【原】学术简报︱电力设备绝缘电阻吸收比的测量新方法，精度高，系统稳定性好

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摘要

五邑大学智能制造学部的研究人员沈剑韬、何益宏，在2019年第8期《电气技术》杂志上撰文指出（论文题目为“一种基于高压高阻电桥的电力变压器绝缘电阻吸收比测量方法”），目前对于绝缘电阻及其吸收比测量问题通常采用绝缘电阻表直接测量，测量结果会受到仪表性能的影响。

为提高绝缘电阻测量精度，在用于高压高阻测量的惠斯通电桥基础上，本文设计一种电力设备绝缘电阻吸收比的测量方案。建立反馈控制系统，利用控制程序动态调节节点电压，实现电桥平衡的自动调节。推导出绝缘电阻吸收比与可调电压源电压的关系，利用Matlab/Simlink建立了测量电路模型，实验结果验证了方法的正确性和可行性。

变压器绝缘电阻测量是常见的一种预防性试验，能够用于判断设备绝缘性能的好坏，可以有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中性缺陷。如：绝缘子破裂、引线靠壳、器身内部有金属接地、绕组围裙严重老化、绝缘油严重受潮等缺陷。

由于绝缘电阻阻值的量级较大，通常达到GΩ量级，同时绝缘电阻两端又会存在寄生电容以及介质极化现象，等效于在待测绝缘电阻两端增加了并联的RC支路，导致测量过程需要持续一定时间，通常需要数分钟电路中电流才能达到稳定值。

而为在更短时间内判别变压器绝缘程度好坏则可以测量绝缘电阻的吸收比，吸收比K指60s测得绝缘电阻的值与15s测得绝缘电阻值的比值。

有关文献均实现了高阻电桥平衡的自动调节，其中有学者利用Labview编写了控制软件，有学者也均用不同方式编写了控制软件，实现了测量系统的自动测量。有学者则讨论了变压器绝缘的相关问题，介绍了绝缘电阻及其吸收比测量常用的方法及存在的问题。

目前对于变压器绝缘电阻及其吸收比的测量主要还是通过兆欧表或绝缘电阻表直接测量，测量结果受仪表自身性能影响较大，会存在较大的误差。例如某型号绝缘电阻测试仪，根据其测量说明，该仪表在5kV测试电压下，待测绝缘电阻值在5MΩ～100GΩ范围内测量误差为5%，100GΩ～1TΩ范围内测量误差为20%，因此相应的绝缘电阻吸收比值自然也会存在一定误差。

本文将相关学者提出的高阻电桥测量模型应用于绝缘电阻及其吸收比的测量，与现有方法相比可以提高测量精度。并且建立了闭环控制系统实现自动测量功能，能够在电容充放电的影响下保持系统的稳定性和测量精度。

图2  绝缘电阻测量原理

图4  控制系统框图

总结

该测量方案将高压高阻电桥测量模型应用于电力变压器绝缘电阻值及绝缘电阻吸收比测量上，设计了基于闭环控制的自动调节系统。与直接用绝缘电阻表测量相比，测量精度更高，受仪表性能影响较小。与直接调节可控电压源的开环调节测量系统相比测量过程更加便利，系统结构较为简单，同时系统在电容充放电的影响下能够较好地保持稳定性，取得了较好地测量效果。