專利名稱：便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器的制作方法
技術領域：
本發明屬于電器(電力)設備電工測量與安全領域。 本發明公開了一種〈便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器〉，可以在 線測量電器(電力)設備外殼漏電壓數值。具體說適用于下面幾個方面。
1. 在線測量電器(電力)設備的外殼漏電壓數值。
2. 在線根據電器(電力)設備漏電壓的變化判斷其運行安全程度。
3. 根據本發明方法可以實現電器(電力)設備遠距離監視和自動操作。
4. 根據本發明方法可以測試絕緣材料的絕緣性能和優劣。
背景技術：
任何電器(電力)設備都具備防止漏電的絕緣層。絕緣層的優劣反 映了電器(電力)設備運行中安全程度。如果外殼漏電超過危險值(如 36V以上)時，人體有觸電危險，所以監測漏電壓的變化和危險值是很 重要的。
目前對絕緣層的優劣的監測主要以預防為主。例如1.設計和生產 電器(電力)設備時提高絕緣層耐壓和絕緣等級；2.投入運行前嚴格檢 測絕緣層的優劣，例如搖表法測絕緣阻值，耐壓試驗。上面都是前期提 高安全、防止觸電的措施。
但是電器(電力)設備在運行中對絕緣層的在線監測目前還沒開展 起來。我認為在線檢測電器漏電壓的變化和大小，可以有效的判斷絕緣 層阻值的變化和電器外殼漏電壓值。為了在線檢測電器漏電壓數值，所
4以本發明人公開了一種〈便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器〉，主要是 在線測量電器漏電壓數值，防止人體觸電和分析絕緣材料的性能。
(注后文安全電壓值稱危險電壓值；電器(電力)設備統稱電器。)
發明內容
本發明是根據前發明〈一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電壓 的方法和二步防觸電方案〉(申請號200610042241.8;公開號 CN1851484A.)的原理提出的一種(便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀 器)。
本發明漏電壓在線測量儀器是根據電橋原理見(圖2)， f2表示電器 絕緣電阻，n表示電器外殼(Z)對地電阻，r2和n組成電橋檢測電路。 R2和R,組成電橋設定電路。Va表示檢測漏電壓，Vb表示設定漏電壓， 分別由電橋對角線a電節點和b電節點輸出。
(圖1)是本發明電橋漏電壓在線測量儀器的原理框圖。檢測電路 測量出設備外殼(Z)的漏電壓值Va并由a電節點輸出。設定電路通過 多路分接開關K設定不同的漏電壓設定值Vb并由b電節點輸出。a和b 兩電節點分別經雙二極管同時輸入到比較指示電路，根據指示燈信號證 明電橋平衡，確定電橋a和b對角線漏電壓相同。數字電壓表分別通過 開關K3測定a電節點漏電壓值Va或b電節點設定漏電壓Vb。其中模擬 電路a電節點通過K2與設定電路b電節點比較通過發光二極管指示燈， 驗證本漏電壓測量儀是否工作正常。
下面對電橋漏電壓在線測量儀器根據各電路單元見(圖1)進行分析。 1.測量電路見(圖3)虛框I :由火線L—電器換能器XY—絕緣 層一電器外殼(Z)—開關K2—a電節點一電容d—零地線N。
"VD1VD2—比較指示電路所測電器外殼(Z)相對零地線的電壓即漏電壓Va，由電橋對角線a
電節點輸出到比較指示電路。
2. 設定電路見(圖3)虛框IV:由火線L—電阻R9—可變電位器 R1Q—b電節點一分電阻&、分電阻R2、分電阻R3、分電阻R4、分電阻 R5、分電阻R6—多路分接幵關K—零地線N。
電路通過多路分接開關K與各分電阻Ri R6相連接，通過調擎可變 電位器R1Q，在b電節點分六檔次連續輸出0.34 188.6V的設定漏電壓 值Vb。
3. 比較指示電路見(圖3)虛框III和(圖4)。
由檢測電路輸出a—VD,、 VD2—l比較指示電路
由設定電路輸出b—VD3、 VD4—l比較指示電路
由電橋對角線a電節點輸入Va和電橋對角線b電節點輸入Vb，同時 輸入到比較指示電路，信號經運算放大器后發光二極管燈亮，說明檢測 電壓Va和設定電壓Vb相等。
4. 模擬實驗電路見(圖3)虛框II: 由火線L—電阻Rs—電阻R7—零地線N。
"開關K2—電節點a—虛線in。
電阻Rs和電阻R7分壓后，做模擬漏電壓Va和設定漏電壓Vb同時輸 入到比較指示電路，調節六路分接開關K和調節Ru)指示燈亮，說明本 儀器工作正常。
