JJF1067—20141工頻電壓比例標準裝置校準規范1范圍本規范適用于以精密感應分壓器及精密電壓互感器為主標準器、以參考電勢法和串聯電壓加法為溯源方法的工頻電壓比例標準裝置的校準。2引用文件本規范引用了下列文件:JJG314—2010測量用電壓互感器GB/T16927.1高電壓試驗技術第1部分:一般定義及試驗要求凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于該規范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規范。3術語和計量單位以下術語和定義適用于本規范。3.1升降變差variationbetweenvoltageriseandfall工頻電壓比例標準裝置在電壓上升與電壓下降過程中,相同電壓百分點誤差測量結果之差。4概述4.1精密感應分壓器精密感應分壓器分為單盤感應分壓器與多盤感應分壓器兩類。用作工頻電壓比例標準器的感應分壓器通常采用自耦式雙級結構,電氣原理如圖1和圖2所示。為減小引線壓降誤差,激磁繞組W1與比例繞組W2應使用各自的連接導線與一次電壓端子連接。作為工頻電壓比例標準器使用時,感應分壓器按電壓比誤差定義見式(1):·····=(U2-U1/Kn)/U2=ΔU2/U2(1)式中:Kn—感應分壓器的標稱電壓比,與感應分壓器基本傳遞比率成倒數關系;·U1—感應分壓器輸入電壓,V;·U2—感應分壓器開路輸出電壓,V。注:如果在使用中需要將比例誤差折算至輸入側,應在校準結果中作相應說明。2圖1單盤感應分壓器結構原理圖W1—激磁繞組;W2—比例繞組圖2多盤感應分壓器結構原理圖4.2串聯式精密電壓互感器串聯式精密電壓互感器由兩臺變比一致的電壓互感器串聯組成且疊加放置,實現一次側電壓串聯,上級電壓互感器的二次側通過一個高壓隔離單元實現與下級電壓互感器二次電壓的串聯。圖3中上級電壓互感器T1的一次繞組與下級電壓互感器T2的一次繞組串聯,上級的二次繞組通過高壓隔離單元與下級的二次繞組串聯。3圖圖3串聯電壓互感器結構原理圖AN—串聯式互感器的一次繞組;M—一次繞組中心點;an—串聯式互感器的二次繞組;T1—上級電壓互感器;T2—下級電壓互感器4.3互感器串聯電壓加法互感器串聯電壓加法基于電壓疊加原理,工作原理線路如圖4所示。圖中SSTV為串聯式標準電壓互感器,由T1、T2及高壓隔離單元組成,Tx為待測標準電壓互感器,其額定電壓與SSTV相同,且SSTV、T1、T2及Tx的標稱電壓比均為Kn。設T1與高壓隔離單元級聯后的誤差為,T2和Tx的誤差分別為、,且、、均為各自一次輸入電壓的函數。圖4互感器串聯電壓加法原理線路··U11—上級電壓互感器T1輸入電壓;U12—下級電壓互感器T2輸入電壓;··U2—串聯式電壓互感器SSTV輸出電壓;U3—待測標準電壓互感器Tx輸出電壓;ΔU—差壓輸入端口;Ur—參考電壓端口分別在以下三種輸入狀態下以SSTV為參考對Tx的誤差進行測量:JJF1067—20144a)11=,12=0(T2輸入端MN短接),測量誤差記為1,根據電壓互感器誤差定義,U2=[1+α(U)]U11/Kn,U3=[1+γ(U)]U11/Kn,可得式(2):··ε1=3ε1=3=1-··1+α(U)·1+(U)··≈(U)-(U)(2)b)11=0,12=(T1輸入端AM短接),·測量誤差記為2,同理可得式(3):ε2≈γ(U)-β(U)(3)c)11=12=,(T1、T2輸入端串聯),測量誤差記為3,同理可得式(4):···3≈(2U)-(U)/2-(U)/2綜合式(2)~式(4)得式(5):··(2U)-(U)=3-(1+2)/2(4)(5)這樣,通過互感器串聯電壓加法可以確定Tx在電壓2和下的誤差變化量,進而可以得到Tx的電壓系數曲線。4.4參考電勢法參考電勢法是一種普遍使用的工頻電壓加法,工作原理線路如圖5所示。設A-X間有N段電壓串聯,各段電壓依次記為1,2,…,N。