绝缘油介质损耗因数及体积电阻率测试仪校准规范

1绝缘油介质损耗因数及体积电阻率测试仪校准规范本规范适用于绝缘油介质损耗因数及体积电阻率测试仪(以下简称油介损仪)的本规范不适用于高压介质损耗因数测试仪和高压电容电桥的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJG690—2003高绝缘电阻测量仪(高阻计)JJG1005—2005电子式绝缘电阻表GB/T5654—2007液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量GB/T16927.2—2013高电压试验技术第2部分：测量系统GB/T21216—2007绝缘液体测量电导和电容确定介质损耗因数的试验方法DL/T421—2009电力用油体积电阻率测定法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1介质损耗因数dielectricdissipationfactor介质损耗因数(tanð)是损耗角的正切值。3.2绝缘油体积电阻率insulatingoilvolumeresistivity绝缘油体积电阻率是液体介质在单位体积内电阻的大小，单位：Ω·m。油介损仪是测量绝缘油介质损耗因数和体积电阻率的仪器。包括油杯、温控系统、测量电路(信号处理单元及信号测量单元)、交直流高压电源、电容标准器、体积电阻介质损耗因数和电容测量原理如图1所示：标准回路由内置高稳定度电容标准器C,和标准回路采样电阻R…组成；被试回路由被试油品(Cx、R)和被试回路采样电阻R组成。C是油的等效电容，R,是油产生各种损耗的等效电阻。HV是交流高压电源。介质损耗因数测量方法采用正接法。2 体积电阻率测量原理如图2所示：被测绝缘油体积电阻率接在高压端和低压端之间，信号测量单元对被测绝缘油体积电阻率的采样信号进行处理，得到体积电阻率。DHV为直流高压电源。体积电阻率和绝缘电阻的换算见式(1):式中：p——绝缘油体积电阻率，Ω·m;C₀——油杯的空杯电容，pF;R——绝缘油绝缘电阻值，Ω。p|p|绝缘油信号测量单元专5计量特性5.1介质损耗因数最大允许误差a与被校油介损仪介质损耗因数测量有关的系数；3D——油介损仪介质损耗因数测量示值；D₀——介质损耗因数测量的零值误差，一般不大于0.0002。5.2电容最大允许误差：b——与被校油介损仪电容测量有关的系数；C——油介损仪电容测量示值；Cm——电容测量的零值误差，pF。一般不大于2pF。5.3体积电阻率最大允许误差：e——被校油介损仪(仅对体积电阻率)的准确度等级5.4温度最大允许误差：5.5高压电源电压最大允许误差5.5.1交流电压一般为±3%,电压单位：kV。5.5.2直流电压一般为±3%,电压单位：kV。6校准条件6.1环境条件油介损仪校准环境条件应满足以下要求：a)环境温度：20℃±5℃;b)环境相对湿度：不大于60%;c)周围无影响测量的强电场和交变磁场；d)对交流220V供电的油介损仪电源要求：1)电压：220V±11V;2)频率：50Hz±0.1Hz;3)谐波总含量不大于3%。6.2测量标准及其他设备油介损仪校准的测量标准设备主要由介质损耗因数标准器、标准电容、绝缘电阻检定装置、温度测量仪表、高压测量设备等组成。6.2.1介质损耗因数标准器量程范围：0～10%,其示值误差一般不超过被校油介损仪示值允许误差的1/4。6.2.2标准电容量程范围：(0～200)pF,其示值误差一般不超过被校油介损仪示值允许误差的1/4。46.2.3绝缘电阻检定装置量程范围：(0～200)GΩ,其准确度等级一般不超过被校油介损仪示值允许误差的1/4。6.2.4温度测量仪表量程范围一般为(0～120)℃,其示值最大允许误差：±0.2℃。6.2.5高压测量设备量程范围一般为(0～5)kV,其示值误差一般不超过被校油介损仪示值允许误差的1/5。