5. 數字電壓表電路見(圖3)虛框IV: —路由漏電壓Va—開關K3 —開關K4—數字電壓表一零地線N;實現漏電壓直接測量。另一路由漏 電壓Vb—開關K3—開關K4—數字電壓表一零地線N;實現漏電壓間接6.電源電路見(圖3)虛框III和(圖5): 6V、 DC輸出做比較指示 電路的電源，本電源電路是一經驗電路，具有抗電網干擾和濾掉高次諧 波的作用。
本電橋漏電壓測量儀器測量漏電壓有下面兩種方法。
1. 直接測量方法，測量過程中需要讀漏電壓數值時，數字電壓表開 關Kw接通，由a電節點讀出漏電壓數值Va，即電器外殼(Z)相對于 零地的直接讀數。
2. 間接測量方法，測量過程中需要讀漏電壓數值時，數字電壓表開 關&.2接通，由b電節點讀出漏電壓數值Vb，即電器外殼(Z)相對于 零地的間接讀數。
本電橋漏電壓測量儀器有下面三種用途。
1. 測量漏電壓數值，根據測出的讀數，判斷對人體觸電的危險程度。 例如測得36V漏電壓以下為安全，測量36V以上為危險。
2. 根據讀出的漏電壓初值V，然后設定V+AV。在規定的時間內 △V監測的變化數值，如果AV不變或變化很小則說明電器運行安全。 如果AV變化很大，超出規定的范圍，則說明電器運行不安全。
3. 根據被測絕緣層材料的變化率和電器的溫升共同判斷絕緣材料的 劣變程度?？梢愿鶕旅婀?br>
^〈m
R:絕緣材料電阻值；
t:與絕緣電阻變化相對應的時間；
K:根據試驗和經驗確定的常數。
對本電橋漏電壓測量儀器讀數精度的說明
1. 本儀器只做一般漏電壓測量，不做精密測量。
2. 為提高測量精度請采用輸入阻抗大的數字電壓表。3.因電網電壓波動范圍±10%，從安全方面考慮。即讀數略大于實 際為安全，建設測量誤差在0 + 10%范圍內。
本電橋漏電壓測量儀器具有以下優點
1. 本儀器可以在線測量電器外殼漏電壓并讀出數值。
2. 測量電器漏電壓時，不改變設備工況，簡單易行。
3. 可以設定最大漏電壓值和漏電壓變化值，監視電器在一定的工作 時間內漏電壓值的變化、判斷運行是否安全。
4. 可以檢測絕緣材料的絕緣性能和在一定時間內絕緣材料的劣變。
5. 可以實現大范圍連續漏電壓測量。
6. 可以實現電器漏電壓的遠距離測控。
7. 可以通過設定電路保存電器漏電壓的數值。
圖1是本發明漏電壓測量儀器的方框圖； 圖2是本發明漏電壓測量儀器的電橋原理圖； 圖3是本發明漏電壓測.量儀器的線路圖； 圖4是本發明漏電壓測量儀器的比較指示電路圖； 圖5是本發明漏電壓測量儀器的比較指示的電源電路圖； 圖6是使用本發明漏電壓測量儀器測量漏電壓時的輔助測試插座板 的接線圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作詳細介紹。 本設計方案和具體實施符合下面條件
1.本發明方案是根據前發明〈一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電的方法和二步防觸電方案〉(申請號20061004224.8;公開號 CN1851484A.)為原理提出的。
2. 本測量儀器適用于三相四線制中性線接地系統。
3. 本測量儀器適用于220V單相電器和380V三相電器的漏電壓測
4. 本測量儀器可連續測量漏電壓范圍內的任何值，例如本方案中 0.34 188.6V。
5. 本測量儀器對電器安全值的監測，其設定值在0.34 188.6V連 續范圍之間任意設定。
6. 本儀器的電源線中，火線L和地線N必須做出明顯標記，不能搞錯。
7. 本儀器的使用電源和被測電器的電源必須是共同的火線和零地線。
本測量儀器各電路單元組成見(圖1)有檢測電路、設定電路、比 較指示電路、模擬實驗電路、數字電壓表電路、電源電路。 下面對各電路分析說明。
1. 檢測電路見(圖3)虛框I是電橋測量臂。電器絕緣層阻值是電 橋中r2、電器外殼(Z)對地阻值是電橋中ri。電器外殼(Z)的輸出即 測量漏電壓Va。 Ci濾掉電網高次諧波。
元件選擇&選用2X1小型撥動開關，d選用CBB-400V型聚丙
烯電容。
2. 設定電路見(圖3)虛框IV是電橋設定臂。電阻^可調電位器 Ru)共同是電橋中R2。分電阻&、分電阻R2、分電阻R3、分電阻R4、分 電阻R5、分電阻R6分別通過6路分接開關K接零地線N共同組成電橋 中Ri。 b電節點輸出即設定漏電壓Vb。 C2濾掉電網高次諧波。元件選擇R4 R6、 R9選用RJ-1/2W金屬膜電阻，Ru)本發明人選