以s為參考電勢,用補償法依次測量i的相對誤差,記為i,滿足式(6):(··Ni=1i=1i-(··Ni=1i=1由i=,得式(7)和式(8):N···NEs=E-Esi(7)··Ei=Es(1+i)(8)·經過N次測量,可以確定Ei的誤差,從而能計算出感應分壓器第k個抽頭的比例·誤差ε(k),見式(9):·(k)==i-i=iii=1kNi=1i=1∑i-∑kNi=1i=1JJF1067—20145圖5參考電勢法原理線路····E—輸入電壓;Ei—第i段電壓;ΔEi—第i段補償電壓;Es—參考電勢5計量特性5.1基本誤差工頻電壓比例標準裝置計量準確度根據主標準器誤差大小分為0.0001,0.0002,0.0005,0.001,0.002,0.005,0.01,0.02,0.05九個級別,各個級別的最大允許誤差見表1。工頻電壓比例標準器在額定頻率、額定功率因數及二次負荷為額定二次負荷的25%~100%之間的任一數值時,各準確度級別的誤差一般不超過表1的限值。工頻電壓比例標準裝置按工作電壓范圍設置多個主標準器時,準確度可以根據工作電壓范圍分段表示。工頻電壓比例標準裝置中的電壓互感器和感應分壓器,其比例誤差應符合式(10)的關系:|ε|≤4Up(10)式中:Up—標準器在置信概率為p時的擴展不確定度;或(′)。表1工頻電壓比例標準器的誤差限值準確度級別比值誤差相位誤差倍率因數額定電壓百分值倍率因數額定電壓百分值2050801001202050801001200.0001±10-611111±μrad111110.000222222222220.00055555555555JJF1067—20146表1(續)準確度級別比值誤差相位誤差倍率因數額定電壓百分值倍率因數額定電壓百分值2050801001202050801001200.001±10-62015101010±μrad20151010100.002403020202040302020200.00510075505050100755050500.01±%0.0200.0150.0100.0100.010±(′)0.600.450.300.300.300.020.0400.0300.0200.0200.0201.20.90.60.60.60.050.1000.0750.0500.0500.0504.03.02.02.02.0注:額定二次負荷≤0.2VA時,下限負荷按0VA考核。5.2穩定性工頻電壓比例標準裝置中的電壓互感器和感應分壓器在校準間隔內的誤差變化一般不大于其誤差限值的1/3。5.3屏蔽誤差工頻電壓比例標準裝置中帶電位屏蔽的測量繞組,校準時屏蔽電位變化對測量繞組計量性能的影響一般不大于比例修正值允許誤差的1/5。注:如果參考電勢屏蔽達不到以上要求,但可以通過某種測量方法抵償,也允許使用。5.4絕緣強度5.4.1工頻耐壓工頻電壓比例標準裝置中的電壓比例標準器及輔助設備,能耐受1.3①~1.5②倍額定電壓1min試驗而不發生絕緣損壞或放電閃絡。當恢復到正常工作電壓范圍時,誤差無顯著改變。5.4.2絕緣電阻工頻電壓比例標準裝置中,絕緣電阻滿足以下要求:a)1kV及以下的標準器用500V兆歐表測量,一次繞組對二次繞組及接地端子之間的絕緣電阻不小于20MΩ;b)1kV以上的電壓互感器用2.5kV兆歐表測量,不接地互感器一次繞組對二次繞組及接地端子之間的絕緣電阻不小于10MΩ/kV,且不小于40MΩ;二次繞組對接地端子之間以及二次繞組之間的絕緣電阻不小于40MΩ。5.5升降變差工頻電壓比例標準裝置的升降變差一般不大于其誤差限值的1/5。注:以上指標不是用于合格性判別,僅供參考。①適用于10kV以上工頻電壓比例標準裝置。②適用于10kV及以下工頻電壓比例標準裝置。JJF1067—201476校準條件6.1環境條件6.1.1工頻電壓比例標準裝置的環境條件應能滿足以下要求:—環境溫度:10℃~35℃,相對濕度不大于80%?！獙嶒炇覒袑Ｓ玫慕拥匮b置,接地電阻不大于2Ω?！