JJF(機械)1040-2020 直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

JB/T4278.1—××××JB/T4278.1—××××PAGEPAGE1中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布2020—XX—XX實施2020—XX—XX發(fā)布直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDCHighVoltageTestsystem（報批稿）JJF（機械）中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布2020—XX—XX實施2020—XX—XX發(fā)布直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDCHighVoltageTestsystem（報批稿）JJF（機械）1040-2020中華人民共和國工業(yè)和信息化部機械計量技術(shù)規(guī)范JJF××××—××××JJF（機械）1040-2020PAGEJJF(機械)1040-2020直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDCHighVoltageTestsystemJJF(機械)1040-2020直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDCHighVoltageTestsystem歸口單位：中國機械工業(yè)聯(lián)合會起草單位：西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司本規(guī)范條文由全國機械汽車專業(yè)計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：郭小妍（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）趙昱（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）任穩(wěn)柱（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）參加起草人：葛震（甘肅電器科學(xué)研究院有限責(zé)任公司）常旖（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）張茜（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）孔珍珍（西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司）

目錄引言 11范圍 22引用文獻 23術(shù)語和計量單位 25計量特性 46校準(zhǔn)條件 57校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 78校準(zhǔn)結(jié)果的表達 109復(fù)校時間間隔 10附錄A： 12附錄B： 14PAGE6PAGE8引言本規(guī)范依據(jù)國家計量技術(shù)規(guī)范JJF1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與標(biāo)示》編制而成。本規(guī)范參照采用了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16927.2-2013《高電壓試驗技術(shù)第2部分測量系統(tǒng)》有關(guān)直流電壓測量的計量性能的規(guī)定。本規(guī)范為首次發(fā)布。直流高電壓測量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于測量直流電壓高于1000V，用于測量直流高電壓的直流電壓測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。2引用文獻JJF1001-2011《通用計量術(shù)語及定義》JJF1071-2010《國家計量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》GB/T16927.1-2011高電壓試驗技術(shù)第1部分：一般定義和試驗要求GB/T16927.2-2013《高電壓試驗技術(shù)第2部分：測量系統(tǒng)》凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改版)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范3.1測量系統(tǒng)Measuringsystems用于進行高電壓測量的整套裝置。用于獲取或計算測量結(jié)果的軟件也是測量系統(tǒng)的一部分。注：測量系統(tǒng)所處的環(huán)境，它與帶電體和接地物體的凈距，周圍有無電場或磁場都可能明顯影響測量結(jié)果及其不確定度。3.2測量系統(tǒng)組件Componentsofameasuringsystem3.2.1分壓器voltagedivider由高壓臂和低壓臂組成的轉(zhuǎn)換裝置。