局部放電測試儀校準規(guī)范　第1部分：超聲波法局部放電測試儀

JJF1856—20201局部放電測試儀校準規(guī)范第1部分:超聲波法局部放電測試儀1范圍本規(guī)范適用于測量頻率在20kHz~500kHz范圍內(nèi)接觸式超聲波法局部放電測試儀的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T7354—2018高電壓試驗技術(shù)局部放電測量DL/T1416—2015超聲波法局部放電測試儀通用技術(shù)條件凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)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(guī)范。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1超聲波法局部放電測試儀ultrasonicpartialdischargetester將超聲波信號通過超聲傳感器轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給測量主機,對電氣設備內(nèi)的局部放電水平進行測量的裝置。[DL/T1416—2015,3.1]3.2接觸式傳感器contactsensor一種安裝或放置在電氣設備殼體上,通過接觸的方式接收超聲波信號的傳感器。[DL/T1416—2015,3.2]3.3中心頻率centerfrequency測試儀傳感器達到諧振狀態(tài)的頻率,此時測試儀頻率響應最大。3.4上限截止頻率upperlimitfrequency以中心頻率為參考,信號頻率上升,使傳輸阻抗Z(f)由通帶峰值下降6dB時的頻率值。一般用符號f1表示。[GB/T7354—2018,3.9.2,有修改]3.5下限截止頻率lowerlimitfrequency以中心頻率為參考,信號頻率下降,使傳輸阻抗Z(f)由通帶峰值下降6dB時的頻率值。一般用符號f2表示。[GB/T7354—2018,3.9.2,有修改]3.6分貝幅度decibelamplitude以1μV或1mV為參考的超聲信號峰值幅度的對數(shù)測量值。單位為dB。2信號峰值幅度=20lg(A。/A?)。指脈沖信號前、后沿分別等于0.5Um(峰值)時相應的時間間隔。超聲波法局部放電檢測是將超聲波信號通過設置在電氣設備器轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)電氣設備內(nèi)部局部放電水平的測量和放法局部放電測試儀(以下簡稱測試儀)一般由傳感器、信號調(diào)理電路、微處理器、通信單元、顯示單元、存儲單元等部分構(gòu)成，其工作原理如圖1所示。電路圖1測試儀工作原理圖上、下限截止頻率的相對誤差一般不超過±20%。測試儀電壓幅值誤差一般不超過±20%。5.3短期穩(wěn)定性S,在輸入信號強度不變的情況下，測試儀連續(xù)工作4h后，幅值變化量一般不超過其允許誤差的1/5。注：以上條款不作為合格性判斷依據(jù)，僅供參考。測試儀應在表1規(guī)定的環(huán)境條件下進行校準。JJF1856—20203表1校準環(huán)境條件序號影響量參比值允許偏差1環(huán)境溫度20℃±5℃2相對濕度55%±25%3電源電壓220V±10%4電源頻率50Hz±1%5其他因素無強磁場和振動6.2測量標準及輔助設備測量標準及輔助設備要求見表2。表2測量標準及輔助設備序號設備名稱性能指標1信號發(fā)生器具備正弦波信號和脈沖信號輸出功能;正弦波頻率范圍不小于10kHz~500kHz,最大允許誤差不超過±5%;幅值不小于5V;總諧波失真小于1%;脈沖信號寬度小于1μs,上升時間小于1.5μs,信號重復頻率不小于5Hz;幅度不小于5V,最大允許誤差不超過±5%2功率放大器在20kHz~500kHz頻率響應不超過±0.1dB,增益偏差不超過±0.3dB3發(fā)射換能器寬頻帶發(fā)射換能器或諧振頻率高于500kHz超聲換能器4鋼質(zhì)試塊直徑400mm,高度180mm圓柱體,試塊兩個端面應平整且平行度不應超過0.12mm,粗糙度不超過1μm5參考傳感器在20kHz~500kHz范圍內(nèi)頻率響應變化不超過20dB6數(shù)字示波器模擬帶寬≥100MHz,幅值測量最大允許誤差不超過±5%7絕緣電阻表測量電壓500V,準確度等級不低于10級8耐電壓測試儀輸出電壓≥2000V,準確度等級不低于5級7校準項目和校準方法7.1校準項目測試儀的校準項目如表3所示。表3校準項目序號校準項目計量特性條款號校準方法對應條款號1截止頻率誤差5.17.3.12電壓幅值誤差5.27.3.23短期穩(wěn)定性5.37.3.34b)各按鍵及開關操作靈活，無卡澀現(xiàn)象；e)應有明顯的專用接地端鈕(對手持式巡檢儀無此項要求)。a)電源輸入端對機殼的絕緣電阻大于20MQ;b)電源輸入端與外殼之間施加2000V工頻電壓，歷時1min,無擊穿或其他放電為使超聲波傳感器、換能器、試塊各接觸面獲得良校準按圖2接線，發(fā)射換能器置于試塊一側(cè)的中心位置，被校測試儀傳感器置于試塊另一側(cè)與發(fā)射換能器同軸的位置，各接觸面之間填充耦合劑置信號發(fā)生器于正弦波輸出擋，適當設置功率放大器增益，在范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出頻率，找出測試儀變，升高頻率，找出測試儀顯示值降幅達到6dB時的頻率點，此點即為實測的上限截止頻率；再降低頻率，以相同的方法找出下限截止頻率，按式(1)計算被校測試儀上、下限截止頻率相對誤差。