蛲饨珉姶艌龈蓴_引起的測量誤差不大于被校設備誤差限值的1/20。6.2測量標準及其他設備6.2.1電源及調壓設備電源及其調壓設備應具有足夠的容量和調節細度,電源的頻率為50Hz±0.5Hz(60Hz±0.6Hz),波形畸變系數不超過5%。提供中心電位的升壓器,因中心電位不對稱引入的測量誤差不大于被校設備誤差限值的1/50。注:當校準0.01級及以上電壓互感器時,應注意電源的波形失真和供電電源的中性線對地電壓對測量結果的影響;當發現測量示值不穩定或異常時,應考慮采用更高質量的電源。6.2.2誤差測量裝置誤差測量裝置應符合JJG314—2010中5.1.4的要求。6.2.3監視用電壓表校準時,監視電壓互感器二次工作電壓用的電壓表準確度級別不低于1.5級,電壓表在所有誤差測量點的相對誤差均不大于20%。在同一量程的所有示值范圍內,電壓表的內阻抗應保持不變。7校準項目和校準方法7.1校準項目裝置中的電壓互感器和感應分壓器校準試驗項目可按表2進行。表2校準試驗項目一覽表項目首次校準后續校準使用中校準外觀檢查+++絕緣強度試驗++-電壓比校準+++穩定性試驗-++重復性試驗+--注:“+”表示必做試驗項目,“-”表示可不做試驗項目。JJF1067—201487.2校準方法7.2.1外觀檢查被校設備外觀應完好,銘牌信息齊全清晰,接線端子完整,標志正確,氣壓或油位符合要求。其中,銘牌信息應包括:產品編號,出廠日期,額定電壓比,準確度等級,額定容量、頻率等明顯標志。7.2.2絕緣強度7.2.2.1工頻耐壓裝置中的電壓互感器和感應分壓器在工頻耐壓試驗時,工頻電壓直接加在一次繞組上,或用二次電壓感應出符合要求的一次電壓。試驗時一次繞組的尾端接地。10kV及以下標準器試驗電壓不低于額定工作電壓的1.5倍,10kV以上標準器試驗電壓不低于額定工作電壓的1.3倍,偏差不大于3%。試驗設備和方法應符合GB/T16927.1的要求。試驗過程中被試設備應無過熱、放電及絕緣損壞現象。7.2.2.2絕緣電阻工頻電壓比例標準裝置中,1kV及以下的標準器用500V兆歐表測量;1kV以上的電壓互感器用2.5kV兆歐表測量。7.2.3電壓比通過電壓比校準得到各臺標準器的電壓比誤差及不確定度。首次校準應采用統計方法試驗,剔除試驗中的粗差數據后,試驗次數不少于6次。后續校準和使用中的校準,若校準數據處于穩定受控狀態,則可以與歷史樣本進行合并,確定新的量值,否則應重新進行校準。注:本規范對試驗電壓百分數范圍不作規定,實驗室可根據裝置技術條件及量值傳遞需要擬定,一般應控制在設備允許工作電壓范圍內。7.2.3.1單盤感應分壓器單盤感應分壓器的校準可按圖6進行。如果參考變壓器T2的屏蔽效果達不到5.3的要求,則應采用倒換極性法,用兩次測量的平均值消除屏蔽誤差。倒換時,T2的一次及二次高低端應同時換接。其他結構的參考變壓器,可以采取相應的能消除屏蔽誤差的換接方法。試驗時,按圖6線路逐段測量T0各段電勢i相對于參考電勢s的誤差,并把數據填入附錄B中的表B.1,然后根據式(11)計算出在正反極性下兩次測量的平均值和各段誤差平均值ε。填入表B.1的數據可用(±a±bj)的復數形式,也可以分成關于比值差f和相位差δ兩個表格的形式。其他表格情況相同,不再加以說明。ε=i根據式(9),電壓比N/k的誤差可用式(12)計算:(k)=i-ε單盤感應分壓器除按通常的10段校準外,還應進行9段和7段的校準。(11)(12)JJF1067—20149圖6單盤感應分壓器校準線路T1—接地與供電分壓器;T2—參考變壓器;T0—被校分壓器;ΔU—被測差壓信號端口;Ur—二次參考電壓端口7.2.3.2多盤感應分壓器多盤感應分壓器采用整體法校準,校準線路如圖7所示,圖中T0準確度應至少比被校分壓器高一級,并有已知比例誤差校準值和不確定度。測量時,被校分壓器金屬外殼上的接地端子應與標準分壓器的X端連接,并對地絕緣。