直流高壓高值電阻器檢定規(guī)程制定說明及實施要點

范巧成 宋 韜 邵海明

(1.山東電力研究院，濟南 250002；2.山東省計量科學(xué)研究院，濟南 250014；3.中國計量科學(xué)研究院，北京 100013)

0 引言

直流高壓高值電阻器(以下簡稱高壓高阻器)主要是檢定絕緣電阻表的標(biāo)準(zhǔn)器，對電力安全生產(chǎn)和電氣設(shè)備安全起著重要作用。原來對高壓高阻器的檢定依據(jù)是JJG 166—1993《直流電阻器》，該規(guī)程中關(guān)于直流電阻箱方面的檢定方法和數(shù)據(jù)處理等，主要適合于總阻值小于107Ω的直流電阻箱。由于高壓高阻器的特點是：標(biāo)稱使用電壓高，總阻值高，最小步進阻值大，且低阻測量盤準(zhǔn)確度高，高阻測量盤準(zhǔn)確度低。因此，在殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差的要求與測量，一般檢查的要求，基本誤差的檢定方法(如測量方法、檢定電壓)，檢定結(jié)果的處理等方面就會與總阻值小于107Ω的直流電阻箱不同。另外，直流電阻箱的檢定規(guī)程已從JJG 166—1993中獨立出來，規(guī)程代號為：JJG 982—2003。

JJG 1072—2011《直流高壓高值電阻器》是以JJG 166—1993《直流電阻器》為基礎(chǔ)，對其中的高壓高阻器部分的修訂，并單列制定的檢定規(guī)程。與JJG 166—1993相比，主要技術(shù)變化如下[1]：

本規(guī)程適用于標(biāo)稱使用電壓大于1kV，總阻值大于10MΩ的高壓高阻器的檢定；開關(guān)器件有零位檔的高壓高阻器，當(dāng)所有開關(guān)均置于零位時，輸出端的殘余電阻直接規(guī)定不大于1Ω；帶有開關(guān)器件的高壓高阻器，由開關(guān)觸點接觸引起的電阻變差直接規(guī)定不大于0.1Ω；明確了標(biāo)稱使用電壓(或電流)；強調(diào)了高壓高阻器應(yīng)在參考條件下放置不少于24小時，以使其內(nèi)部溫、濕度與環(huán)境一致；簡化了殘余電阻測量和開關(guān)接觸電阻變差的計算；基本誤差測量給出了采用運放的分壓法、分壓法和電橋法三種測量原理；對電阻值修約間隔規(guī)定作了簡化；增加了“檢定原始記錄格式”以及“檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式”附錄。

1 制定依據(jù)

在規(guī)程的制定過程中，根據(jù)高壓高阻器的特點，對大部分項目進行了試驗，確定了高壓高阻器的計量性能要求、通用技術(shù)要求、檢定條件、檢定項目和檢定方法及檢定結(jié)果的處理。根據(jù)現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專家的意見、建議，以現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)、檢定技術(shù)為前提，本著促進生產(chǎn)技術(shù)進步，鼓勵先進、淘汰落后，提高、完善高壓高阻器量傳水平的愿望進行制定。其中有關(guān)測量不確定度評定和合格與否的判定符合JJF 1059—1999《測量不確定度評定與表示》和JJF 1094—2002《測量儀器特性評定》。規(guī)程的格式符合JJF 1002—2010《國家計量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》。

2 主要內(nèi)容及實施注意事項

2.1 范圍

本規(guī)程適用于最高標(biāo)稱使用電壓大于1kV，總阻值大于10MΩ的高壓高阻器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。

本規(guī)程不適用于有源和無源模擬電阻器，也不適用于在電路中作為永久性安裝元件的電阻器。

2.2 計量性能要求

2.2.1 準(zhǔn)確度等級和最大允許誤差

在參考條件下，高壓高阻器每個十進電阻盤或每個端鈕電阻可以有各自的準(zhǔn)確度等級和標(biāo)稱使用電壓。

高壓高阻器各十進電阻盤或每個端鈕電阻相應(yīng)準(zhǔn)確度等級和最大允許誤差應(yīng)符合規(guī)程表1的規(guī)定。

高壓高阻器的示值誤差用相對誤差表示：

δ=(Rn-Rx)/Rx×100%

(1)

式中，δ為被檢高壓高阻器的示值相對誤差，%；Rx為被檢高壓高阻器電阻實際值，Ω；Rn為被檢高壓高阻器的標(biāo)稱值，Ω。

2.2.2 電壓變差

高壓高阻器的電壓變差是指在參考環(huán)境條件下，高壓高阻器在某一工作電壓下的電阻值相對于標(biāo)稱使用電壓下的電阻值的相對變化。電壓變差的絕對值應(yīng)不大于相應(yīng)的最大允許誤差絕對值的1/2。

電壓變差按下式計算：

δV=(RVx-RV0)/RV0×100%

(2)