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目按表1的规定。校准项目计量特性条款号校准方法对应条款号12电容34温度5高压电源7.2校准方法油介损仪校准前的外观和通电检查：油介损仪的面板、机壳或铭牌上应有以下主要标志和符号：产品的名称及型号、制造商名称或商标、制造日期、出厂编号；所有的标志应清晰明显，无影响仪器性能的损坏；外壳上应有明显或可靠的接地端子，油杯的信号采集线和温度采集线接线正确，所有开关及按钮应灵活可靠。通电检查：电气工作性能正常，显示部分应完整无缺，电极无损伤现象。7.2.1介质损耗因数7.2.1.1校准选点在被校油介损仪全量程范围内均匀选取10个介质损耗因数点进行校准。7.2.1.2校准过程将被校油介损仪和介质损耗因数标准器放在有绝缘垫的平面上，仪器外壳安全按照图3或被校油介损仪说明书的接线方式，将被校油介损仪的高压端(或放置油杯的被校油介损仪高压电极板)接介质损耗因数标准器高压端，被校油介损仪信号端芯线(或低压端)接介质损耗因数标准器低压端，被校油介损仪屏蔽端接介质损耗因数标5油介油介损仪介质损耗因数标准器油介损仪标准电容按照7.2.1.1选点，不加热、不加油条件下进行测量，得到校准值。示值误差按公式中：△D——介质损耗因数示值误差；Dx——油介损仪介质损耗因数示值；D₁——介质损耗因数标准值。7.2.2.1校准选点在被校油介损仪电容量程范围内选取1个电容点进行校准。7.2.2.2校准过程将被校油介损仪和标准电容放在有绝缘垫的平面上，仪器外壳安全接地。按照图4或被校油介损仪说明书的接线方式，将被校油介损仪的高压端(或放置油杯的被校油介损仪高压电极板)接标准电容高压端，被校油介损仪信号端芯线(或低压端)接标准电容低压端，被校准油介损仪屏蔽端接标准电容屏蔽端。o按照7.2.2.1选点，不加热、不加油条件下进行测量，得到校准值。示值误差按公6油介损仪绝缘电阻检定装置油介损仪绝缘电阻检定装置Cx——油介损仪电容示值，pF;7.2.3体积电阻率7.2.3.1校准选点在被校油介损仪体积电阻率量程范围内均匀选取10个校准点进行校准。7.2.3.2校准过程将被校油介损仪和绝缘电阻检定装置放在有绝缘垫的平面上，仪器外壳安全接地。按照图5或被校油介损仪说明书的接线方式，将被校油介损仪的高压端(或放置油杯的被校油介损仪高压电极板)接绝缘电阻检定装置高压端，被校油介损仪信号端芯线(或低压端)接绝缘电阻检定装置低压端，被校油介损仪屏蔽端接绝缘电阻检定装置屏低压端○屏蔽端叶ooo图5体积电阻率校准接线图按照7.2.3.1选点，不加热、不加油条件下进行测量，得到校准值。体积电阻率示值误差按公式(7)计算：在60℃~120℃范围内选取不少于2个温度点进行校准，其中1个温度点为设定被校温度，按照被校油介损仪的操作说明操作仪器，升温加热到待测量温度点，油温稳定后，用温度测量仪表测量油杯里油的温度。温度示值误差按公式(8)7△t——温度示值误差，℃;tx——油介损仪温度示值，℃;ta——温度测量仪表示值，℃。7.2.5高压电源7.2.5.1校准选点在交流高压和直流高压量限范围内各选取1个电压点进行校准。7.2.5.2校准过程交流高压和直流高压测量分别按照图6接线，进行校准。油介损仪的高压电源o高压测量设备8校准结果表达8.1校准证书校准结果应在校准证书(报告)上反映，校准证书(报告)应至少包括以下信息：a)标题，如“校准证书”;b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同)d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明i)对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；8m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的声明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。