輸入電壓加到整個裝置上，而輸出電壓則取自低壓臂。注：直流分壓器的兩個臂的元件通常是電阻組合而成。3.2.2傳輸系統(tǒng)transmissionsystem將轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號傳遞到測量儀器的一套裝置。注1：傳輸系統(tǒng)一般由帶終端阻抗的同軸電纜組成，還可包括轉(zhuǎn)換裝置與測量儀器之間所連接的衰減器、放大器或其他裝置。注2：傳輸系統(tǒng)可全部或部分地歸入轉(zhuǎn)換裝置和測量儀器中。3.2.3測量儀器measuringinstrument單獨或與輔助設(shè)備組合，用于進行測量的裝置。3.3刻度因數(shù)scalefactor與測量儀器的讀數(shù)相乘便得到整個測量系統(tǒng)的輸入量值的因數(shù)。注1：對不同標(biāo)定測量范圍、不同的頻率范圍或不同的波形，一個測量系統(tǒng)可有多個刻度因數(shù)。注2：直接顯示輸入量值的測量系統(tǒng)，其標(biāo)稱刻度因數(shù)為1。4概述直流高電壓測量系統(tǒng)是用于測量直流高電壓的測量裝置，它可將被測直流高電壓通過轉(zhuǎn)換裝置按一定的比例轉(zhuǎn)換為可以用低壓直流電壓表或峰值電壓表直接測量的直流電壓。因此要求直流分壓器有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的分壓比以及良好的動態(tài)特性。它由直流分壓器、傳輸系統(tǒng)和測量儀器等組成。直流分壓器由高壓臂和低壓臂兩部分組成。高電壓加在高壓臂頂端。低壓臂一端和高壓臂相連，另一端必須接地。輸出信號由高、低壓臂連接經(jīng)匹配阻抗引出，經(jīng)過測量電纜引到顯示儀器。直流分壓器的高壓臂一般是由電阻組成。（還包括有交、直流兩用阻容分壓器，交流、直流、沖擊阻容通用分壓器，均可用于測量直流電壓，原理等同于純電阻分壓器）其原理圖見圖1。圖1直流電壓測量系統(tǒng)原理圖U1--被測直流高電壓；U2--直流高壓測量系統(tǒng)低壓輸出端輸出電壓。為了減少外界的干擾，直流電壓分壓器的低壓輸出端通常使用屏蔽電纜與低壓數(shù)字表或（峰值電壓表）連接，電纜的屏蔽層與芯線間的電容與直流高壓分壓器的低壓臂阻抗并聯(lián)，因此應(yīng)把傳輸電纜視為數(shù)字高壓表或（峰值電壓表）的一部分。5計量特性5.1基本誤差直流電壓測量系統(tǒng)的基本誤差表達式為公式（1）。γ=（1）式中：γ——被校直流電壓測量系統(tǒng)基本誤差；U1——標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)測得的電壓值；U2——被校測量系統(tǒng)測得的電壓值；5.2準(zhǔn)確度等級直流電壓測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級可分為0.5，1.0，2.0，3.0.在10%~100%額定電壓下，每一個準(zhǔn)確度等級對應(yīng)的允許誤差見表1的規(guī)定：表1準(zhǔn)確度等級和允許誤差準(zhǔn)確度等級0.51.02.03.0允許誤差±0.5%±1.0%±2.0%±3.0%對于有多個分壓比的同一直流電壓測量系統(tǒng)，不同分壓比允許有不同的準(zhǔn)確度等級。5.3短時穩(wěn)定性直流電壓測量系統(tǒng)在其技術(shù)條件規(guī)定、保證準(zhǔn)確度的環(huán)境條件內(nèi)，在額定工作電壓下30min內(nèi)，其誤差的變化應(yīng)不大于與其準(zhǔn)確度等級對應(yīng)的誤差限值的1/2。注1：短時穩(wěn)定性試驗應(yīng)包括轉(zhuǎn)換裝置的自熱效應(yīng)。注2：電壓施加時間不能長于標(biāo)定工作時間，但可限制到一個足以達到平衡的時間。如被校直流電壓測量系統(tǒng)技術(shù)條件有預(yù)熱要求時，應(yīng)先預(yù)熱后再按要求進行該項校準(zhǔn)。5.4長期穩(wěn)定性直流電壓測量系統(tǒng)誤差的年變化量應(yīng)不大于其允許誤差的2/3。注：長期穩(wěn)定性通常規(guī)定以一年為周期。5.5線性度試驗適用于被校系統(tǒng)測量范圍超過標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)測量范圍的情況，在高于標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)最高電壓水平至被校系統(tǒng)最高測量電壓的比對區(qū)間內(nèi)，被校系統(tǒng)的基本誤差的變化應(yīng)不超過被校系統(tǒng)允許誤差的1/3。5.6絕緣強度直流電壓測試系統(tǒng)整體應(yīng)能承受1.1倍額定電壓1分鐘的耐壓試驗而無閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。當(dāng)試驗電壓下降到工作電壓范圍內(nèi)時，仍能保持原有準(zhǔn)確度。試驗應(yīng)在系統(tǒng)使用的正負(fù)極性下各進行三次試驗。