JJF(機(jī)械)1044-2020 工頻高電壓測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

JB/T4278.1—××××JJF（機(jī)械）1044-2020工頻高電壓測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于額定電壓為1kV及以上的45Hz~55Hz高電壓測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。2引用文獻(xiàn)本規(guī)范引用了下列文件：GB/T16927.1-2011高電壓試驗(yàn)技術(shù)第1部分：一般定義和試驗(yàn)要求GB/T16927.2-2013高電壓試驗(yàn)技術(shù)第2部分：測(cè)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(jì)量單位下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范3.1測(cè)量系統(tǒng)measuringsystem用于進(jìn)行高電壓測(cè)量的整套裝置。用于獲取或計(jì)算測(cè)量結(jié)果的軟件也是測(cè)量系統(tǒng)的一部分。注：測(cè)量系統(tǒng)通常包括以下組件：帶引線的轉(zhuǎn)換裝置，該引線是指轉(zhuǎn)換裝置與試品或回路的連接以及接地連接；接連轉(zhuǎn)換裝置的輸出端到測(cè)量?jī)x器（并附有衰減、終端匹配阻抗或網(wǎng)絡(luò)）的傳輸系統(tǒng)；帶有電源線的測(cè)量?jī)x器。3.2轉(zhuǎn)換裝置convertingdevice將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成測(cè)量?jī)x器可記錄或顯示的量值的裝置。3.3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(gè)裝置上，而輸出電壓則取自低壓臂。注：兩個(gè)臂的元件通常是電阻、電容或兩者的組合體。裝置的名稱取決于元件的類型及布置（例如，電阻、電容或阻容）3.4電壓互感器voltagetransformer包含有一變壓器的轉(zhuǎn)換裝置，在正常使用條件下，其二次電壓基本正比于一次電壓。3.5傳輸系統(tǒng)transmissionsystem將轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)傳遞到測(cè)量?jī)x器的一套裝置。注：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(cè)量?jī)x器之間所連接的衰減器、放大器或其他裝置。3.6測(cè)量?jī)x器measuringinstrument單獨(dú)或與外加裝置一起進(jìn)行測(cè)量的裝置。3.7刻度因數(shù)scalefactor與測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)相乘便得到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的輸入量值的因數(shù)。注：對(duì)不同標(biāo)定測(cè)量范圍、不同的頻率范圍或不同的波形，一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)可有多個(gè)刻度因數(shù)。4概述工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)是用于測(cè)量工頻高電壓的測(cè)量裝置，它可將被測(cè)工頻高電壓通過轉(zhuǎn)換裝置按一定的比例轉(zhuǎn)換為可以用低壓數(shù)字表或峰值電壓表直接測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。它由轉(zhuǎn)換裝置、傳輸系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器等組成。其工作原理如圖1所示。轉(zhuǎn)換裝置一般是工頻高壓分壓器、電壓互感器、高壓探頭或其他轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置的二次電壓輸出端通常使用屏蔽電纜與低壓數(shù)字電壓表、峰值電壓表或數(shù)字示波器等測(cè)量?jī)x器連接。圖1工頻高電壓測(cè)量系統(tǒng)原理圖圖中：U1——一次被測(cè)高電壓；U2——二次輸出電壓。5計(jì)量特性5.1基本誤差工頻電壓測(cè)量系統(tǒng)的基本誤差表達(dá)式為公式（1）。γ=式中：γ——被校工頻電壓測(cè)量系統(tǒng)基本誤差；Un——標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量實(shí)際值；Ux——被校測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量示值。5.2準(zhǔn)確度等級(jí)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級(jí)可分為表1的規(guī)定：表1準(zhǔn)確度等級(jí)和允許誤差準(zhǔn)確度等級(jí)0.51.02.03.0允許誤差±0.5%±1.0%±2.0%±3.0%5.3短時(shí)穩(wěn)定性工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)在工作電壓下，30min內(nèi)示值誤差的變化應(yīng)不大于與其準(zhǔn)確度等級(jí)對(duì)應(yīng)的允許誤差的1/3。5.4線性度適用于被校系統(tǒng)測(cè)量范圍超過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量范圍的情況，在高于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)最高電壓水平至被校系統(tǒng)最高測(cè)量電壓的比對(duì)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。5.5絕緣強(qiáng)度工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)整體應(yīng)能承受1.1倍額定電壓1min的耐壓試驗(yàn)而無閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。當(dāng)試驗(yàn)電壓下降到工作電壓范圍內(nèi)時(shí)，仍能保持原有準(zhǔn)確度。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：（5~40）℃，相對(duì)濕度不大于80%。6.1.2周圍環(huán)境清潔，無腐蝕介質(zhì)，無明顯振源和電磁干擾。6.1.3被校工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)四周與其高度相等的范圍應(yīng)無其他物體。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的要求一般地，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)分壓器、電壓互感器等轉(zhuǎn)換裝置、測(cè)量電纜、測(cè)量?jī)x器等組成，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)總不確定度應(yīng)小于被校測(cè)量系統(tǒng)允許誤差的1/3。