交直流数字高压表校准规范

交直流数字高压表（测量系统）校准规范1范围本规范适用于测量电压300kV及以下直流高电压和（或）工频交流高电压的数字高压表（测量系统）（以下简称数字高压表）的校准。2引用文件本规范引用了下列文件： JJF1001-2011《通用计量术语及定义》JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则GB/T16927.1-2011高电压试验技术第1部分一般试验要求GB/T16927.2-2013高电压试验技术第2部分测量系统GB/T2900.50-2008电工术语发电、输电及配电通用术语使用本规范时，应注意使用上述引用文件的现行有效版本。3概述数字高压表是用于测量工频交流高电压和直流高电压的测量仪器，它由高压分压器、传输电缆和低压数字表构成，其工作原理如图1所示图1数字高压表工作原理Z1—高压分压器高压臂阻抗；Z2—高压分压器低压臂阻抗；PV—低压数字表；U—被测高电压，U=Z1+Z2Z2U为了减少外界干扰，高压分压器的低压输出端通常使用屏蔽电缆与低压数字表连接，电缆的屏蔽层与芯线间的电容与高压分压器的低压臂阻抗并联，因此应把传输电缆视为数字高压表的一部分。4计量特性4.1基本误差和准确度等级4.1.1基本误差数字高压表的基本误差公式可用下列形式之一表示：a）两项误差之和所表示的绝对误差来表示，如公式（1）所示。（1）式中：Δ——用绝对误差的形式表示的最大允许误差，kV或V；a——与读数有关的误差系数；Ux——被校表的读数值（显示值）；b——与满量程有关的误差系数；Um——被校表的量程。a、b数值参照仪表说明书，b值不应大于a值的1/5。b）用与数字高压表读数值之比的相对误差来表示，如公式（2）所示。（2）式中：γ——用相对误差的形式表示的最大允许误差，%。4.1.2准确度等级数字高压表的准确度等级根据与数字高压表示值有关的系数a的大小来划分，共分为0.1级、0.2级、0.5级、1级、1.5级、2级六个级别，每个等级的系数a和系数b应符合表1的要求。表1数字高压表准确度等级的要求准确度等级①ab0.10.1≤0.020.20.2≤0.040.50.5≤0.1注：①对于多量程数字高压表，不同量程允许有不同准确度等级。表1数字高压表准确度等级的要求（续）准确度等级①ab1.01.0≤0.21.51.5≤0.32.02.0≤0.4注：①对于多量程数字高压表，不同量程允许有不同准确度等级。4.2短时稳定性直流数字高压表在其测量范围上限电压值下，交流数字高压表在其80%测量范围上限值电压下，3min内其误差的变化不应大于其最大允许误差绝对值的1/3。4.3变差数字高压表的校准点上两次测量（上升与下降）的差值绝对值不应超过被校准点允许误差的1/3。5校准条件5.1环境条件5.1.1环境温度：（20±5）℃；相对湿度：≤80%。5.1.2因外界电磁场影响而引起的误差，不应超过数字高压表允许误差的1/10。5.1.3以被校数字高压表高度为半径的空间范围内应无杂物；高压引线与数字高压表本地的夹角不小于90°，高压引线不产生电晕。5.2测量标准器及其他设备5.2.1测量标准校准时使用的标准器具种类、名称、准确度等级见表2。校准数字高压表的标准器，准确度等级应在工作频率范围内满足表3要求。表2标准器要求被校数字高压表的准确度等级标准器名称准确度等级0.1标准电压表0.020.01分压器/互感器0.010.020.2标准电压表0.050.02分压器/互感器0.020.050.5标准电压表0.10.05分压器/互感器0.050.1分压器/互感器0.2注：标准器准确度等级可根据实际需求选择第一列或第二列。表2标准器要求（续）被校数字高压表的准确度等级标准器名称准确度等级分压器/互感器0.050.11.0标准电压表0.20.1分压器/互感器0.10.21.5标准电压表0.2分压器/互感器0.22.0标准电压表0.2分压器/互感器0.2注：标准器准确度等级可根据实际需求选择第一列或第二列。5.2.2其他设备辅助设备包括交流电压源、直流高压源和调压控制装置，技术要求应满足以下要求：交流电压源、直流高压源和调压控制装置的稳定度应满足在30s内电压的稳定度不低于110K%（调压控制装置连续可调，其他技术要求满足表3要求。表3高压电源其他技术要求被检数字高压表的准确度等级交流电压频率误差交流电压波形畸变系数直流电压纹波系数0.1（50±0.5）Hz≤3%≤0.1%0.2、0.5、1.0≤0.5%1.5、2.0≤1.5%6校准项目和校准方法6.1校准项目校准项目一览表见表4表4校准项目一览表序号校准项目1外观及通电检查2基本误差3短时稳定性4变差6.2校准方法6.2.1外观及通电检查a）数字高压表外观应完好，应有专用接地端子，且有明显接地标识；数字高压表铭牌上应明确标出产品名称、制造厂、型号、出厂编号、出厂日期、准确度等级、额定电压、测量频率等。b）通电后数字高压表显示屏、各功能开关、按钮和指示灯应能正常工作。6.2.2基本误差校准基本误差检定采用直接比较法。交流电压的基本误差校准在工频电压下进行。6.2.2.1采用高压分压器校准采用高压分压器校准数字高压表时，按图2所示线路图接线。图2用高压分压器作标准器接线图图中：B—高压电源及调压控制和保护装置；PVx—被校数字高压表；R—标准分压器；PV0—标准低压表。采用分压器作标准器时，在交流电压下校准数字高压表，应采用交流分压器；在直流电压下校准数字高压表，应采用直流分压器。分压器的准确度应在5.1所规定的温度范围内满足表2的准确度要求。如果分压器只能在较小的温度范围内保证准确度，应在分压器保证准确度所允许的温度范围内进行校准。标准数字电压表的输入阻抗应大于分压器低压端输出阻抗的10/KR%倍。KR是分压器准确度等级的数值。当标准数字电压表的输入阻抗不能满足上述要求时，应将分压器接上标准数字电压表后再校准总体分压比。6.2.2.2采用电压互感器校准采用电压互感器校准数字高压表时，按图3所示线路接线。