32圖2上、下限截止頻率校準接線圖5γ;——測試儀上、下限截止頻率的相對誤差；fg——測試儀上、下限截止頻率標稱值；f——測試儀上、下限截止頻率實測值。7.3.2電壓幅值誤差電壓幅值誤差校準按圖3接線，發(fā)射換能器置于試塊一側(cè)的中心位置，被校測試儀傳感器與參考傳感器置于試塊另一側(cè)，兩者的中心與軸線處于中心對稱位置，并盡可能接近軸線，各接觸面之間填充耦合劑。置信號發(fā)生器于脈沖輸出擋，適當設置功率放大器增益，零起緩慢調(diào)節(jié)幅值，使被校測試儀顯示值剛好達到其量程范圍的上限值。而后依次降低輸入信號幅值，使由參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)測得的峰值以6dB值衰減，記錄被校測試儀顯示值A×,按式(2)計算其幅值顯示衰減值，按式(3)計算其電壓幅值相對誤差?！鰽x——測試儀在前后兩次相鄰校準點幅值顯示衰減值；Ax(n),A(n+n)——測試儀在前后兩次相鄰校準點的顯示值。γA——測試儀電壓幅值相對誤差。33427.3.3短期穩(wěn)定性按圖3接線。置信號發(fā)生器于脈沖輸出擋，適當設置功率放大器增益，輸出信號使被校測試儀顯示值為20dB。被校測試儀開機連續(xù)工作4h,再次記錄測試儀顯示值，比較前后記錄值得到其短期穩(wěn)定性。JJF1856—20206式中:Ss—測試儀短期穩(wěn)定性;A4h—測試儀連續(xù)工作4h后的顯示值。8校準結(jié)果表達8.1校準證書測試儀經(jīng)校準后出具校準證書,校準證書由封面和校準數(shù)據(jù)頁組成。校準證書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(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)進行校準的日期,如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接收日期;g)對校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;h)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;i)校準環(huán)境的描述;j)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;k)校準證書和校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;l)校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;m)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書或報告的聲明。校準結(jié)果測量不確定度評定參照附錄A,校準原始記錄格式見附錄B,校準證書內(nèi)頁格式見附錄C,校準結(jié)果頁格式見附錄D。8.2數(shù)據(jù)有效位數(shù)證書中校準結(jié)果的末位應與擴展不確定度的末位對齊。9復校時間間隔建議復校時間間隔為1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。JJF1856—20207附錄A電壓幅值誤差測量不確定度評定示例本附錄給出了電壓幅值誤差校準不確定度的評定示例。A.1校準情況說明A.1.1計量標準主要計量標準器相應技術(shù)性能如表A.1所示。表A.1校準主要標準器信息序號標準設備名稱主要技術(shù)指標1函數(shù)信號發(fā)生器正弦波輸出技術(shù)特性:頻率范圍1μHz~60MHz,頻率誤差為±(設置值×10-6+15pHz);總諧波失真小于1%;幅值可調(diào),最大峰峰值為10V。脈沖方波技術(shù)特性:最小脈寬小于1μs,上升時間小于1μs;重復頻率可調(diào);幅值可調(diào),最大峰峰值為10V,最大允許誤差為±1%2功率放大器在0~600kHz頻率響應不超過±0.1dB,最大放大增益90倍3發(fā)射換能器諧振頻率為1MHz4參考傳感器在20kHz~200kHz范圍內(nèi)頻率響應變化未超過20dB5示波器模擬帶寬為500MHz,幅值測量誤差不超過±1%A.1.2被校對象被校對象信息如表A.2所示。表A.2被校對象信息序號被校設備名稱主要技術(shù)指標1超聲波法局部放電測試儀頻率范圍:(20~200)kHz;測量范圍:(0~60)dBmV;分辨力:1dBmV;中心頻率:40kHzA.1.3校準方法對被校測試儀在環(huán)境溫度為(20±5)℃,相對濕度為(30~80)%的條件下放置24h后依據(jù)本規(guī)范7.3.2進行校準。置校驗系統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器于脈沖輸出擋,脈寬小于1μs,頻率大于5Hz。零起緩慢調(diào)節(jié)幅值,使被校測試儀顯示值剛好達到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)測得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號幅值,使標準測量系統(tǒng)測得的峰值降至A/2(即衰減6dB),記錄被校測試儀顯示值。