交流耐壓試驗設(shè)備校準技術(shù)

龔利文/上海寶冶建設(shè)有限公司

0 引言

隨著我國國家電網(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)改造與升級的進程不斷加快，按照GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準條文說明》的要求，電力變壓器、電抗器、互感器、高壓斷路器、高壓開關(guān)、電力電纜、交流電機等電氣設(shè)備，在現(xiàn)場交接試驗或測量驗收時，均要使用交流耐壓試驗設(shè)備對其進行耐壓試驗。交流耐壓試驗設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

按照交流耐壓試驗設(shè)備的技術(shù)特性，必須定期對其進行量值溯源，以確?，F(xiàn)場交流耐壓試驗時不對被試試品造成損壞。目前，華東地區(qū)的相關(guān)計量檢測部門以及高壓研究機構(gòu)，還不能滿足200 kV電壓等級交流耐壓試驗設(shè)備計量校準的市場需求，所以，對200 kV電壓等級的交流耐壓試驗設(shè)備的校準技術(shù)研究，顯得尤為重要。

1 校準/檢測試驗項目

2 校準/檢測試驗方法

2.1 外觀及通電檢查

交流耐壓試驗設(shè)備外殼應(yīng)完好無損，應(yīng)無影響其技術(shù)性能的機械損傷，銘牌、標志齊全。各種調(diào)節(jié)旋鈕、按鍵應(yīng)靈活可靠，專用插件、測試線齊全，帶數(shù)字指示的交流耐壓試驗設(shè)備，通電后，數(shù)字顯示清晰，無缺字現(xiàn)象。

2.2 交流輸出電壓測試

1）測試原理

正確連接標準交流高壓測量儀與被校交流耐壓試驗設(shè)備（圖1）。

圖1 交流輸出電壓測試原理

輸入電壓加到標準交流高壓測量儀上，標準交流高壓測量儀由標準交流分壓器和標準數(shù)字電壓表組成，而輸出電壓則取自低壓臂。通過標準交流分壓器可解決以低壓儀表測量高壓峰值及波形的問題，用于測量幾千伏到幾百萬伏的電壓。

標準交流分壓器的工作原理如圖1所示。Z1為標準交流分壓器高壓臂阻抗，Z2為低壓臂阻抗。測電壓時，大部分電壓降落在Z1上，Z2上僅分到一小部分電壓，該低壓值乘上一個系數(shù)即可獲得被測的高壓值，此系數(shù)稱為分壓比。

分壓比：k = U1/ U2=（Z1+ Z2）/ Z2

標準交流分壓器分壓比：k =（C1+ C2）/ C1

2）輸出電壓

設(shè)被校交流耐壓試驗設(shè)備輸出電壓值為UX，標準交流高壓測量儀的顯示值為 UN：

2.3 電壓持續(xù)時間試驗

將交流耐壓試驗設(shè)備的時間控制置于定時方式，然后從小到大設(shè)定時間，按下輸出“啟動”鍵的同時，自動啟動標準計時器，當交流耐壓試驗設(shè)備發(fā)出切斷信號時，自動終止計時。重復(fù)測量兩次，兩次測量結(jié)果的平均值即為電壓持續(xù)時間實測值。

2.4 絕緣電阻測試

用不低于2500 V的絕緣電阻表，測量高壓輸出端與機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

按照圖2所示正確連接交流耐壓試驗設(shè)備、分壓器、失真度測試儀，調(diào)節(jié)輸出電壓至額定值，選擇適當?shù)姆謮浩魇故д娑葴y試儀輸入電壓在其允許輸入電壓范圍內(nèi)，從失真度測試儀上直接讀取交流輸出電壓的失真度值。

圖2 失真度試驗接線圖

2.6 擊穿報警電流試驗

將可調(diào)電阻器、標準毫安表串接在被校交流耐壓試驗設(shè)備的高壓輸出端與接地端之間，調(diào)整輸出電壓，直至交流耐壓試驗設(shè)備發(fā)出報警或切斷輸出電壓，此時迅速讀取電流值，重復(fù)測量兩次，取其平均值，即為擊穿報警電流實測值。

3 輸出電壓測量不確定度的評定分析

3.1 概述

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

2）測量方法：用標準交流高壓測量儀測量交流耐壓試驗設(shè)備的輸出電壓值,將被校交流耐壓試驗設(shè)備的高壓端接至標準交流高壓測量儀的高壓端, 被校交流耐壓試驗設(shè)備與標準交流高壓測量儀要可靠接地，緩慢調(diào)節(jié)被校交流耐壓試驗設(shè)備輸出電壓，標準交流高壓測量儀的顯示值即為被校交流耐壓試驗設(shè)備輸出電壓實際值?，F(xiàn)以（GCV200型）標準交流高壓測量儀測量被校交流耐壓試驗設(shè)備（VFSR型）200 kV為例進行討論。

3）校準原理圖（圖3）：

圖3 輸出電壓校準原理圖

3.2 數(shù)學(xué)模型

設(shè)被校交流耐壓試驗設(shè)備輸出電壓值為VX，而標準交流高壓測量儀顯示的讀數(shù)為VN，從技術(shù)說明中可知，在標準條件下，由溫度、濕度、電源變化、磁場等因素帶來的影響可忽略，則示值誤差為：

3.3 不確定度來源：

1）由標準交流高壓測量儀引起的標準不確定度u(VN)

①由標準交流高壓測量儀的準確度引起的標準不確定度分量u（VN1）

②由標準交流高壓測量儀的分辨力引起的標準不確定度分量u（VN2）

2）由被校交流耐壓試驗設(shè)備引起的標準不確定度u（VX）

①由被校交流耐壓試驗設(shè)備測量重復(fù)性引起的標準不確定度分量u（VX1）

②由被校交流耐壓試驗設(shè)備的分辨力引起的標準不確定度分量u（VX2）

3.4 標準不確定度評定

1）標準不確定度分量u（VN1）的評定

標準交流高壓測量儀的準確度給出的不確定度u（VN1）。

從GCV200型交流高壓測量儀技術(shù)參數(shù)得到其準確度為：

2）標準不確定度分量 u（VN2）的評定

標準交流高壓測量儀測量交流耐壓試驗設(shè)備200 kV時其分辨率為10 V，所以其半寬為5 V，因其屬均勻分布， 故：

由于 u（VN1），u（VN2）相互獨立，因此：

由標準器引起的標準不確定度，在標準器有效期內(nèi)，將被直接引用到以后校準測量結(jié)果不確定度的評定中。

3）標準不確定度u(VX1)的評定

對被校交流耐壓試驗設(shè)備200 kV點，重復(fù)進行10次測量，測量數(shù)據(jù)如表1：

表1

測量結(jié)果:

實驗標準偏差：

另取兩臺同類型、同準確度被校交流耐壓設(shè)備，在相同條件下，分別對200 kV點進行10次測量，測量數(shù)據(jù)如表2：

測量結(jié)果:

表2

實驗標準偏差:

合并樣本標準差：

4）標準不確定度u（VX2）的評定

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

由于 u（VX1）, u（VX2）相互獨立，因此：

3.5 標準不確定度一覽表（如表3）：

表3

3.6 合成標準不確定度：

3.7 擴展不確定度

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

交流耐壓試驗設(shè)備的測量結(jié)果不確定度為：