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1校準(zhǔn)時的環(huán)境溫度：20℃±10℃；相對濕度：35%-80%。6.1.2電源：220V±22V，50Hz±0.5Hz。6.1.3周圍環(huán)境清潔，無腐蝕介質(zhì)，無明顯振源。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1校準(zhǔn)的主要設(shè)備：根據(jù)采用的校準(zhǔn)方法，選擇以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：數(shù)字多用表；標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)分壓器；直流電壓表（測量不準(zhǔn)確度：在±0.2%以內(nèi)）；寬頻帶數(shù)字示波器（頻帶寬100MHz以上，Y軸準(zhǔn)確度優(yōu)于±1%，用于測量直流電壓脈動系數(shù)）；6.2.2校準(zhǔn)用直流電壓測量系統(tǒng)的擴展不確定度（k=2）應(yīng)不超過被校測量系統(tǒng)最大允許誤差的1/3。6.2.3標(biāo)準(zhǔn)分壓器應(yīng)能允許耐受額定直流電壓的最大值。6.2.4對于不同的被校直流電壓測量系統(tǒng)應(yīng)選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)中使用的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級應(yīng)不低于表2的規(guī)定。準(zhǔn)確度等級0.10.20.51.0允許誤差±0.1%±0.2%±0.5%±1.0%表2標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)的要求6.3由外界電磁場影響而引起的誤差，應(yīng)小于被校直流電壓測量系統(tǒng)允許誤差的1/10。6.4被校直流電壓測量系統(tǒng)四周與其高度相等的范圍應(yīng)無其他物體。6.5周圍無影響正常校準(zhǔn)工作的電磁干擾和機械震動。6.6輔助設(shè)備輔助設(shè)備主要是直流高壓發(fā)生器，其技術(shù)條件應(yīng)滿足以下要求：由直流高壓發(fā)生器穩(wěn)定性引起的誤差應(yīng)小于被校直流電壓測量系統(tǒng)允許誤差的1/10。6.7直流高壓發(fā)生器的紋波系數(shù)應(yīng)滿足表3的規(guī)定。表3直流高壓電壓的紋波要求被校直流高電壓測量系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級0.51.0-3.0直流高壓電源紋波（%）0.51.06.8校準(zhǔn)中使用的直流高壓發(fā)生器的電壓調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能保證輸出電壓由接近零值平穩(wěn)連續(xù)地調(diào)到被校直流電壓測量系統(tǒng)的額定電壓。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目直流高電壓測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)項目按表4中的規(guī)定進行。表4校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目需要校準(zhǔn)項目外觀及標(biāo)志檢查+基本誤差+線性度+短時穩(wěn)定性-絕緣強度-注：“+”為需校準(zhǔn)項目，“-”為首次校準(zhǔn)需增加的項目7.2校準(zhǔn)方法7.2.1外觀及標(biāo)志檢查目測方法檢測，直流電壓測量系統(tǒng)外觀應(yīng)完好，各端子標(biāo)志清晰明確，外露件不應(yīng)有松動和機械損傷。應(yīng)有專用的接地端鈕，且有明顯的接地標(biāo)識。直流電壓測量系統(tǒng)銘牌上應(yīng)明確標(biāo)明：產(chǎn)品名稱、型號、制造廠名、出廠日期、出廠編號、準(zhǔn)確度等級、額定電壓等信息。測量系統(tǒng)各個功能及顯示應(yīng)正常，各個開關(guān)和按鍵應(yīng)能正常工作。7.2.2基本誤差的校準(zhǔn)方法基本誤差的校準(zhǔn)采用如圖2所示的直接比較法進行校準(zhǔn)。即同時用標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)和被校準(zhǔn)測量系統(tǒng)測量同一直流高電壓，兩個測量系統(tǒng)同時讀數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)測出實際高壓值U1，被校準(zhǔn)測量系統(tǒng)測出高壓值U2，利用公式（1）計算出被校測量系統(tǒng)的基本誤差。