A.2測量模型測試儀電壓幅值絕對誤差ΔA:ΔA=ΔAx-ΔAN(A.1)JJF1856—20208式中:ΔA—測試儀電壓幅值絕對誤差,dBmV;ΔAx—被校測試儀在前后兩次相鄰校準點電壓幅值顯示衰減值,dBmV;ΔAN—標準測量系統(tǒng)在前后兩次相鄰校準點電壓峰值衰減設定值,dBmV。式中:ΔAx=Ax(n)-Ax(n+1)(A.2)Ax(n),Ax(n+1)———測試儀在前后兩次相鄰校準點的顯示值。A.3不確定度傳播律由于各分量彼此不相關,故合成標準不確定度為(A.3)uc(ΔA)=A.4不確定度來源式中,靈敏系數(shù)c1=?(ΔA)/?(ΔAx)=1,c2=?(ΔA)/?(ΔA(A.3)uc(ΔA)=A.4不確定度來源A.4.1由參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)幅值測量誤差引入的不確定度分量u1(AN),B類評定。A.4.2被校測試儀測量分辨力引入的不確定度分量u2(Ax),B類評定。A.4.3由被校測試儀電壓幅值誤差測量重復性引入的不確定度分量u3(Ax),A類評定。A.5輸入量的標準不確定度A.5.1由參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)幅值測量誤差引入的不確定度分量u1(AN)。由參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)幅值測量最大允許誤差為±1%,換算成dB值為±0.2dBmV,服從均勻分布,包含因子k=,則:u1(AN)=0.2dBmV/3=0.12dBmVA.5.2被校測試儀測量分辨力引入的不確定度分量u2(Ax)。被校測試儀分辨力為1dBmV,在±0.5dBmV區(qū)間服從均勻分布,包含因子k=,則:u2(Ax)=0.5dBmV/=0.29dBmV。A.5.3由被校測試儀電壓幅值顯示衰減值測量重復性引入的不確定度分量u3(Ax)。當被校測試儀顯示值剛好達到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)測得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號幅值,使標準測量系統(tǒng)測得的峰值降至A/2(即衰減6dB),記錄被校測試儀顯示值,計算其前后電壓幅值顯示衰減值。重復上述步驟10次,測量數(shù)據(jù)如表A.3所示。JJF1856—20209表A.3重復性測量數(shù)據(jù)測量次數(shù)k顯示值/dBmV幅值顯示衰減值ΔAk/dBmV[Ax(0)-Ax(1)]Ax(0)Ax(1)160546260546360546460546560537660546760546860546960546106054610次測量結(jié)果衰減值的算術(shù)平均值:ΔAΔAk(6+6+6+6+7+6+6+6+6+6)dBmV其實驗標準6.1dBmVs(ΔAk)=(ΔAk-ΔA)2=0.32dBmVA.6實結(jié)果為最終測量結(jié)果,故u3(Ax)=s(ΔAk)=0.32dBmV標準不確定度分量表如表A.4所示。表A.4標準不確定度分量表不確定度來源評定方法分布標準不確定度符號標準不確定度分量值/dBmV標準測量系統(tǒng)幅值測量誤差B類均勻u1(AN)0.12被校測試儀測量分辨力B類均勻u2(Ax)0.29被校測試儀電壓幅值顯示衰減值測量重復性A類正態(tài)u3(Ax)0.32JJF1856—202010A.7合成標準不確定度及擴展不確定度A.7.1合成標準不確定度經(jīng)過分析不確定度的來源,其各分量互為獨立量。又由于被校測試儀電壓幅值誤差測量重復性引起的標準不確定度分量包含了被校測試儀測量分辨力引起的標準不確定度,為避免重復計算,只計算最大影響量u3(Ax),舍棄u2(Ax),則合成標準不確定度為:A.7.2擴展不確定度取包含因子k=2,則uA.7.2擴展不確定度取包含因子k=2,則A.8測量結(jié)果表述U=k×uc=2×0.34dBmV≈1dBmV當被校測試儀顯示值剛好達到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時參考傳感器和示波器組成的標準測量系統(tǒng)測得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號幅值,使標準測量系統(tǒng)測得的峰值降至A/2(即衰減6dB)時,以絕對值表示的電壓幅值誤差測量結(jié)果不確定度為:換算至相對擴展不確定度為:U=1dBmV,k=2Urel=1.7×10-2,k=2JJF1856—202011附錄B校準原始記錄格式超聲波法局部放電測試儀校準原始記錄1校準基本信息送檢單位證書編號器具名稱型號規(guī)格出廠編號出廠日期技術(shù)指標校準日期環(huán)境溫度℃環(huán)境濕度%RH校準地點2校準依據(jù)2)3校準時使用的計量標準器具型號及名稱制造廠商技術(shù)指標器具編號證書有效期限上級溯源機構(gòu)溯源證書編號4外觀檢查5絕緣檢查JJF1856—202012檢查項目施加電壓試驗結(jié)果/現(xiàn)象絕緣電阻測量介電強度試驗6截止頻率誤差γf校準頻帶標稱值/kHz實測值/kHz誤差γf不確定度/k=2下限截止頻率上限截止頻率7電壓幅