用單盤分壓器(或標準多盤分壓器)給出10/k(k=1,2,…,10),9/k(k=1,2,…,8),7/k(k=1,2,…,6)等共24個標準比例,誤差測量結果填入表B.2。當環境干擾不能滿足測量誤差要求時,還需要用倒換極性方法計算出正反電源極性下測量平均值。當應用多盤感應分壓器級聯測量高準確度電壓互感器時,若需對多盤感應分壓器誤差進行修正,其修正值宜選擇上述24個比例中與實際使用比例最為接近者進行修正。圖7多盤感應分壓器校準線路T1—接地及供電分壓器;T2—被校分壓器;T0—單盤分壓器(或多盤分壓器)JJF1067—2014107.2.3.3電壓比誤差值的電壓系數試驗線路如圖4所示。先以被?；ジ衅黝~定電壓的5%為間隔,在10%~60%額定··電壓范圍分別測量被?；ジ衅髋c串聯式電壓互感器上、下級相對誤差ε1、ε2,然后以被?；ジ衅黝~定電壓的10%為間隔,···聯式電壓互感器的相對誤差ε3。測量結果填入表B.3,并根據公式在表中計算出·····γ(2U)-γ(U)的值。測量時可用被校互感器作為供電互感器,使其在校準時始終以誤差測量裝置的工作電壓回路為負荷,保持串聯式電壓互感器為0VA負荷。7.2.3.4參考點誤差若被校電壓互感器Tx的電壓比大于標準器T0的電壓比,需要在單盤感應分壓器或標準器T0的二次輸出端級聯多盤感應分壓器T2,測量線路如圖8或圖9所示。圖8電壓互感器與多盤感應分壓器級聯校準高壓互感器參考點線路圖9感應分壓器級聯校準高壓互感器參考點線路圖8中T1的電壓比與T0相同,用來給T2的激磁繞組供電,如果T0為雙級電壓互感器,也可用其供電繞組給T2的激磁繞組供電。誤差測量裝置依然由Tx供電。測量點可根據表B.3選取,通常為10%,15%,20%額定電壓點。為了減小電磁干擾誤JJF1067—201411差,可以倒換電源極性,取兩次測量的平均值。測量結果填入表B.4。如果T0是單盤感應分壓器,則可按圖9的級聯方法與T2級聯。7.2.4穩定性將后續校準和使用中校準結果,與上一個周期校準結果比較,誤差值偏差不大于標準裝置誤差限值的1/3。7.2.5重復性在重復性條件下對被校準對象進行n次獨立重復測量(n不少于6次),標準差不大于被校準對象誤差限值的1/5。8校準結果表達8.1誤差計算被校對象的比值差和相位差按式(13)和式(14)計算:fx=fp+fn(13)δx=δp+δn(14)式中:fx—被校電壓互感器的比值誤差,10-6或%;fp—電壓上升和下降時比值誤差讀數的算術平均,10-6或%;fn—標準器的比值誤差,10-6或%;δx—被校電壓互感器的相位誤差,μrad或(′);δp—電壓上升和下降時相位誤差讀數的算術平均,μrad或(′);δn—標準器的相位誤差,μrad或(′)。8.2誤差修約0.0001~0.005級工頻電壓比例標準裝置比差誤值和相位誤差均按額定電壓誤差限值的1/10修約,0.05級~0.01級電壓互感器比值誤差和相位誤差按表3修約。判斷標準裝置是否超過允許誤差時,以修約后的數據為準。表3互感器的誤差修約間隔項目準確度級別0.010.020.05比值誤差/%0.0010.0020.005相位誤差/(′)0.020.050.28.3單盤感應分壓器誤差統計單盤感應分壓器的比例誤差值統計見表B.5。將表B.1中計算得到的k按測量順序填入表B.5,再用統計方法計算出平均值和標準差s。對應于某電壓比的誤差平均值就是該比例的誤差校準值。8.4多盤感應分壓器誤差統計多盤感應分壓器整體校準數據統計見表B.6。將表B.2中計算出的比例誤差值按測JJF1067—201412量順序填入表B.6中,然后用統計方法計算出平均值和標準差s。對應于某電壓比的誤差平均值,加上標準器的誤差校準值,就是該比例的誤差校準值。8.5串聯電壓加法誤差統計8.5.1互感器誤差電壓系數統計將表B.3中計算出的值按測量順序填入表B.7,然后計算出表中數據的平均值和標準差s。8.5.2參考點誤差統計將表B.4中計算出的平均值按測量順序填入表B.8,然后計算出表中數據的平均值和標準差s。8.5.3誤差校準值以被?