耐電壓測(cè)試儀檢定中的相關(guān)問(wèn)題及探討

（安陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南安陽(yáng) 455000）

一、概述

耐電壓測(cè)試儀是對(duì)各種低壓電器設(shè)備，各種電器器具，絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的抗電性能進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)的儀器，屬于安全防護(hù)計(jì)量器具，應(yīng)該定期進(jìn)行檢定?，F(xiàn)在就檢定中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討。

二、輸出電壓的檢定

輸出電壓是耐電壓測(cè)試儀最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，它的準(zhǔn)確與否很大程度上決定了耐電壓試驗(yàn)的結(jié)果和質(zhì)量。在按照J(rèn)JG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》檢定過(guò)程中，主要存在著檢定點(diǎn)過(guò)少，不能很好地滿足實(shí)際使用的情況。

規(guī)程JJG795-2004 對(duì)全檢量程的規(guī)定是"在40%Um-100%Um 范圍內(nèi),均勻選取檢定點(diǎn)（或最近刻度點(diǎn)）,但不少于四點(diǎn)"，例如在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常用的5kV 量程的耐電壓測(cè)試儀，按照規(guī)程只需選取2kV，3kV，4kV，5kV 四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢定就可以了。但是這與耐電壓測(cè)試儀的實(shí)際應(yīng)用并不相符。這是因?yàn)榇蟛糠值碾娮觾x器，電器產(chǎn)品的電源端對(duì)地的工頻耐壓試驗(yàn)要求的試驗(yàn)電壓是1.5kV，有些電線電纜或絕緣材料也經(jīng)常需要2kV 以下的工頻耐壓試驗(yàn)。這樣，規(guī)程規(guī)定的檢定點(diǎn)不能很好的覆蓋到常用的工作電壓，容易給產(chǎn)品質(zhì)量或安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。

因此建議在實(shí)際檢定工作中，要根據(jù)用戶要求或被檢儀器用途，適當(dāng)增加40%Um 以下的檢測(cè)點(diǎn)，以便為用戶的使用和產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供更加可靠技術(shù)保障。

三、擊穿報(bào)警電流的檢定

檢定耐電壓測(cè)試儀的擊穿報(bào)警電流時(shí)，主要問(wèn)題是測(cè)量結(jié)果重復(fù)性較差，測(cè)量數(shù)據(jù)變化較大。造成這一現(xiàn)象，有操作方法不當(dāng)，電流調(diào)節(jié)過(guò)快的原因，也有標(biāo)準(zhǔn)器（數(shù)表）本身采樣速度限制的原因。

圖1 電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系

在JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》中，介紹了兩種檢定方法：一是固定電壓調(diào)節(jié)電阻，一種是固定電阻調(diào)節(jié)電壓。所謂固定電壓調(diào)節(jié)電阻，就是把耐電壓測(cè)試儀的電壓調(diào)節(jié)到規(guī)程要求的范圍，固定不動(dòng)，然后通過(guò)減小電路中的負(fù)載電阻使電流由小變大，直至達(dá)到耐電壓測(cè)試儀的擊穿報(bào)警電流。這種方法在JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》中表述為"調(diào)整輸出電壓至0.1UH，但不能低于500V。調(diào)節(jié)Ri 的阻值，同時(shí)觀察毫安表上的示值，直至測(cè)試儀發(fā)出報(bào)警或切斷輸出電壓，此時(shí)迅速讀取電流值。重復(fù)測(cè)量?jī)纱?，取其平均值，即為擊穿?bào)警電流實(shí)測(cè)值。"但在調(diào)節(jié)負(fù)載電阻時(shí)必須注意平穩(wěn)緩慢進(jìn)行。如果負(fù)載電阻調(diào)節(jié)速度過(guò)快，就會(huì)產(chǎn)生變化較快的電流，它們的變化關(guān)系符合歐姆定律 。我們知道用來(lái)檢定擊穿報(bào)警電流的標(biāo)準(zhǔn)器是數(shù)表，任何數(shù)表都有一定的工作周期或采樣速度。一個(gè)工作周期內(nèi)數(shù)表要完成準(zhǔn)備、復(fù)位、取樣、比較、極性判別、量程自動(dòng)選擇（當(dāng)有此功能時(shí)）、A/D 轉(zhuǎn)換及讀數(shù)機(jī)構(gòu)輸出測(cè)量結(jié)果、顯示等一系列工作。簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)工作周期包括信號(hào)采集、信號(hào)處理、讀數(shù)顯示三大部分。檢定擊穿報(bào)警電流時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)電流到了預(yù)置擊穿報(bào)警電流值時(shí)，正常的測(cè)試儀能夠切斷輸出電壓并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》規(guī)定必須有這項(xiàng)功能。由于報(bào)警前電流由小變大，是動(dòng)態(tài)的，而數(shù)表在 電流斷開之前的那個(gè)工作周期，不可能正好完成信號(hào)采集、信號(hào)處理、讀數(shù)顯示的整個(gè)過(guò)程。換言之，測(cè)試儀切斷輸出的瞬間，數(shù)表可能工作在信號(hào)采樣階段也可能工作在信號(hào)處理階段，不一定采集到斷電瞬間的電流值，很可能是斷電之前某一時(shí)刻的隨機(jī)電流值。如果斷電之前電流變化的幅度較大，數(shù)表多次測(cè)量出來(lái)的結(jié)果就會(huì)相差較大，這就產(chǎn)生了較大的誤差。

