耐電壓測試儀檢定中的相關(guān)問題及探討

（安陽市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心，河南安陽 455000）

一、概述

耐電壓測試儀是對各種低壓電器設(shè)備，各種電器器具，絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的抗電性能進行檢測和試驗的儀器，屬于安全防護計量器具，應(yīng)該定期進行檢定。現(xiàn)在就檢定中容易出現(xiàn)的問題進行探討。

二、輸出電壓的檢定

輸出電壓是耐電壓測試儀最重要的技術(shù)指標之一，它的準確與否很大程度上決定了耐電壓試驗的結(jié)果和質(zhì)量。在按照JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規(guī)程》檢定過程中，主要存在著檢定點過少，不能很好地滿足實際使用的情況。

規(guī)程JJG795-2004 對全檢量程的規(guī)定是"在40%Um-100%Um 范圍內(nèi),均勻選取檢定點（或最近刻度點）,但不少于四點"，例如在生產(chǎn)現(xiàn)場常用的5kV 量程的耐電壓測試儀，按照規(guī)程只需選取2kV，3kV，4kV，5kV 四個點進行檢定就可以了。但是這與耐電壓測試儀的實際應(yīng)用并不相符。這是因為大部分的電子儀器，電器產(chǎn)品的電源端對地的工頻耐壓試驗要求的試驗電壓是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。這樣，規(guī)程規(guī)定的檢定點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)帶來隱患。

因此建議在實際檢定工作中，要根據(jù)用戶要求或被檢儀器用途，適當增加40%Um 以下的檢測點，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、擊穿報警電流的檢定

檢定耐電壓測試儀的擊穿報警電流時，主要問題是測量結(jié)果重復性較差，測量數(shù)據(jù)變化較大。造成這一現(xiàn)象，有操作方法不當，電流調(diào)節(jié)過快的原因，也有標準器（數(shù)表）本身采樣速度限制的原因。

圖1 電壓隨時間的變化關(guān)系

在JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規(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，就是把耐電壓測試儀的電壓調(diào)節(jié)到規(guī)程要求的范圍，固定不動，然后通過減小電路中的負載電阻使電流由小變大，直至達到耐電壓測試儀的擊穿報警電流。這種方法在JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規(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，同時觀察毫安表上的示值，直至測試儀發(fā)出報警或切斷輸出電壓，此時迅速讀取電流值。重復測量兩次，取其平均值，即為擊穿報警電流實測值。"但在調(diào)節(jié)負載電阻時必須注意平穩(wěn)緩慢進行。如果負載電阻調(diào)節(jié)速度過快，就會產(chǎn)生變化較快的電流，它們的變化關(guān)系符合歐姆定律 。我們知道用來檢定擊穿報警電流的標準器是數(shù)表，任何數(shù)表都有一定的工作周期或采樣速度。一個工作周期內(nèi)數(shù)表要完成準備、復位、取樣、比較、極性判別、量程自動選擇（當有此功能時）、A/D 轉(zhuǎn)換及讀數(shù)機構(gòu)輸出測量結(jié)果、顯示等一系列工作。簡單地說，一個工作周期包括信號采集、信號處理、讀數(shù)顯示三大部分。檢定擊穿報警電流時，當調(diào)節(jié)電流到了預置擊穿報警電流值時，正常的測試儀能夠切斷輸出電壓并發(fā)出報警信號，JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規(guī)程》規(guī)定必須有這項功能。由于報警前電流由小變大，是動態(tài)的，而數(shù)表在 電流斷開之前的那個工作周期，不可能正好完成信號采集、信號處理、讀數(shù)顯示的整個過程。換言之，測試儀切斷輸出的瞬間，數(shù)表可能工作在信號采樣階段也可能工作在信號處理階段，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刻的隨機電流值。如果斷電之前電流變化的幅度較大，數(shù)表多次測量出來的結(jié)果就會相差較大，這就產(chǎn)生了較大的誤差。

另一種測量方法是固定電阻調(diào)節(jié)電壓。JJG795-2004《耐電壓測試儀檢定規(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。采用這種方法會產(chǎn)生更大的變化電流，因為大多數(shù)耐電壓測試儀是由市電通過調(diào)壓器后，再經(jīng)過升壓裝置輸出高壓，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)細度不足。有些數(shù)控的耐電壓測試儀同樣存在著調(diào)節(jié)細度不夠的問題，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)生較大的測量誤差。從調(diào)節(jié)電流的方便程度和調(diào)節(jié)細度來說，固定電壓調(diào)電阻要優(yōu)于固定電阻調(diào)電壓的測量方法。

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

四、電壓持續(xù)時間

耐電壓測試儀檢定規(guī)程明確規(guī)定，測試儀應(yīng)能預置電壓持續(xù)時間，在達到預置的電壓持續(xù)時間時，耐電壓測試儀應(yīng)能自動切斷輸出電壓。并且電壓持續(xù)時間的設(shè)定值與實測值之差不超過實測值的5%。在這一項目的檢定中，存在的主要問題是標準器的計時范圍與被檢測試儀的計時范圍不一致，從而產(chǎn)生較大測量誤差。

目前，許多程控式耐電壓測試儀，可以按照相關(guān)標準要求，在進行交流或直流電壓試驗時，為避免瞬態(tài)跳變，電壓可設(shè)置成在一定時間內(nèi)逐漸上升到規(guī)定值，保持規(guī)定時間，然后再在一定時間內(nèi)逐漸降低到零，即可以設(shè)置試驗電壓的緩升緩降時間。這時進行電壓持續(xù)時間的檢定時，就可以減去這部分上升和下降時間。對于一般的耐電壓測試儀來說，無法設(shè)置試驗電壓的緩升緩降時間，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)進行一次電壓持續(xù)時間的檢定，試驗電壓隨時間的變化關(guān)系如圖1 所示：

圖中，t0 是測試儀輸出電壓啟動的時刻（即測試儀計時開始），t2 是測試儀輸出電壓切斷的時刻（即測試儀計時結(jié)束），t1、t3 分別是標準器（耐電壓測試儀校驗儀）計時開始和結(jié)束的時刻。測試儀的計時范圍是t0 至 t2 時間段，標準器的計時范圍是t1 至t3 段，二者是不一致的，存在著測量誤差，這個誤差屬于系統(tǒng)誤差。因為常見的標準器計時開始和結(jié)束的時刻相應(yīng)的比測試儀計時開始和結(jié)束的時刻都有一個延時，即t1-t0 和t3-t2，理論上，可以通過設(shè)置適當?shù)臉藴势饔嫊r開始和結(jié)束的電壓值，使得這兩個延時值相等，t1-t0=t3-t2，從而有 t2-t0=t3-t1，即測試儀的計時值等于標準器的計時值，系統(tǒng)誤差得到了消除。在實際工作中，從圖1可以判斷，設(shè)置標準器計時電壓值為測試儀的輸出電壓設(shè)定值的一半較為合理，這樣可以使兩個延時值t1-t0 和t3-t2 近似相等，減小由于標準器和測試儀計時不一致造成的測量誤差。

結(jié)語

在耐電壓測試儀的檢定中，輸出電壓、擊穿報警電流、電壓持續(xù)時間都是影響儀器計量性能的主要技術(shù)指標，應(yīng)該妥善處理檢定中出現(xiàn)的有關(guān)問題，確保檢定結(jié)果準確可靠。

[1]全國電磁計量技術(shù)委員會.JJG795－2004 耐電壓測試儀檢定規(guī)程[M].北京:中國計量出版社,2004.