；ジ衅黝~定電壓的10%、20%、40%、80%以及15%、30%、60%、120%為基本誤差校準點。將表B.7中的統計平均值加上標準器的系統誤差修正值作為被?；ジ衅鞯牟糠譁y量點誤差。其他測量點誤差則根據表B.6外推,方法如下:··30%點的誤差值等于15%點誤差值加上表B.6中30%欄中(2U)-(U)的值,··60%點的誤差值等于30%點誤差值加上表B.6中60%欄(2U)-(U)的值,120%點··誤差值等于60%點誤差值加上表B.6中120%欄中(2U)-(U)的值。20%、40%、80%點的誤差值也可以按以上方法確定。其他電壓點可用擬合法或插值法補足。由擬合或插值引起的不確定度應不大于標準器修正值允許誤差的1/5。9校準證書校準結果應在校準證書(報告)上反映,校準證書(報告)應至少包括以下信息:a)標題,如“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性和應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)對校準所依據的技術規范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;m)對校準規范的偏離的說明;JJF1067—201413n)校準證書和校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識;o)校準結果僅對被校對象有效的聲明;p)未經實驗室書面批準,不得部分復制證書或報告的聲明。校準原始記錄及統計格式見附錄B,校準證書(報告)內頁格式見附錄C、附錄D。10復校時間間隔由送校單位根據使用情況自主決定,建議復校時間間隔為2年。JJF1067—201414附錄A測量不確定度評定示例A.1單盤感應分壓器誤差校準值的合成標準不確定度誤差校準值的合成標準不確定度uc1,由A類分量和B類分量組成。A類分量為表B.5中s的最大值,記作s1。B類分量包括誤差測量裝置的標準不確定度u1,參考電勢屏蔽不良對應的標準不確定度u2。以上3項按方和根法綜合,即uc1=+u+u式中,n為試驗次數,u1=0.1εmax/1.7,εmax為校驗儀測量讀數最大絕對值。不修蔽壓u時,取u2=0.2εp/1.7。整體校準時,A類分量取表B.6中最大的s值(記作s2),B類分量包括標準器誤差值的標準不確定度u3和誤差測量裝置對應的標準不確定度u4,合成標準不確定度按下式計算:uc2=+u+u為校證書給出的標準不確定度取值。u4=0.1εmax/1.7,εmaxA.3標準互感器誤差校準值的合成標準不確定度把表B.7中30%、60%、120%三欄的s值用方和根法綜合后(記作s4),作為誤差中的A類分量。A類分量還包括表B.8中s的最大值,記作s5。B類分量包括標準器的電壓比標準不確定度u5,測量裝置對應的合成標準不確定度u6,被?；ジ衅髌帘握`差對應的合成標準不確定度u7。合成標準不確定度按下式計算:uc3=++u+u+u式中,u5為根據標準器校準證書給出的標準不確定度取值。u6=0.1εmax/1.7。A.4擴展不確定度εmax為校驗儀測量讀數最大絕對值。屏蔽誤差取u7=εpA.4擴展不確定度各標準裝置的擴展不確定度按下式計算:Up=kpuckp為包含概率為p時的包含因子。JJF1067—201415附錄B標準原始記錄及統計格式B.1校準原始記錄格式記錄編號:××××××-××××第×頁共×頁試品主要技術參數額定一次電壓V額定二次電壓V準確度等級級二次負荷VA額定頻率Hz額定功率因數校準時使用的主要標準器名稱不確定度/最大允許誤差/準確度等級校準依據校準地點校準條件溫度:℃,相對濕度:%校準項目校準項目校準結果1外觀檢查2絕緣電阻測量3繞組極性4工頻耐壓5誤差測量7最大變差8重復性9穩定性校準說明:建議下次校準時間為年月日之前16記錄編號:××××××-××××第×頁共×頁比值差的倍率因數: