泄漏电流测试仪量值溯源方法的研究

发布时间：2020-04-26 11:34

【摘要】：随着科学技术,特别是现代电子技术的发展,各种各样的电器、电子设备全面进入到社会的各个领域,成为社会文明进步及生活水平提高的标志。泄漏电流是电气设备安全性能的重要指标之一,泄漏电流测量的准确与否关系到每个人的生命安全受到社会的关注。过去,设备标准采用两种技术测量泄漏电流,一是测量保护导体中的实际电流,二是采用一个简单的电阻器——电容器网络(代表人体模型)测量流过电阻器的工频电流。随着电子开关技术被广泛应用于电源系统和设备中,电路中产生了高频谐波电压和高频谐波电流,国际电工委员会发布了IEC60990:1999国内等同转化为GB/T12113-2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》,该标准根据人体对泄漏电流反应分别定义了三种模拟人体阻抗网络,三种网络与泄漏电流的峰值或有效值有关并且随着频率有不同的变化,能够更加科学的反映人体的阻抗特性,新型的泄漏电流测试仪开始采用该网络。由于新网络的结构与早期网络不同,其泄漏电流的计算方法也不相同,因此对于新型泄漏电流测试仪,现有校准方法已经不再适用。在这样的背景下,研究泄漏电流测试仪的校准方法,研制专用校准标准装置,进而保证了测试仪的量值准确可靠,对各类电气设备的质量安全有现实意义。人体阻抗模拟网络是固定在新型泄漏电流测试仪内部部件,不可拆卸,无法对其进行计量校准。本文根据GB/T12113-2003给出的模拟人体阻抗网络,推导出对应的量值计算公式,推导结果与标准给出的传输特性一致,这也验证了推导的准确性。另外,GB/T12113-2003规定的泄漏电流频率高达1MHz,目前我们国内量传的电流频率仅达到100kHz,论文对新型泄漏电流测试仪专用的校准标准装置进行设计,解决了这一关键问题。根据泄漏电流测试仪工作时测量泄漏电流的实际状态,通过宽频电流输出直接评价模拟人体阻抗网络,提出了宽频电流源法对模拟人体阻抗网络进行评价。设计了两只高频分流器,跟中国计量科学研究院合作解决了高频分流器的量值溯源,通过高频分流器解决了宽频电流源法的量值溯源难题。最后,通过与电压源法的比较,可发现两种方法的一致性较好,验证了宽频电流源法的有效性。本文主要工作内容如下:(1)通过对GB/T12113-2003的研究,结合已有的研究成果提出泄漏电流测试仪模拟人体阻抗网络的校准方法,实现测量网络的准确计量。(2)同中国计量院合作,共同制定了解决100kHz～1MHz泄漏电流幅值量值溯源的试验方案。(3)根据提出的宽频电流源法,由参与单位——长沙天恒测控技术有限公司研制了 一台宽频小电流源,实现了DC～1MHz小电流的标准输出。(4)对GB/T12113—2003提供的测量电路进行理论推导,得到输入电流与输出电流的关系,以此为依据,利用宽频小电流源对泄漏电流测试仪的模拟人体阻抗网络进行测量,验证宽频电流源法的可行性。(5)用宽频电压源法和宽频电流源法对同一模拟人体阻抗网络进行测量,通过数据比对得到二者的一致性。
【图文】：

说在邋５００Ｑ邋到邋１５００Ｑ［２３】0逡逑早期设备的泄漏电流要么是直流电流，要么是和设备工作电源频率相同的工逡逑频交流电流，模拟人体阻抗网络比较简单，图２．８是早期普遍使用的模拟人体阻逡逑抗网络，由１．５ｋＱ电阻器和０．１５叶电容器并联构成。逡逑0逡逑0逦逡逑ｌ．５ｋＱ逦０．１５（．ｉＦ逡逑０逦逡逑ｏ逡逑图２．８早期的模拟人体阻抗网络逡逑ＪＪＧ邋８４３－２００７中通用型泄漏电流测试仪采用的测量网络在结构上与图２．８网逡逑络相同。根据ＵＧ邋８４３－２００７的要求，，通用型测试仪的网络特性为：输入电阻逡逑１７５０Ｑ±２５0ａ时间常数２２５呷±１５＃１（）］。图２．８网络的时间常数等于电阻器阻值逡逑和电容器容量的乘积。逡逑但是随着电子技术在２０世纪下半叶的飞速发展，电子开关技术被广泛应用逡逑于电源系统和设备中，因而产生了高频谐波电压和高频谐波电流；电流（尤其是逡逑高频电流）对人体的效应要比早期制定标准时所认为的更为复杂＜２４】，ＧＢ／Ｔ逡逑１２１１３－２００３邋（ＩＥＣ邋６０９９０：１９９９等同采用转化得到）给出了感知电流、反应电流模逡逑拟人体阻抗网络（见图２．９）。逡逑１７逡逑

逦１．０００逦１．００逡逑电灼伤电流测量网络的输出电压和输入电压比的频率响应曲线见图３．４。逡逑电灼伤电流测量网络输出电压和输入电压比的频率响应逡逑＾邋１．２００逡逑１．０００逦逦逦逡逑０．８００邋／逡逑０．６００邋／逡逑０．４００逦Ｊ逡逑０．２００逡逑０．邋０００邋逦，逦１逦逦逦．逦＜逦１逡逑１邋１０邋１００邋１．０００邋１０，邋０００邋１００，０００邋１．０００，０００逡逑ｆ／Ｈｚ逡逑图３．４电灼伤电流测量网络的输出电压和输入电压比的频率响应逡逑３．２．２感知电流、反应电流的测量网络逡逑当电压源在图３．２测量端子Ａ、Ｂ间输入电压时，测量网络的输出电压逡逑ｆ／２与的关系如下：逡逑／？邋／／（／？逦＝邋ｆ邋１邋＋邋Ｒ；ｃｏ＾－Ｃ；邋＋逦ＲｂｃｏＣ，］逡逑ｌ逦Ｗ＇２ｃｏ２Ｃ：逦）逦
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM934.31

【参考文献】

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本文编号：2641455