式中，δV為高壓高阻器的電壓變差，%；RVx為某一工作電壓下的電阻實際值，Ω；RV0為標(biāo)稱使用電壓下的電阻實際值，Ω。

2.2.3 殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差

開關(guān)器件有零位檔的高壓高阻器，當(dāng)所有開關(guān)均置于零位時，輸出端的電阻不大于1Ω。這里不再采用“殘余電阻值不應(yīng)超過其最小步進電阻值最大允許絕對誤差的50%”[2-3]，而是直接規(guī)定不大于1Ω，這充分考慮了高壓高阻器的實際使用情況和現(xiàn)狀。這一規(guī)定對于最小步進電阻值為1kΩ(0.2級)的高壓高阻器正好是其最大允許絕對誤差的50%，而對于最小步進電阻值為100Ω(0.2級)的高壓高阻器則是其最大允許絕對誤差的500%。對于一般的直流電阻箱，1Ω的殘余電阻是不可想象的，但對于高壓高阻器實際使用時，該阻值是可忽略不計的。

帶有開關(guān)器件的高壓高阻器，由開關(guān)觸點接觸引起的電阻變差不大于0.1Ω。這里也不再采用“由每個開關(guān)觸頭接觸引起的電阻變差應(yīng)不大于最小步進電阻值允許絕對誤差值的50%”[2-3]， 而是直接規(guī)定不大于0.1Ω，這也是充分考慮了高壓高阻器的實際使用情況和現(xiàn)狀。

2.3 通用技術(shù)要求

高壓高阻器的標(biāo)稱使用電壓(或電流)系列見規(guī)程的表2，其中的標(biāo)稱電流系列最大值為10mA，去除目前高壓高阻器上標(biāo)注的20mA和50mA，從表1的輸出電流實驗結(jié)果來看，標(biāo)稱電流系列最大值為10mA是可行的，這將為高壓高阻器及其檢定標(biāo)準(zhǔn)的制造降低了成本。

表1 輸出電流實驗結(jié)果

在結(jié)構(gòu)上規(guī)定高壓高阻器應(yīng)有單獨的泄漏屏蔽端鈕和接地端鈕。規(guī)定高壓高阻器輸出端鈕和與輸出端鈕無電氣連接的任何其他外部金屬部件之間的絕緣電阻應(yīng)不小于500MΩ，這只是從安全考慮的，其實際的絕緣電阻遠大于該值。給出了溫度、相對濕度標(biāo)稱使用條件，各等級高壓高阻器的標(biāo)稱使用溫度為(20±5)℃，相對濕度為25%～75%。標(biāo)稱使用條件下由溫度或濕度引起的電阻值相對于參考條件下電阻值的相對變化應(yīng)不大于最大允許誤差。實驗結(jié)果表明溫度對各阻值的影響并不明顯；在相對濕度小于70%時各阻值變化并不明顯，對于10GΩ以上的電阻，當(dāng)相對濕度處在70%～80%時其阻值將明顯變小，但其相對變化一般仍不大于最大允許誤差。

2.4 計量器具控制

2.4.1 檢定條件

強調(diào)高壓高阻器的檢定裝置應(yīng)有良好的屏蔽和接地，以避免外界干擾。由檢定裝置及環(huán)境條件等引起的擴展不確定度U(k=2)應(yīng)不大于被檢高壓高阻器相應(yīng)最大允許誤差絕對值的1/3[4]。檢定環(huán)境條件為：溫度20℃±3℃，相對濕度為30%～60%。強調(diào)被檢高壓高阻器應(yīng)在參考條件下放置不少于24小時，以使其內(nèi)部溫、濕度與環(huán)境一致。

2.4.2 檢定項目和檢定方法

2.4.2.1 檢定項目

高壓高阻器的檢定項目包括：外觀及線路、絕緣電阻、工頻耐壓試驗、基本誤差和電壓變差，對于十進電阻盤串聯(lián)結(jié)構(gòu)多值電阻器還要做殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差。其中工頻耐壓試驗和電壓變差可只在首次檢定時做。

2.4.2.2 檢定方法

1)外觀及線路檢查：用絕緣電阻表對被檢高壓高阻器進行初步測量，應(yīng)無明顯不穩(wěn)定及短路或開路現(xiàn)象。這種測量將檢查到開關(guān)在切換時是否存在開路現(xiàn)象，若無明顯不穩(wěn)定及短路或開路現(xiàn)象也將最大限度地保護檢定用標(biāo)準(zhǔn)器。

2)絕緣電阻測量：用絕緣電阻表測量絕緣電阻，測量應(yīng)在高壓高阻器輸出端鈕和與線路無電氣連接的外部金屬點(通常為機殼)間進行。測量絕緣電阻的試驗電壓為高壓高阻器標(biāo)稱使用電壓最高值。測量結(jié)果應(yīng)不小于500MΩ。

