、R2分别对接被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极的两端；所述硬件电路模块包括信号取样电路、滤波与电压跟随电路、真有效值转换电路、模数转换电路、MCU处理单元；所述低压臂电阻R3的电压输出端连接于信号取样电路；电压传感器模块还包括绝缘外壳和绝缘支架，所述电阻式电压传感器和绝缘支架均设于所述绝缘外壳内，电阻式电压传感器架设于所述绝缘支架上。
进一步地，所述高压臂电阻R1和R2采用玻璃釉膜电阻。
进一步地，电压传感器模块还包括绝缘外壳和绝缘支架，所述电阻式电压传感器和绝缘支架均设于所述绝缘外壳内，电阻式电压传感器架设于所述绝缘支架上；所述绝缘外壳内采用环氧树脂封装，所述电阻式电压传感器的高压臂电阻R1和R2的两端分别连接有铜杆，并且两根的铜杆的一端均伸出绝缘外壳的外部，用于与被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端对接。
更进一步地，所述绝缘外壳采用尼龙材料通过3D打印成型。
进一步地，包括显示屏，所述显示屏采用LCD显示屏。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的校准设备通过电压传感器模块将被校准的绝缘油介电强度测试仪输出的工频高电压信号变换为方便处理的低电压信号，再由硬件电路模块对低电压信号进行处理转换，把电压传感器模块测得的被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端输出的实际电压值显示出来，实现绝缘油介电强度测试仪高压电极两端输出电压的测量。另外，本实用新型的校准设备体积小巧便携，集成度高，可以直接放置在被校准测试仪上方，与测试仪的高压电极金属杆直接对接即可使用。
附图说明
图1为本实用新型实施例中绝缘油介电强度测试仪校准设备的使用状态图；
图2为本实用新型实施例中电阻式电压传感器的电路结构图；
图3为本实用新型实施例中电压传感器模块的整体结构图；
图4为本实用新型实施例中硬件电路模块的原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
本实施例提供一种绝缘油介电强度测试仪校准设备200，采用模块化设计，由电压传感器模块和硬件电路模块等构成，集成于一个装置外壳201。通过电压传感器模块将被校准的绝缘油介电强度测试仪100输出的工频高电压信号变换为方便处理的低电压信号，再由硬件电路模块对低电压信号进行处理转换，把电压传感器模块测得的被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端输出的实际电压值显示出来。本实施例的校准设备体积小巧便携，集成度高，可以放置在被校准测试仪上方，与测试仪的高压电极金属杆101直接对接即可使用，如图1所示。
在本实施例中，所述电压传感器模块包括电阻式电压传感器，所述电阻式电压传感器的电路结构如图2所示，主要由依次串联的电阻R1、R3和R2组成，其中R1、R2为高压臂电阻，R3为低压臂电阻，同时在电阻R3两端并联有气体放电管S，U1与U2分别为绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端的输出电压，U3为低压臂电阻R3的输出电压。气体放电管S的作用是保护二次测量电路，防止出现过电压而产生脉冲电流传入低压臂电阻R3中，且选取气体放电管时，击穿电压应不大于低压臂电阻侧最大允许电压。
在不考虑输入输出阻抗对电压传感器模块的影响下，所述电压传感器模块的二次输出电压可表示为：
因R1+R2＞＞R3，所以电压传感器模块的分压比为：
由绝缘油介电强度测试仪的原理可知，高压电极两端的输出电压U1与U2大小相等，相位相差180度，加载在高压臂电阻两端的电压的差值(U1-U2)与低压臂电阻R3上的电压在幅值上相差k倍。所述电压传感器模块在测量高电压时，被测高电压之差(U1-U2)主要落在高压臂电阻R1与R2上，根据分压原理，从低压臂电阻R3两端获得与高压臂电阻两端的电压差成正比的低电压信号。通过合理设置分压比，可以获得适合后续硬件电路模块处理的电压值。
进一步地，在本实施例中，所述高压臂电阻R1和R2采用玻璃釉膜电阻，其尺寸较小，本体长度只有102mm。在一般大气压力下，空气的介电强度为(3～5)kV/cm。在测量电压时，高压臂电阻单臂最大需要承受40kV交流电压，如果不采取绝缘措施，其表面会发生闪络，也会对周边产生放电。本实施例中，所述高压臂电阻放置在绝缘外壳内，绝缘外壳的体积要求尽可能小，架设在被校准的绝缘油介电强度测试仪上。这就要求高压臂电阻周围采用良好绝缘进行密封，防止电阻表面闪络和对外放电。为了提高本实施例校准设备的绝缘性能并且减小外部因素对电压测量信号的干扰，满足绝缘性能要求是关键和难点。