6.2.2其他設(shè)備其他設(shè)備主要包括交流高壓電源和調(diào)壓控制裝置，應(yīng)滿足電源諧波總含量不大于5%，校準(zhǔn)用高壓電源的電壓調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能保證由零值平穩(wěn)連續(xù)地調(diào)到被校工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的額定電壓。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見表2。表2校準(zhǔn)項(xiàng)目項(xiàng)目名稱校準(zhǔn)項(xiàng)目外觀及標(biāo)志檢查√基本誤差√線性度√短時(shí)穩(wěn)定性——絕緣強(qiáng)度——注：“√”為需校準(zhǔn)項(xiàng)目，“——”為首次校準(zhǔn)需增加的項(xiàng)目7.2校準(zhǔn)方法7.2.1外觀及標(biāo)志檢查用目測(cè)方法檢查測(cè)量系統(tǒng)的外觀結(jié)構(gòu)應(yīng)完好。各端子標(biāo)志清晰明確，外露件不應(yīng)有松動(dòng)和機(jī)械損傷。組件外殼上應(yīng)標(biāo)明其名稱、生產(chǎn)廠家、型號(hào)、編號(hào)等信息。測(cè)量系統(tǒng)各個(gè)功能及顯示應(yīng)正常，各個(gè)開關(guān)和按鍵應(yīng)能正常工作。7.2.2基本誤差校準(zhǔn)基本誤差的校準(zhǔn)采用如圖2所示的直接比較法進(jìn)行校準(zhǔn)。即同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)和被校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量同一高電壓，兩套測(cè)量系統(tǒng)同時(shí)讀數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出實(shí)際高壓值U1，被校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出高壓值U2，利用公式（1）計(jì)算出被校測(cè)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)的工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍在標(biāo)準(zhǔn)工頻電壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍內(nèi)時(shí)，需在測(cè)量范圍的最小和最大值之間直接與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)還應(yīng)在至少3個(gè)近乎相等間隔的中間值下進(jìn)行比對(duì)，通常校準(zhǔn)選點(diǎn)為被校測(cè)量系統(tǒng)的10%，20%，50%，80%，100%額定電壓點(diǎn)，這種情況下不需要進(jìn)行線性度試驗(yàn)。7.2.3線性度校準(zhǔn)在被校系統(tǒng)測(cè)量范圍超過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量范圍的情況下，被校準(zhǔn)的工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行線性度試驗(yàn)，應(yīng)在不低于被校系統(tǒng)測(cè)量范圍20%的電壓下進(jìn)行校準(zhǔn)，線性度試驗(yàn)需在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的最高電壓水平內(nèi)至少選擇2個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，然后在與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)比對(duì)的最高電壓至被較準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的最高測(cè)量電壓之間至少選擇3個(gè)測(cè)量點(diǎn)。7.2.3.1對(duì)有測(cè)量繞組的工頻電壓變壓器的線性度試驗(yàn)試驗(yàn)變壓器在空載的條件下，如圖3所示接線，同時(shí)用被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量高電壓Ux和用數(shù)字電壓表測(cè)量試驗(yàn)變壓器的測(cè)量繞組的輸出電壓U2，計(jì)算每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄的Uxi與U2i的比值Fi，F(xiàn)i=Uxi/U2i,然后根據(jù)公式（2）計(jì)算平均的比值系數(shù)F，F(xiàn)在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)Fi與F的相對(duì)變化量若小于被校準(zhǔn)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的允許誤差的1/3，則其線性度滿足要求，若使用該方法得到的線性度不滿足要求不一定意味著被校系統(tǒng)的線性度不滿足要求，這種情況下需要用其它方法來確定其線性度。圖3校準(zhǔn)接線示意圖7.2.3.2多級(jí)分壓器組成的工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的線性度試驗(yàn)如果工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置是由多級(jí)分壓器組成，可以測(cè)量被校準(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(gè)測(cè)量系統(tǒng)的線性度。7.2.3.3與認(rèn)可測(cè)量系統(tǒng)的比對(duì)一般認(rèn)為由氣體標(biāo)準(zhǔn)電容器組成的分壓器或比例標(biāo)準(zhǔn)具有良好的線性度，可以做為認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)，可作為其他種類轉(zhuǎn)換裝置組成的工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)線性度試驗(yàn)中的參考測(cè)量系統(tǒng)。依據(jù)7.2.3.1所述步驟，用認(rèn)可測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓與被校系統(tǒng)輸出電壓核其它測(cè)量系統(tǒng)的線性度。注：認(rèn)可測(cè)量系統(tǒng)為滿足使用要求或技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量系統(tǒng)。7.2.4短時(shí)穩(wěn)定性對(duì)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)施加80%額定電壓，保持此電壓30min,在剛剛達(dá)到最大電壓時(shí)，立即測(cè)量電壓并計(jì)算誤差，當(dāng)電壓達(dá)到規(guī)定的時(shí)間時(shí)，并在電壓降低前立即重復(fù)測(cè)量電壓并計(jì)算誤差，試驗(yàn)過程中不應(yīng)發(fā)生任何異?，F(xiàn)象，其兩次測(cè)量的誤差變化應(yīng)不大于與其準(zhǔn)確度等級(jí)對(duì)應(yīng)的允許誤差的1/2。7.2.5絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)工頻高壓測(cè)試系統(tǒng)整體施加1.1倍額定電壓1分鐘的耐壓試驗(yàn),無閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。