龔利文/上海寶冶建設(shè)有限公司

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)、冶金、化工、制造業(yè)等工業(yè)企業(yè)的電力系統(tǒng)技術(shù)改造與升級(jí)的進(jìn)程不斷加快，按照GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)條文說(shuō)明》的要求，電力變壓器、電抗器、互感器、高壓斷路器、高壓開(kāi)關(guān)、電力電纜、交流電機(jī)等電氣設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)或測(cè)量驗(yàn)收時(shí)，均要使用交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

按照交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)特性，必須定期對(duì)其進(jìn)行量值溯源，以確?，F(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)不對(duì)被試試品造成損壞。目前，華東地區(qū)的相關(guān)計(jì)量檢測(cè)部門(mén)以及高壓研究機(jī)構(gòu)，還不能滿(mǎn)足200 kV電壓等級(jí)交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備計(jì)量校準(zhǔn)的市場(chǎng)需求，所以，對(duì)200 kV電壓等級(jí)的交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)技術(shù)研究，顯得尤為重要。

1 校準(zhǔn)/檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目

2 校準(zhǔn)/檢測(cè)試驗(yàn)方法

2.1 外觀及通電檢查

交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備外殼應(yīng)完好無(wú)損，應(yīng)無(wú)影響其技術(shù)性能的機(jī)械損傷，銘牌、標(biāo)志齊全。各種調(diào)節(jié)旋鈕、按鍵應(yīng)靈活可靠，專(zhuān)用插件、測(cè)試線齊全，帶數(shù)字指示的交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備，通電后，數(shù)字顯示清晰，無(wú)缺字現(xiàn)象。

2.2 交流輸出電壓測(cè)試

1）測(cè)試原理

正確連接標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x與被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備（圖1）。

圖1 交流輸出電壓測(cè)試原理

輸入電壓加到標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x上，標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x由標(biāo)準(zhǔn)交流分壓器和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表組成，而輸出電壓則取自低壓臂。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)交流分壓器可解決以低壓儀表測(cè)量高壓峰值及波形的問(wèn)題，用于測(cè)量幾千伏到幾百萬(wàn)伏的電壓。

標(biāo)準(zhǔn)交流分壓器的工作原理如圖1所示。Z1為標(biāo)準(zhǔn)交流分壓器高壓臂阻抗，Z2為低壓臂阻抗。測(cè)電壓時(shí)，大部分電壓降落在Z1上，Z2上僅分到一小部分電壓，該低壓值乘上一個(gè)系數(shù)即可獲得被測(cè)的高壓值，此系數(shù)稱(chēng)為分壓比。

分壓比：k = U1/ U2=（Z1+ Z2）/ Z2

標(biāo)準(zhǔn)交流分壓器分壓比：k =（C1+ C2）/ C1

2）輸出電壓

設(shè)被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備輸出電壓值為UX，標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的顯示值為 UN：

2.3 電壓持續(xù)時(shí)間試驗(yàn)

將交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的時(shí)間控制置于定時(shí)方式，然后從小到大設(shè)定時(shí)間，按下輸出“啟動(dòng)”鍵的同時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)器，當(dāng)交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備發(fā)出切斷信號(hào)時(shí)，自動(dòng)終止計(jì)時(shí)。重復(fù)測(cè)量?jī)纱?，兩次測(cè)量結(jié)果的平均值即為電壓持續(xù)時(shí)間實(shí)測(cè)值。

2.4 絕緣電阻測(cè)試

用不低于2500 V的絕緣電阻表，測(cè)量高壓輸出端與機(jī)殼接地端之間的絕緣電阻，其絕緣電阻值不小于100 MΩ。

2.5 交流輸出電壓的失真度試驗(yàn)

按照?qǐng)D2所示正確連接交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備、分壓器、失真度測(cè)試儀，調(diào)節(jié)輸出電壓至額定值，選擇適當(dāng)?shù)姆謮浩魇故д娑葴y(cè)試儀輸入電壓在其允許輸入電壓范圍內(nèi)，從失真度測(cè)試儀上直接讀取交流輸出電壓的失真度值。

圖2 失真度試驗(yàn)接線圖

2.6 擊穿報(bào)警電流試驗(yàn)

將可調(diào)電阻器、標(biāo)準(zhǔn)毫安表串接在被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的高壓輸出端與接地端之間，調(diào)整輸出電壓，直至交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備發(fā)出報(bào)警或切斷輸出電壓，此時(shí)迅速讀取電流值，重復(fù)測(cè)量?jī)纱危∑淦骄?，即為擊穿?bào)警電流實(shí)測(cè)值。

3 輸出電壓測(cè)量不確定度的評(píng)定分析

3.1 概述

1）測(cè)量依據(jù)：依據(jù)JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》及JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。

2）測(cè)量方法：用標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x測(cè)量交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的輸出電壓值,將被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的高壓端接至標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的高壓端, 被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x要可靠接地，緩慢調(diào)節(jié)被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備輸出電壓，標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的顯示值即為被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備輸出電壓實(shí)際值?，F(xiàn)以（GCV200型）標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x測(cè)量被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備（VFSR型）200 kV為例進(jìn)行討論。

3）校準(zhǔn)原理圖（圖3）：

圖3 輸出電壓校準(zhǔn)原理圖

3.2 數(shù)學(xué)模型

設(shè)被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備輸出電壓值為VX，而標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x顯示的讀數(shù)為VN，從技術(shù)說(shuō)明中可知，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，由溫度、濕度、電源變化、磁場(chǎng)等因素帶來(lái)的影響可忽略，則示值誤差為：

3.3 不確定度來(lái)源：

1）由標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(VN)

①由標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（VN1）

②由標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（VN2）

2）由被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（VX）

①由被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（VX1）

②由被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（VX2）

3.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

1）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（VN1）的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度給出的不確定度u（VN1）。

從GCV200型交流高壓測(cè)量?jī)x技術(shù)參數(shù)得到其準(zhǔn)確度為：

2）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u（VN2）的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)交流高壓測(cè)量?jī)x測(cè)量交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備200 kV時(shí)其分辨率為10 V，所以其半寬為5 V，因其屬均勻分布， 故：

由于 u（VN1），u（VN2）相互獨(dú)立，因此：

由標(biāo)準(zhǔn)器引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，在標(biāo)準(zhǔn)器有效期內(nèi)，將被直接引用到以后校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定中。

3）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(VX1)的評(píng)定

對(duì)被校交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備200 kV點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行10次測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1：

表1

測(cè)量結(jié)果:

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

另取兩臺(tái)同類(lèi)型、同準(zhǔn)確度被校交流耐壓設(shè)備，在相同條件下，分別對(duì)200 kV點(diǎn)進(jìn)行10次測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如表2：

測(cè)量結(jié)果:

表2

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差:

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差：

4）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（VX2）的評(píng)定

由被校表的分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u（VX2），由于被校表在200 kV點(diǎn)的分辨率為10V，所以其半寬為5V，因其屬均勻分布， 故：

由于 u（VX1）, u（VX2）相互獨(dú)立，因此：

3.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表（如表3）：

表3

3.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.7 擴(kuò)展不確定度

由于標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量自由度不能確切獲得，一般不對(duì)自由度進(jìn)行估計(jì)，通常取包含因子k為2～3，現(xiàn)取k=2，置信概率約為95%

交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果不確定度為：