用的WTH-IMQ-2W合成膜可調電位器，C2選用CBB-400V型聚丙烯電 容，K選用1X6小型分接開關。
3. 比較指示電路見(圖4)是電橋平衡的指示電路。設定橋臂輸出 電壓Vb到雙二極管VD,、 VD2到電阻Ru、 R,3分壓后到隔直電容C3到 運算放大器的負輸入端作為漏電壓設定信號。檢測橋臂輸出電壓Va到雙
二極管VD3、 VD4到電阻R,2、 R44分壓后到隔直電容C4到運算放大器正 輸入端作為檢測漏電壓信號。當檢測漏電壓Va大于設定漏電壓Vb時，
運算放大器輸出正電壓，三極管VT導通R17限流后紅色發光二極管LED
燈亮，表明電橋平衡即測量漏電壓值Va等于或大于設定值Vb。電容Q、
Q隔離直流電源，二極管VD5、 VD6對漏電壓比較值限幅，二極管VD7、 VD8對漏電壓信號大于電源電壓時限幅。
元件選擇VD, VD6選用IN4007型硅整流二極管，VD7 VD9選 用IN4148型硅開關二極管，Ru Rn選用RJ-l/2W金屬膜電阻，C3、 C4 選用CD11-50V鋁電解電容，C5選用CLu型滌倫電容，運算放大器選用 uA741或LM324或LM358, LED選用紅色發光二極管。
4. 模擬實驗電路見(圖3)虛框II，由Rs、 R7分壓(0.44V)做模 擬漏電壓值到開關Kw到a電節點輸入到比較指示電路，調整本儀器使 紅色發光二極管LED燈亮，表明本測量儀器工作正常。
元件選擇R8、 R7選用RJ-1/2W金屬膜電阻，K2選用2X1小型撥 動開關。
5. 電源電路見(圖5)輸入220V AC輸出6V、 DC做比較指示電 路的電源。VD9、 C6、 R18電路抑止電網高次諧波，C7、 R^組成降壓電 源電路，VD1Q、 R2C、 LED (綠)電路整流、限流做電源指示燈，C8、 C9 濾掉電網高次諧波，VS穩壓管6V直流穩壓輸出，C1()、 Cu電源濾波電路。元件選擇VD9 VD12選用IN4007型硅整流二極管，C6 C9選用 CBB-630V聚丙烯電容，C1()、 Cn選用CD11-25V鋁電解電容，R18 R20 選用RJ-1/2W型金屬膜電阻，VS選用6V、 1W穩壓二極管，LED選用綠色發光二級管。6.數字電壓表電路見(圖3)虛框IV由K3組成雙向開關，開關在a 位置時實現直接測量方法，在b位置時實現間接測量方法。K4接通或關 閉數字電壓表。元件選擇可選用220V以下多檔多量程數字電壓表或指示電壓表。下面介紹一種在本測量儀器使用時所需要的輔助測試插座板見(圖 6)接線圖，其中A、 B、 C插座是本測量儀器的電源插座，另一單相插 座接至被測單相電器，另一三相插座接至被測三相電器。注意A、 B、 C 插座與被測電器插座的220V相電壓一致。本測量儀器使用操作過程如下一、單相電源電器的測量過程1. 首先確定被測電器是否工作在三相四線制、中性點接地系統。2. 解除掉被測電器外殼(Z)的零地線。3. 用測電筆測驗本儀器的使用電源插座接線是否符合國家規定左邊 是N零地線，右邊是L火線。4. 開啟電器后，最好用測電筆估測電器外殼(Z)漏電的程度，例 如36V以上或以下，以便測量人員對漏電心中有數和防止觸電。5. 將鍔魚夾或接線端子與被測電器外殼(Z)接觸良好。6. 接通本儀器的電源，綠色指示燈應亮。7. 扭動多路分接開關K使紅色指示燈在亮與不亮之間，然后旋轉 電位器Ru)，進一步調整紅色指示燈在亮與不亮之間，多次實驗后，該位ii置即電器外殼(Z)帶電漏電壓讀數的位置。8. 使用數字電壓表讀出漏電壓數值，接通K4和K3測量a電節點電 壓即直接測量法，測量b電節點電壓即間接測量法。9. 也可將單相電器電源反接，重復上面過程，兩次測量中最大漏電 壓值即所測結果。10. 將測試條件、結果、測量報告通知被測單位。 二、三相電源電器的測量過程三相電器和單相電器測量過程是一樣的，不同之處以對應的A、 B、 C三個單相插座和對應的220V電壓重復三次測量、其中最大漏電壓值即 是該三相電器的漏電壓值。下面實施中應注意的問題1. 本漏電壓在線測量儀只做電器漏電一般測量，被測漏電壓數值隨 電網±10%的波動而變化。2. 在本儀器的實施中，電阻功率選擇可大一些，電阻值盡可能精度 高一些，Ru)可調電位器的滑動點應保持接觸良好。3. 本儀器的設計和使用，按要求做好電源的標誌，例如火線和零地 線不要搞反、搞錯。4. 本儀器的生產和實用中注意符合工藝要求和用電安全。5. 本測量儀器的實用建議根據(圖6)制作輔助測試插座板，方便 測量。
權利要求