當(dāng)試驗(yàn)電壓下降到工作電壓范圍內(nèi)時(shí)，仍能保持原有準(zhǔn)確度。具體試驗(yàn)方法應(yīng)符合GB/T16927.1-2011中6.3.1耐受電壓試驗(yàn)相關(guān)要求。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映，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”；b）實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c）進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；d）校準(zhǔn)證書的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；e）送校單位的名稱和地址；f）被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)g）進(jìn)行校準(zhǔn)的日期；h）校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及編號(hào)；i）本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；j）校準(zhǔn)環(huán)境的描述；k）校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明；l）校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；m）校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；n）未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制校準(zhǔn)證書的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。工頻高電壓測(cè)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)記錄格式委托單位：委托單位地址：儀器名稱：型號(hào)規(guī)格：出廠編號(hào)：制造單位：不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/允許誤差：校準(zhǔn)地點(diǎn)：環(huán)境溫度：相對(duì)濕度：校準(zhǔn)日期：校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：校準(zhǔn)用主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具：名稱型號(hào)規(guī)格不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/允許誤差出廠編號(hào)證書編號(hào)有效期一、外觀檢查：二、基本誤差：工頻電壓基本誤差試驗(yàn)示值（kV）實(shí)際值（kV）誤差（%）測(cè)量不確定度Urel（k=2）三、線性度試驗(yàn)：工頻電壓線性度試驗(yàn)被校系統(tǒng)示值Ux(kV)變壓器空載測(cè)量線圈U2電壓(V)Ux和U2比值FiUx和U2比值的平均值FFi與F的相對(duì)變化量（%）工頻電壓線性度試驗(yàn)被校系統(tǒng)示值Ux(kV)認(rèn)可測(cè)量系統(tǒng)電壓值U2電壓(kV)Ux和U2比值FiUx和U2比值的平均值FFi與F的相對(duì)變化量（%）四、絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)：五、短時(shí)穩(wěn)定性試驗(yàn)：附錄B工頻高電壓測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定B.1測(cè)量條件B.1.1環(huán)境條件：溫度：21.9℃，濕度：38.9%RH。B.1.2計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)工頻高壓分壓器，允許誤差：±0.2%；數(shù)字式峰值電壓表，允許誤差：±0.2%。B.1.3被測(cè)對(duì)象：由工頻分壓器和峰值電壓表組成的測(cè)量系統(tǒng)。B.2測(cè)量模型ΔU=Ux－Un式中：ΔU——被測(cè)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的示值誤差；Ux——被測(cè)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的示值；Un——標(biāo)準(zhǔn)工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)的示值。B.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度u的評(píng)定B.3.1被校準(zhǔn)的工頻電壓測(cè)量系統(tǒng)測(cè)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(cè)量系統(tǒng)對(duì)20kV進(jìn)行10次連續(xù)測(cè)量，數(shù)據(jù)如下：次數(shù)n測(cè)量值U（kV）121.52221.48321.46421.44521.48621.42721.50821.46921.481021.54測(cè)量結(jié)果的單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：s=0.036kV則u1rel=0.036kV/21.5kV=0.0017B.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本次校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)分壓器允許誤差為±0.2%，則其半寬度為a=0.2%，在此區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均勻分布，包含因子k=3，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2為：u2rel=0.2%/3=0.0011B.3.3峰值電壓表示值不準(zhǔn)確引入的不確定度分量u3本次校準(zhǔn)使用的峰值電壓表交流電壓測(cè)量的允許誤差為±0.2%，則其半寬度為a=0.2%，在此區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均勻分布，包含因子k=3，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2為：u3rel=0.2%/3=0.0011B.3.4被校工頻高壓測(cè)量系統(tǒng)分辨力的影響帶來的不確定度分量u4被校測(cè)量系統(tǒng)的最小分辨力為0.001kV，則其半寬度為0.0005kV，該不確定度分量很小可忽略不計(jì)。B.3.5工作電磁場(chǎng)的影響帶來的不確定度分量u5校準(zhǔn)地點(diǎn)周圍無大功率用電設(shè)備及大功率發(fā)生器等產(chǎn)生的電磁干擾，故該分量忽略不計(jì)。B.3.6測(cè)試方法或測(cè)試線路的影響帶來的不確定度分量u6因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)測(cè)試線路采用技術(shù)規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)接線方式，故該分量忽略不計(jì)。B.3.7由電源穩(wěn)定度引入的不確定度分量u7本次校準(zhǔn)使用的高壓