圖2校準(zhǔn)接線示意圖當(dāng)被校準(zhǔn)直流高壓測量系統(tǒng)的測量范圍在標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)的測量范圍內(nèi)時，需在標(biāo)定測量范圍的最小和最大值之間直接與標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)進行比對，同時還應(yīng)在至少3個近乎相等間隔的中間值下進行比對（見圖3），通常校準(zhǔn)選點為被校測量系統(tǒng)的10%，20%，50%，80%，100%額定電壓點。此時不需再進行線性度試驗。標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)范圍標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)范圍標(biāo)定測量范圍電壓圖3在標(biāo)定測量范圍超過標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)測量范圍情況下，應(yīng)根據(jù)圖2線路比對至標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)的最高電壓水平，且應(yīng)保證比對電壓不低于標(biāo)定測量范圍的20%（見圖4），且至少選擇2個校準(zhǔn)點進行校準(zhǔn)，并附加進行線性度試驗。校準(zhǔn)范圍（校準(zhǔn)范圍（a≥2電壓水平）線性度試驗范圍（b≥5-a電壓水平）標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)最高電壓標(biāo)定測量范圍電壓圖47.2.3線性度校準(zhǔn)在標(biāo)定測量范圍超過標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)測量范圍情況下，被校準(zhǔn)的直流高壓測量系統(tǒng)應(yīng)進行線性度試驗，線性度試驗的選點如圖4所示，在標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)的最高電壓水平內(nèi)至少選擇2個，然后，在與標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)比對的最高電壓至被較準(zhǔn)準(zhǔn)測量系統(tǒng)的最高測量電壓之間至少選擇3個測量點，線性度測量見圖4。高于標(biāo)準(zhǔn)器額定電壓時線性度測量采用以下方法：方法一倍壓法用標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表讀取倍壓直流高壓發(fā)生器的第一級倍壓上的直流電壓，如果倍壓直流高壓發(fā)生器的級數(shù)為n，被校準(zhǔn)的直流電壓測量系統(tǒng)讀數(shù)應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)的n倍，從而可以得出被校準(zhǔn)的直流電壓測量系統(tǒng)的測量線性度。方法二組件法如果直流電壓測量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置是由多級分壓器組成，可以用具有不大于1%的擴展不確定度的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)來校核被校準(zhǔn)系統(tǒng)的分壓器的每一節(jié)高壓臂和低壓臂組成的新系統(tǒng)的基本誤差，從而推算整個測量系統(tǒng)的線性度。方法三與認(rèn)可測量系統(tǒng)的比對當(dāng)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)線性度已知時，依據(jù)7.2.3所述步驟，用認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)的輸出可校核其它測量系統(tǒng)的線性度。注：認(rèn)可測量系統(tǒng)為滿足使用要求或技術(shù)指標(biāo)的測量系統(tǒng)。7.3短時穩(wěn)定性對直流電壓測量系統(tǒng)施加額定電壓，在規(guī)定的使用試驗時間或30min，在剛剛達到最大電壓時，立即測量電壓并計算誤差.當(dāng)電壓達到規(guī)定的時間時,并在電壓降低前立即重復(fù)測量電壓并計算誤差,其兩次測量的誤差變化應(yīng)不大于與其準(zhǔn)確度等級對應(yīng)的允許誤差的1/2。7.4長期穩(wěn)定性試驗比較直流高壓測量系統(tǒng)誤差的年變化量,應(yīng)不大于其允許誤差的2/3。7.5絕緣強度試驗對直流高壓測試系統(tǒng)整體施加1.1倍額定電壓1分鐘的耐壓試驗,無閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。當(dāng)試驗電壓下壓范圍內(nèi)時降到工作電，仍能保持原有準(zhǔn)確度。耐受試驗的試驗程序見GB/T16927.1。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達經(jīng)校準(zhǔn)后應(yīng)出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書由封面和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)內(nèi)頁組成，封面由校準(zhǔn)機構(gòu)確定統(tǒng)一格式，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)按附錄A、附錄B要求，并可根據(jù)直流電壓測量系統(tǒng)的情況進行填寫。