另一種測(cè)量方法是固定電阻調(diào)節(jié)電壓。JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》中規(guī)定，允許使用固定電阻，平穩(wěn)調(diào)節(jié)耐電壓測(cè)試儀的輸出電壓，使電流逐漸增大至電流切斷值的方法。采用這種方法會(huì)產(chǎn)生更大的變化電流，因?yàn)榇蠖鄶?shù)耐電壓測(cè)試儀是由市電通過(guò)調(diào)壓器后，再經(jīng)過(guò)升壓裝置輸出高壓，調(diào)壓器在有限的旋轉(zhuǎn)角度中很難控制角度，所以調(diào)節(jié)細(xì)度不足。有些數(shù)控的耐電壓測(cè)試儀同樣存在著調(diào)節(jié)細(xì)度不夠的問(wèn)題，比如有的是50V 一調(diào)的。這樣就容易產(chǎn)生階躍的變化電流，從而產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。從調(diào)節(jié)電流的方便程度和調(diào)節(jié)細(xì)度來(lái)說(shuō)，固定電壓調(diào)電阻要優(yōu)于固定電阻調(diào)電壓的測(cè)量方法。

總之，要減小電流測(cè)量的誤差，一是要選擇采樣速率較快或工作周期較短的標(biāo)準(zhǔn)器，二是選擇合適的測(cè)量方法，更重要的是，要熟練掌握電流調(diào)節(jié)的操作方法，當(dāng)電流接近于設(shè)定的擊穿報(bào)警電流值時(shí)，要保證調(diào)節(jié)時(shí)足夠緩慢平穩(wěn)。

四、電壓持續(xù)時(shí)間

耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程明確規(guī)定，測(cè)試儀應(yīng)能預(yù)置電壓持續(xù)時(shí)間，在達(dá)到預(yù)置的電壓持續(xù)時(shí)間時(shí)，耐電壓測(cè)試儀應(yīng)能自動(dòng)切斷輸出電壓。并且電壓持續(xù)時(shí)間的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值之差不超過(guò)實(shí)測(cè)值的5%。在這一項(xiàng)目的檢定中，存在的主要問(wèn)題是標(biāo)準(zhǔn)器的計(jì)時(shí)范圍與被檢測(cè)試儀的計(jì)時(shí)范圍不一致，從而產(chǎn)生較大測(cè)量誤差。

目前，許多程控式耐電壓測(cè)試儀，可以按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在進(jìn)行交流或直流電壓試驗(yàn)時(shí)，為避免瞬態(tài)跳變，電壓可設(shè)置成在一定時(shí)間內(nèi)逐漸上升到規(guī)定值，保持規(guī)定時(shí)間，然后再在一定時(shí)間內(nèi)逐漸降低到零，即可以設(shè)置試驗(yàn)電壓的緩升緩降時(shí)間。這時(shí)進(jìn)行電壓持續(xù)時(shí)間的檢定時(shí)，就可以減去這部分上升和下降時(shí)間。對(duì)于一般的耐電壓測(cè)試儀來(lái)說(shuō)，無(wú)法設(shè)置試驗(yàn)電壓的緩升緩降時(shí)間，而輸出電壓從零上升到規(guī)定值和從規(guī)定值降到零，也不是瞬間完成的。假設(shè)進(jìn)行一次電壓持續(xù)時(shí)間的檢定，試驗(yàn)電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1 所示：

圖中，t0 是測(cè)試儀輸出電壓?jiǎn)?dòng)的時(shí)刻（即測(cè)試儀計(jì)時(shí)開始），t2 是測(cè)試儀輸出電壓切斷的時(shí)刻（即測(cè)試儀計(jì)時(shí)結(jié)束），t1、t3 分別是標(biāo)準(zhǔn)器（耐電壓測(cè)試儀校驗(yàn)儀）計(jì)時(shí)開始和結(jié)束的時(shí)刻。測(cè)試儀的計(jì)時(shí)范圍是t0 至 t2 時(shí)間段，標(biāo)準(zhǔn)器的計(jì)時(shí)范圍是t1 至t3 段，二者是不一致的，存在著測(cè)量誤差，這個(gè)誤差屬于系統(tǒng)誤差。因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)器計(jì)時(shí)開始和結(jié)束的時(shí)刻相應(yīng)的比測(cè)試儀計(jì)時(shí)開始和結(jié)束的時(shí)刻都有一個(gè)延時(shí)，即t1-t0 和t3-t2，理論上，可以通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)器計(jì)時(shí)開始和結(jié)束的電壓值，使得這兩個(gè)延時(shí)值相等，t1-t0=t3-t2，從而有 t2-t0=t3-t1，即測(cè)試儀的計(jì)時(shí)值等于標(biāo)準(zhǔn)器的計(jì)時(shí)值，系統(tǒng)誤差得到了消除。在實(shí)際工作中，從圖1可以判斷，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)器計(jì)時(shí)電壓值為測(cè)試儀的輸出電壓設(shè)定值的一半較為合理，這樣可以使兩個(gè)延時(shí)值t1-t0 和t3-t2 近似相等，減小由于標(biāo)準(zhǔn)器和測(cè)試儀計(jì)時(shí)不一致造成的測(cè)量誤差。

結(jié)語(yǔ)

在耐電壓測(cè)試儀的檢定中，輸出電壓、擊穿報(bào)警電流、電壓持續(xù)時(shí)間都是影響儀器計(jì)量性能的主要技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)該妥善處理檢定中出現(xiàn)的有關(guān)問(wèn)題，確保檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

[1]全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJG795－2004 耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2004.