3)工頻耐壓試驗：用耐壓測試儀進行工頻耐壓試驗。試驗應(yīng)在高壓高阻器輸出端鈕與測試用參考接地端之間進行。工頻耐壓試驗試驗時，擊穿動作電流置為1mA。試驗電壓應(yīng)平穩(wěn)上升至規(guī)程表3所規(guī)定的電壓值，保持1min。試驗結(jié)果應(yīng)無擊穿與飛弧現(xiàn)象。

4)殘余電阻測量：將被檢高壓高阻器的每只開關(guān)從零位至最大值來回轉(zhuǎn)動數(shù)次，然后使開關(guān)置于零位進行測量。以上步驟重復(fù)不少于3次，取多次測得值的平均值作為測量結(jié)果。

5)開關(guān)接觸電阻變差：在測量殘余電阻中，取測得值中最大值與最小值之差作為開關(guān)接觸電阻變差。這里不再像文獻[2]、[3]那樣對每個開關(guān)逐個測量。

6)基本誤差測量：基本誤差的測量在參考條件下進行，一般采用直接測量法，測量原理主要有三種(采用運放的分壓法、分壓法和電橋法)，具體參見規(guī)程附錄A。強調(diào)高壓高阻器與檢定裝置的安全接地端應(yīng)可靠連接。檢定時施加于被檢高壓高阻器的電壓應(yīng)為其標(biāo)稱使用電壓。規(guī)定檢定時電流對高壓高阻器要有足夠的作用時間，使測量值達到穩(wěn)定狀態(tài)。同時提出高壓高阻器檢定時，也可采用經(jīng)認(rèn)證的保證滿足本規(guī)程關(guān)于檢定擴展不確定度U(k=2)要求的其它方法。

7)電壓變差測量：對十進電阻盤高壓高阻器，選擇步進值為1MΩ及以上盤的示值1、2和10三個點進行測量，對端鈕式結(jié)構(gòu)的高壓高阻器，應(yīng)對1MΩ及以上所有點進行測量。在參考條件下，對高壓高阻器施加1/5標(biāo)稱使用電壓和標(biāo)稱使用電壓，分別測得電阻實際值RVx和RV0。電壓變差的計算按式(2)計算。

2.4.3 檢定結(jié)果處理

對開關(guān)有零位檔的高壓高阻器，各盤均不包含殘余電阻。這一要求主要對×100Ω測量盤有影響，對于以前生產(chǎn)的高壓高阻器，當(dāng)其殘余電阻較大時，若扣殘余電阻除可能導(dǎo)致前幾個點不合格，此時可有兩種處理辦法，一是可將該測量盤降一級，二是可采用不扣除殘余電阻，但在證書中應(yīng)予以說明。

檢定數(shù)據(jù)按四舍五入偶數(shù)法則修約，檢定數(shù)據(jù)的位數(shù)應(yīng)按下述原則給出。

1)電阻值修約間隔。對十進電阻盤高壓高阻器的某測量盤第1點，修約到該點最大允許絕對誤差的1/10位，其余各點的修約間隔與第1點相同。對端鈕式高壓高阻器，各檢定點修約到其最大允許絕對誤差的1/10位。這種修約方式與文獻[3]一致，就是說不再采用“0.5單位修約”或“0.2單位修約”。例如×100Ω測量盤允許相對誤差為±0.2%，則該盤所有點修約間隔按0.01Ω修約，而不是按0.02Ω修約；同樣如×10GΩ測量盤允許相對誤差為±5%，則該盤所有點修約間隔按0.01GΩ修約，而不是按0.05GΩ修約。

2)殘余電阻及開關(guān)接觸電阻變差修約到0.01Ω位。

3)絕緣電阻及工頻耐壓試驗只判斷合格與否，可不給出檢定數(shù)據(jù)。

對檢定項目全部合格者出具檢定證書；凡有一項不合格者，出具檢定結(jié)果通知書，并注明不合格的項目和原因?；菊`差不合格的，在滿足用戶使用要求的情況下允許降一級使用，但必須滿足所定等級的全部技術(shù)要求。檢定證書上應(yīng)給出電阻實際值、檢定時的溫度、相對濕度、檢定電壓及檢定結(jié)論。

3 結(jié)束語

規(guī)程的制定使得高壓高阻器的制造和檢定有了更科學(xué)的依據(jù)。規(guī)程中給出的“檢定原始記錄格式”以及“檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式”附錄，是統(tǒng)一原始記錄和證書出具格式而制定的，基本符合實驗室認(rèn)可和計量標(biāo)準(zhǔn)考核的要求，為出具的報告趨于統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)。

[1] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.直流高壓高值電阻器(JJG 1072—2011).北京：中國計量出版社，2011

[2] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.直流電阻器(JJG 166—1993).北京：中國計量出版社，1993

[3] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.直流電阻箱(JJG 982—2003).北京：中國計量出版社，2003

[4] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量儀器特性評定(JJF 1094—2002).北京：中國計量出版社，2002