图3用电压互感器作标准器接线图图中：B—高压电源及调压控制和保护装置；PVx—被校数字高压表；TV—电压互感器；PV0—标准低压表。6.2.3基本误差的校准点数字高压表基本误差的校准点为被校数字高压表额定电压的20%，40%，60%，80%和100%共5个点。校准时，各校准点在电压上升和下降时各测量一次。实际值为上升值和下降值的平均值。校准多量程数字高压表时，应对其全部量程进行校准。6.2.4短时稳定性试验对直流数字高压表施加直流电压测量范围上限的标准电压，或对交流数字高压表施加80%交流电压测量范围上限的标准电压，并保持此电压3min，期间每隔30s，读取被校数字高压表测量值，其中电压示值的最大值和最小值按公式（3）计算电压示值的短时稳定性，应满足4.2的要求。S=Umax−式中：S——被校数字高压表电压示值的短时稳定性，%；Umax——被校数字高压表测量值中读数的最大值，kV或V；Umin——被校数字高压表测量值中读数的最小值，kV或V；U——标准电压源的输出实际值，V。6.2.5变差校准被校数字高压表在每个校准点两次测量（上升和下降），取差值绝对值为被校数字高压表在该校准点的变差。7校准结果表达7.1校准记录校准原始记录格式见附录A7.2校准证书校准证书内页格式见附录B。校准结果应在校准证书上反映，校准证书应至少包含以下信息：a）标题，如“校准证书”；b）实验室的名称和地址；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）被校准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）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j）校准环境的描述；k）校准结果及其测量不确定度的说明；l）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；m）校准人和核验人的签名；n）校准结果仅对被校对象有效性的声明；o）未经实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。8复校时间间隔建议复校的时间间隔为一年，复校时间间隔可根据实际使用情况自主决定，使用频繁和降级使用的数字高压表（包括超差后进行了误差调整的数字高压表），校准周期建议缩短为半年。

附录A交直流数字高压表（测量系统）校准记录参考格式委托单位准确度等级器具名称型号/规格制造厂证书编号出厂编号校准依据校准地点环境温度℃相对湿度%校准人员校准日期核验人员核验日期本次校准所用主要设备名称型号及编号不确定度或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期一、外观及通电检查：二、短时稳定性：次数稳定性%测量值/kV次数测量值/kV三、基本误差：DC量程：kVAC量程：kV标准值/kV被校显示值标准值/kV被校显示值/kV上升下降平均值上升下降平均值四、变差校准：kV附录B交直流数字高压表（测量系统）校准证书内页参考格式本次校准所用主要设备名称型号及编号不确定度或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期校准数据:一、外观和通电检查：二、短时稳定性：三、基本误差：DC量程：kVAC量程：kV标准值kV被校显示值kV标准值kV被校显示值kV本次校准结果的测量不确定度：本次校准结果的测量不确定度：四、变差校准：五、其他说明：以下空白附录C交直流数字高压表的校准结果不确定度评定示例C.1概述采用交直流数字高压表校准系统作为标准器，对一台DC0.5级100kV的交直流数字高压表在环境温度（20±5）℃、相对湿度（60～80）%的条件下校准。C.2校准方法ΔUΔU——示值误差，kV或V；Ux——被校表示值，kVUn——标准表，kVC.3不确定度来源估计分析交直流数字高压表的校准过程，其不确定度来源主要有以下几项：（1）由直流标准分压误差引入的不确定度分量u1（2）被校交直流数字高压表测量重复性引入的不确定度分量u2（3）由数字多用表示值误差引入的不确定度分量u3（4）由数字多用表分辨力引入的不确定度分量u4（5）被校交直流数字高压表分辨力引入的不确定度分量u5C.4标准不确定度分量的评定本实验以校准DC0.5级（0～100）kV的交直流数字高压表（测量系统）为对象，100kV示值误差测量点，用相对值表示。C.4.1不确定度分量u由标准直流分压器的准确度等级为0.1级，按均匀分布，则：uC.4.2不确定度分量u对被校交直流数字高压表（测量系统）100kV点进行10次重复测量数据如表C.1。表C.1电压测结果测量次数12345实测值/kV100.11100.12100.21100.18100.12测量次数678910实测值/kV100.14100.14100.12100.18100.22平均值：U=100.154kV。单次测量实验标准偏差：在实际测量中，以2次测量值的算术平均值为测量结果，则测量重复性引入的不确定度为：uC.4.3不确定度分量u数字多用表34465A在DCV：10V量程时，最大允许误差为±（读数×0.01%＋量程×0.0006%），半宽度a=10V×0.01%+10V×0.0006%=0.00106V，相对表示为0.0106%按均匀分布，则：uC.4.4不确定度分量u数字多用表34465A在DCV：10V量程时，对应测量数字高压表0.01kV时分辨力为0.01V，其在±0.005V的区间为均匀分布。故：uC.4.5不确定度分量u被校交直流数字高压表（测量系统）在100kV时，分辨力为0.01kV，则其半宽度为0.005kV，在此区间内认为服从均匀分布，包含因子k=3uC.5标准不确定度汇总交直流数字高压表（测量系统）测量结果不确定度汇总表见表C.2。表C.2测量结果不确定度分量汇总表不确定度分类标准不确定度分量不确定