校准原始记录格式见附录B,校准证书(报告)内页格式见附录C.8.2测量不确定度的评定与表示要求测量不确定度的评定与表示参见附录A。9复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。9校准不确定度评定示例A.1介质损耗因数的不确定度评定A.1.1测量方法被校油介损仪对经标定的介质损耗因数标准器进行测量，在相同参比条件下，以油介损仪的测量值与标准值按式(5)计算示值误差。以使用(0.5%×读数+0.005%)级的介质损耗因数标准器校准(2%×读数+0.02%)级的油介损仪介损值(介损值为5%)为例进行评定。A.1.2测量模型△D——介质损耗因数示值误差；Dx——油介损仪介质损耗因数示值；Dx——介质损耗因数标准值。A.1.3不确定度传播公式4A.1.4标准不确定度分量的评定A.1.4.1介损示值的A类标准不确定度分量A类不确定度分量主要由测量重复性引入。表A.1中列出了介损值为5%测量点的10次测量结果。23456789实验标准偏差s按照贝塞尔公式计算出s:由于在实际工作中取单次测量结果作为最终结果，故A类不确定度u₁为A.1.4.2介损示值的B类标准不确定度分量该不确定度分量主要来源于标准器介损值的准确度和被校准仪器分辨力。所使用的高压介质损耗因数标准器经上级部门校准，根据其校准证书上的指标，该标准器的最大允许误差为±0.3%,按均匀分布估计，故u₂=0.0017×0.05=0.85×10被校油介损仪的分辨力为0.0001,不确定度分量按均匀分布估计，则A.1.5合成标准不确定度介损示值校准测量不确定度的来源及数值汇总于表A.2中。表A.2介损示值校准测量不确定度来源及数值汇总23被校仪器的分辨力由于表A.2中各标准不确定度分量相互独立、互不相关，故合成标准不确定度为：ue=√uì+u²+u}=0.9×10-A.1.6扩展不确定度取包含因子k=2,则校准的扩展不确定度：U=ku.=2×0.9×10-4=1.8×A.2体积电阻率的不确定度评定A.2.1测量方法被校油介损仪对经标定的绝缘电阻检定装置进行测量，在相同参比条件下，以油介损仪的测量值与标准值按式(7)计算示值误差。以使用2级绝缘电阻检定装置校准油介损仪的体积电阻率(6.78×10¹¹Ω·m)为例进行评定。A.2.2测量模型px——油介损仪体积电阻率示值，Ω·m:pn——标准体积电阻率值，Ω·m,A.2.3不确定度传播公式灵敏系数A.2.4标准不确定度分量的评定A.2.4.1体积电阻率示值的A类标准不确定度分量A类不确定度分量主要由测量重复性引入。表A.3中列出了体积电阻率为6.78×10¹Ω·m的测量点的10次测量结果。123456789实验标准偏差s按照贝塞尔公式计算出s:由于在实际工作中取单次测量结果作为最终结果，故A类不确定度u₁为：A.2.4.2体积电阻率示值的B类标准不确定度分量该不确定度分量主要来源于标准器值的准确度和被校准仪器分辨力。所使用的绝缘电阻检定装置经上级标准校准，根据其校准证书上的指标，该标准器的最大允许误差为±2%,按均匀分布估计，故u₂=0.011×6.78×10¹¹=0.075×10¹被校仪器的分辨力为0.01×10¹Ω·m,不确定度分量按均匀分布估计，则A.2.5合成标准不确定度体积电阻率示值校准测量不确定度的来源及数值汇总于表A.4中。123被校仪器的分辨力由于表A.4中各项标准不确定度分量不相关，所以合成标准不确定度为ue=√u²+u²+u²=0.085×10A.2.6扩展不确定度取包含因子k=2,则校准的扩展不确定度：绝缘油介质损耗因数及体积电阻率测试仪校准原