[發明專利]一種高場強下金屬化膜電容器絕緣電阻測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201110299451.6
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102435852A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李化;林福昌;陳耀紅;李智威;呂霏;章妙;劉德
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于電阻測量領域，具體涉及一種金屬化膜電容器絕緣電阻測量方法及裝置，適用于恒溫、恒濕、高電場強度下大容量電容器絕緣電阻的測量。

背景技術

高場強下的金屬化膜電容器泄漏電流的存在是影響脈沖功率電源系統中儲能電容器性能的重要因素，絕緣電阻是反映泄漏的基本電氣參數。

絕緣電阻是施加于絕緣體上兩個導體之間的直流電壓與流過絕緣體的泄漏電流之比。在一定濕度條件下，對絕緣材料施加直流電壓，在絕緣材料內部和表面將產生以下電流：1)位移電流，即對絕緣材料的幾何電容進行充電的電流；2)吸收電流，即由于絕緣介質的吸收產生的電流；3)泄漏電流，指由于絕緣材料內部或表面的帶電粒子移動產生的傳導電流。泄漏電流一般不隨時間變化而改變，位移電流和吸收電流隨時間延長而衰減。

絕緣體的絕緣電阻由兩部分組成，即體積電阻與表面電阻，絕緣體電阻是體積電阻與表面電阻并聯組成的。在絕緣電阻測量中需要排除表面泄漏電流的影響。因此獲取一定電壓下流經電容器的泄漏電流是測量絕緣電阻的關鍵。

由于金屬化聚丙烯膜電容器的絕緣電阻高達幾百甚至上千兆歐，等效時間常數高達數萬秒甚至數十萬秒，且不同場強下、不同溫度下其絕緣電阻相差巨大。目前常規絕緣電阻測量儀測量金屬化膜電容器絕緣電阻存在測量電壓大小有限、耐壓時間不足和絕緣電阻測量不穩定等問題，無法準確測量電容器的絕緣電阻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高場強下金屬化膜電容器絕緣電阻測量方法及裝置，準確測量不同溫度不同場強下金屬化膜電容器的絕緣電阻。

一種高場強下金屬化膜電容器絕緣電阻測量方法，將電容器置于恒溫恒濕環境下，對電容器串接一兆歐級采樣電阻R_S，再對電容器和采樣電阻施加直流高壓，進入穩態后測量采樣電阻的電壓U_S和直流高壓實際值U₀，計算電容器絕緣電阻R_G為測量采樣電阻電壓U_S所采用的高壓探頭的輸入電阻。

進一步地，還包括用于測量電容器電容的電容測量儀。

進一步地，計算電容器等效絕緣電阻τ＝R_PC(MΩ·μF)，其中C為電容器的電容量；將等效絕緣電阻作為衡量同一批次金屬化膜電容器的參數。

進一步地，還通過導線將電容器表面接地，消除電容器表面電流對絕緣電阻的影響。

進一步地，包括恒溫恒濕箱、與電容器串接的兆歐級采樣電阻、用于對電容器和采樣電阻施加直流高壓的直流高壓耐壓儀、用于測量直流高壓耐壓儀輸出值的直流分壓器以及用于測量采樣電阻電壓的高壓探頭。

進一步地，還包括用于泄放電容器能量的泄能電路。

本發明的技術效果體現在：

本測量方法通過直流高壓下采樣電阻和電容器的分壓比計算出高場強下金屬化膜電容器的絕緣電阻。由于金屬化膜電容器的絕緣電阻與其承受的電壓密切相關，且電容器等效時間常數很長，電容器充電至某一電壓下需要長達數十個小時甚至更長時間，所以準確測量器絕緣電阻需要長期加壓。本發明可以通過長期加壓試驗以獲取其絕緣電阻。

本發明可以準確測量高場強下金屬化膜電容器的絕緣電阻，解決了常規絕緣電阻測量儀輸出電壓大小有限、耐壓時間不足和絕緣電阻測量不穩定等缺點。該測量方法具有試驗方法簡單、測量重復性好等優點，能夠準確測量不同溫度、不同濕度、不同場強下金屬化膜電容器絕緣電阻，解決了長期以來電容器絕緣電阻測量不準確的難題。

附圖說明

圖1為本發明測量方法的示意圖；

圖2為測量回路的等效電路圖。

具體實施方式

下文根據附圖和實例具體說明本發明。

如圖1所示，本發明測量回路包括：直流高壓耐壓儀，用于向被測量設備提供穩定直流高壓；兆歐級采樣電阻(R_S)，用于獲取直流高壓下電容器泄漏電流；直流高壓分壓器，用于測量直流高壓耐壓儀的輸出電壓(U₀)；電容測量儀，用于測量金屬化膜電容器的電容量；高壓探頭，用于測量采樣電阻上的電壓(U_S)。為了消除電容器表面電流對絕緣電阻測量的影響，通過導線將電容器表面接地，將表面電流引入地，防止電容器表面電流流入采樣電阻而產生誤差。圖2給出了測量回路的等效電路圖。