对于本实施例校准设备，受空间尺寸限制，且外壳不易做成封闭结构。若采用气封或者液封，对工艺要求很高，且易发生漏气或者液体泄露情况导致封装失效，所以采用固体封装的方式。采用固体封装，需要解决的最大问题就是防止封装过程气泡的产生，尽量使封装介质与外壳之间紧密结合。
综合以上，本实施例中，所述电压传感器模块采用环氧树脂进行固体封装。环氧树脂是使用较为广泛的绝缘材料，它具有优良的绝缘性能，表面电阻系数(1～10)×1013Ω，击穿强度(24～28)kV/mm，力学性能好，收缩率和线膨胀系数很小，尺寸稳定不易开裂。
因此，本实施例中的电压传感器模块的整体结构如图3所示，包括绝缘外壳1、电阻式电压传感器2和绝缘支架3，所述电阻式电压传感器2和绝缘支架3均设于所述绝缘外壳1内，电阻式电压传感器2架设于所述绝缘支架3上；所述绝缘外壳1内采用环氧树脂4封装，所述电阻式电压传感器2的高压臂电阻R1和R2的两端分别连接有铜杆5，并且两根的铜杆5的一端均伸出绝缘外壳1的外部，用于与被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端对接。所述绝缘外壳1上开孔用以布置电气走线，连接硬件电路模块。在本实施例中，所述绝缘外壳1采用尼龙材料通过3D打印成型，尼龙材料绝缘性能较好。
由绝缘油介电强度测试仪原理知，其高压电极两端的输出电压分别由两台变压器产生，两电压信号幅值相同，相位相反，两电极间电势差很大，但是电容很小，储存电荷量很少。高压电极两端可以看作一个开路电压很高、内阻很大的电压源。
如图4所示，本实施例中，所述硬件电路模块包括依次连接的信号取样电路、滤波与电压跟随电路、真有效值转换电路、模数转换电路、MCU处理单元和显示屏；所述信号取样电路、滤波与电压跟随电路、真有效值转换电路、模数转换电路、MCU处理单元和显示屏均由系统电源供电。
被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端输出的高电压信号接入电阻式电压传感器的高压臂电阻R1和R2，高电压信号经过低压臂电阻R3变换为低电压信号后输出至硬件电路模块中。在硬件电路模块中，低电压信号首先由信号取样电路转换为单端对地信号，经过滤波与电压跟随电路去除高次谐波，得到的正弦信号；正弦信号进一步经过真有效值转换电路变换为直流电压，然后输入到模数转换电路进行模数转换，最后由MCU处理单元显示在显示屏上。在本实施例中，所述显示屏采用LCD显示屏。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种绝缘油介电强度测试仪校准设备，其特征在于，包括电压传感器模块和硬件电路模块，所述电压传感器模块和硬件电路模块集成于装置外壳；
所述电压传感器模块包括电阻式电压传感器，所述电阻式电压传感器包括依次串联的电阻R1、R3和R2，其中R1、R2为高压臂电阻，R3为低压臂电阻，在电阻R3两端并联有气体放电管S；所述电阻R1、R2分别对接被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极的两端；所述硬件电路模块包括信号取样电路、滤波与电压跟随电路、真有效值转换电路、模数转换电路、MCU处理单元；所述低压臂电阻R3的电压输出端连接于信号取样电路；电压传感器模块还包括绝缘外壳和绝缘支架，所述电阻式电压传感器和绝缘支架均设于所述绝缘外壳内，电阻式电压传感器架设于所述绝缘支架上。
2.根据权利要求1所述的绝缘油介电强度测试仪校准设备，其特征在于，所述高压臂电阻R1和R2采用玻璃釉膜电阻。
3.根据权利要求1所述的绝缘油介电强度测试仪校准设备，其特征在于，所述绝缘外壳内采用环氧树脂封装，所述电阻式电压传感器的高压臂电阻R1和R2的两端分别连接有铜杆，并且两根的铜杆的一端均伸出绝缘外壳的外部，用于与被校准的绝缘油介电强度测试仪的高压电极两端对接。
4.根据权利要求3所述的绝缘油介电强度测试仪校准设备，其特征在于，所述绝缘外壳采用尼龙材料通过3D打印成型。
5.根据权利要求1所述的绝缘油介电强度测试仪校准设备，其特征在于，进一步包括显示屏。
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