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息：a) 標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”或“校準(zhǔn)報告”；b) 實驗室名稱和地址；c) 如果不在實驗室內(nèi)進行校準(zhǔn)時，需說明進行校準(zhǔn)的地點；d) 證書和報告的唯一標(biāo)識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；e) 送檢單位的名稱和地址；f) 被校對象的描述和明確標(biāo)識；g) 進行校準(zhǔn)的日期，應(yīng)說明被校對象的接收日期；h) 如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性以及應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對抽樣程序進行說明；i) 本校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；j) 本次校準(zhǔn)所用的測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源有效性說明；k) 校準(zhǔn)環(huán)境描述；l) 校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明；m) 校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識；n) 校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；o）未經(jīng)實驗室書面授權(quán)，不得部分復(fù)印證書或報告的聲明。9復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。直流電壓測量系統(tǒng)在修理或調(diào)整后，應(yīng)經(jīng)校準(zhǔn)才能使用。附錄A：校準(zhǔn)原始記錄格式委托單位：委托單位地址：儀器名稱：型號規(guī)格：出廠編號：制造單位：不確定度/準(zhǔn)確度等級/允許誤差：校準(zhǔn)地點：環(huán)境溫度：相對濕度：校準(zhǔn)日期：校準(zhǔn)員：核驗員：校準(zhǔn)用主要計量標(biāo)準(zhǔn)器具：儀器名稱型號/出廠編號不確定度/準(zhǔn)確度等級/允許誤差證書編號證書有效期至溯源至A.1、外觀檢查：A.2、基本誤差：直流電壓基本誤差試驗電壓極性：□正極性□負(fù)極性示值（kV）實際值（kV）基本誤差（%）測量不確定度(Urel,k=2)A.3、線性度試驗：直流電壓線性度試驗電壓極性：□正極性□負(fù)極性被校系統(tǒng)全級示值U1(kV)一級倍壓測量實際值U2(kV)U1和U2比值FF的平均值F1F1與F的相對變化量（%）A.4、絕緣強度試驗：A.5、短時穩(wěn)定性試驗：A.6、長期穩(wěn)定性試驗：附錄B：直流高電壓測量系統(tǒng)測量結(jié)果不確定度評定示例B.1、測量條件B.1.1環(huán)境條件：溫度：25.5℃，濕度：42.8%RH。B.1.2計量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)分壓器，允許誤差：±0.1%；數(shù)字多壓表，允許誤差：±0.02%。B.1.3被測對象：由直流分壓器和的數(shù)字多用表組成的測量系統(tǒng)。B.2數(shù)學(xué)模型ΔU=UX－UN式中:ΔU——被測直流電壓測量系統(tǒng)的示值誤差；UX——被測直流電壓測量系統(tǒng)的示值；UN——標(biāo)準(zhǔn)直流電壓測量系統(tǒng)的示值。B.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度u的評定B.3.1被校準(zhǔn)的直流電壓測量系統(tǒng)測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1。在重復(fù)性條件下，用標(biāo)準(zhǔn)電壓測量系統(tǒng)對100kV進行10次連續(xù)測量，數(shù)據(jù)如下：表1測量數(shù)據(jù)kV100.15100.17100.15100.13100.16100.17100.15100.16100.14100.15平均值：100.15kV由貝塞爾公式得到實驗標(biāo)準(zhǔn)差s（xi）==0.01187kVu1rel=s（xi）/100.15kV=1.2×10-4B.3.2標(biāo)準(zhǔn)分壓器分壓比不準(zhǔn)確引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定u2標(biāo)準(zhǔn)直流分壓器引入的不確定度為1