1. 一種便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器其特征在于根據前發明(一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電壓的方法和二步防觸電方案>(申請號200610042241.8；公開號CN1851484A.)的電橋漏電壓測量方法是本發明的原理，能夠直接或間接測量電器(電力)設備外殼相對零地線的漏電壓。
2. 根據權利要求l本發明漏電壓測量儀器其特征還在于可以測量任何電器(電力)設備漏電壓的數值，其讀數范圍在使用電源電壓以內， 可以連續讀數。
3. 根據權利要求1權利要求2本發明測量儀器其特征在于包括能夠直接或間接連續讀數的測量電路、設定電路、比較指示電路、數字電壓表電路、模擬實驗電路和電源電路；測量電路輸出電器(電力)設備 外殼漏電壓測量值Va，設定電路輸出漏電壓設定值Vb，根據比較電路指 示燈亮證明漏電壓測量值Va等于設定值Vb，通過數字電壓表電路直接 測量電路a電節點的漏電壓Va，或間接測量設定電路b電節點的漏電壓 Vb，另一功能通過模擬電路設定模擬漏電壓值(如0.44V)驗證本測量 儀器是否工作正常。
4. 根據權利要求3本發明測量儀器的測量電路其特征在于電路由 火線L到換能器XY到絕緣層到電器外殼(Z)到a電節點一路到電容 d到零地線N，另一路到雙二極管VDi、 VD2;電器(電力)設備漏電 壓由電橋a電節點連續輸出測量數值。
5. 根據權利要求3本發明測量儀器的設定電路其特征在于由火線 L到電阻R9到可變電位器R1()至b電節點分別到6個分電阻R" R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別到多路分接開關K到零地線N;由電橋b電節點連續輸 出漏電壓設定數值。
6. 根據權利要求3本發明測量儀器的比較指示電路其特征在于電橋對角線a電節點到雙二極管VD3、 VD4到分壓電阻R12、 Rw至隔直電 容C4到限幅二極管VD5、 VD6到運算放大器正輸入端；電橋對角線b電 節點到雙二極管VDp VD2到分壓電阻Ru、 Rn到隔直電容C3到限幅二 極管VDs、 VD6到運算放大器負輸入端；電節點a和b.的比較信號到運 算放大器放大后通過調試多路分接開關K和可調電位器R1Q以后，紅色 發光二極管LED指示燈亮，說明電橋已平衡，測量漏電壓Va等于設定 漏電壓Vb。
7. 根據權利要求3本發明測量儀器的數字電壓表電路其特征在于 使用220V多檔位多量程數字電壓表，開關K3在1位置時實現直接測量漏電壓Va，在2位置時實現間接測量漏電壓Vb。
8. 根據權利要求3本發明測量儀器的模擬實驗電路其特征在于電 路由火線L到電阻Rs到電節點a到電阻R7到零地線N;電阻Rs、 ^分 壓后做漏電壓模擬值(如0.44V)由電節點a輸入到比較指示電路，調節 多路分接開關K和可調電位器Ru),紅色發光二極管LED燈亮，表明本 儀器工作正常。
9. 根據權利要求3本發明測量儀器的電源電路其特征在于是一經 驗電路VD9、 C6、 R^組成防止振蕩電路，C8、 CV濾掉電網高次諧波。
10. 根據權利要求l、權利要求2、權利要求3、權利要求4、權利 要求5、權利要求6、權利要求7、權利要求8、權利要求9實現的本發 明漏電壓測量儀器可以測量單相電器(電力)設備的漏電壓數值，也可 以測量三相電器(電力)設備的漏電壓數值。
全文摘要
本發明屬于電器(電力)設備電工測量與安全領域中的領先前沿技術。公開了一種<便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器>，組成電路有測量電路、設定電路、比較指示電路、數字電壓表電路、模擬實驗電路和電源電路?？梢栽诰€測量電器(電力)設備外殼漏電壓數值。具體說適用于下面幾個方面。1.在線測量電器(電力)設備的外殼漏電壓數值；2.在線根據電器(電力)設備漏電變化判斷其運行安全程度；3.根據本發明方法可以實現電器(電力)設備遠距離監視和自動操作；4.根據本發明方法可以測試絕緣材料的絕緣性能和優劣。
文檔編號G01R19/165GK101504429SQ20091001466
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者朱玉光 申請人:朱玉光
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
