脈沖電流法局部放電測試儀校準(zhǔn)規(guī)范

1脈沖電流法局部放電測試儀校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于脈沖電流法、測量頻率范圍在10kHz～500kHz之間的局部放電測2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GB/T7354—2003局部放電測量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)語和計量單位GB/T7354—2003界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1脈沖電流法局部放電測試儀pulsecurrentmethodbasedpartialdischargetester通過采集脈沖電流信號實現(xiàn)電氣設(shè)備局部放電測量的專用儀器。3.2局部放電測試儀的脈沖響應(yīng)pulseresponseofpartialdischargetester局部放電測試儀的測量回路注入校準(zhǔn)脈沖信號時，其對應(yīng)的脈沖輸出顯示。3.3校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器calibratedpulsegenerator由電壓幅值為U?的脈沖電壓發(fā)生器和注入電容C?配合組成，能產(chǎn)生已知電荷量qo的脈沖電流發(fā)生器。3.4視在電荷量apparentcharge[GB/T7354—2003,定義3.3.1]局放的視在電荷等于在規(guī)定的試驗回路中，如果在非常短的時間內(nèi)對試品兩端間注入使測量儀器上所得的讀數(shù)與局放電流脈沖本身相同的電荷。視在電荷通常用皮庫3.5脈沖分辨時間pulseresolutiontime[GB/T7354—2003,定義3.9.5]兩個持續(xù)時間極短、波形和極性相同、電荷量相等的相繼輸入脈沖之間的最短時間間隔，在這一時間間隔中脈沖響應(yīng)幅值的變化不大于單個脈沖幅值的10%。脈沖分辨時間一般與測量系統(tǒng)的帶寬△f成反比，也是測量系統(tǒng)分辨連續(xù)局放現(xiàn)象3.6脈沖重復(fù)率pulserepetitionrate[GB/T7354—2003,定義3.3.2]在選定的時間間隔內(nèi)所記錄到的局放脈沖的總數(shù)與該時間間隔的比值。3.7測量靈敏度detectablesensitivity2局放儀在接有試品、耦合電容及測量阻抗的情況下，以一定的信噪比(通常取信噪[GB/T7354—2003,定義3.9.2]傳輸阻抗Z(f)由通帶峰值下降6dB時的頻率?？僧a(chǎn)生并注入局放儀兩個相同的響應(yīng)脈沖，它們之間的時延△t是可以調(diào)節(jié)的，脈沖電流法局部放電測試儀(以下簡稱局放儀)由帶通放大器、輸入衰減器、信號放試驗回路后，由校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器對試驗回路輸出設(shè)定的電荷量，并完成對局放儀在該試驗回路信號傳輸比的校準(zhǔn)；校準(zhǔn)后，局放儀即可對被試電氣設(shè)備進行局部放電量測量。在校準(zhǔn)中，局放儀、檢測阻抗、校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器需配套使根據(jù)工作原理不同，局放儀可分為兩類：模擬型局放儀和數(shù)字型局放模擬型局放儀工作原理：當(dāng)測量阻抗將局放脈沖信號輸送至大器、輸入衰減器、信號處理器送入波形顯示器和數(shù)字表或指針表顯示局放值。工作原理如圖1所示。峰值峰值時基測量圖1模擬型局放儀工作原理框圖數(shù)字型局放儀工作原理：當(dāng)測量阻抗將局放脈沖信號送入局放儀后，放大器將信號放大，并將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送入信號處理器，處理后將局放數(shù)據(jù)傳輸給顯示系統(tǒng)。工作原理如圖2所示。ND轉(zhuǎn)換亞數(shù)字接口板測量圖2數(shù)字型局放儀工作原理框圖35計量特性5.1上下限截止頻率測量頻率范圍：10kHz～500kHz;上下限截止頻率誤差一般不超過±10%。5.2視在電荷量幅值模擬式局放儀在全部量程內(nèi)的視在電荷量幅值誤差一般不超過±10%;數(shù)字式局放儀在全部量程內(nèi)的視在電荷量幅值誤差一般不超過±5%。5.3換擋脈沖響應(yīng)增益值模擬式局放儀量程開關(guān)換擋時脈沖響應(yīng)增益值與增益標(biāo)稱值的誤差一般不超過數(shù)字式局放儀量程開關(guān)換擋時脈沖響應(yīng)增益值與增益標(biāo)稱值的誤差一般不超過5.4正負脈沖響應(yīng)不對稱性模擬式局放儀測量幅值相等、極性相反的兩個脈沖，正負脈沖響應(yīng)不對稱性誤差一般不超過±10%。數(shù)字式局放儀測量幅值相等、極性相反的兩個脈沖，正負脈沖響應(yīng)不對稱性誤差一般不超過±5%。5.5低重復(fù)率脈沖響應(yīng)模擬式局放儀在脈沖重復(fù)率從1000次/秒減少到50次/秒時的脈沖響應(yīng)誤差一般不超過±10%。數(shù)字式局放儀在脈沖重復(fù)率從1000次/秒減少到50次/秒時的脈沖響應(yīng)誤差一般不超過±5%。5.6脈沖分辨時間脈沖分辨時間一般不超過100μs。5.7測量靈敏度靈敏度在2倍初始值(不超過1pC)激勵信號下，測量值與標(biāo)準(zhǔn)值之比值應(yīng)不小于1。5.8脈沖重復(fù)率局放儀的脈沖重復(fù)率最大允許誤差一般不超過±5%。最大允許誤差一般不超過±5%。5.10脈沖采集能力局放儀脈沖采集能力應(yīng)在50Hz下進行驗證，最大允許誤差一般不超過±5%。5.11校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器4按GB/T7354—2003規(guī)定的指標(biāo)要求。5.12.1絕緣電阻電源回路與儀器接地極間的絕緣電阻應(yīng)不小于20MQ。5.12.2介電強度電源回路與儀器接地極間應(yīng)能耐受2.0kV工頻電壓1min,無飛弧和擊穿現(xiàn)象。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件環(huán)境條件應(yīng)滿足以下要求：b)相對濕度：30%～80%;c)電源電壓：220V±22V;d)電源頻率：50Hz±0.5Hz;e)周圍無影響校準(zhǔn)儀正常工作的強電磁場。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備校準(zhǔn)用測量標(biāo)準(zhǔn)和輔助設(shè)備見表1。序號設(shè)備名稱1波形上升時間不超過60ns;校準(zhǔn)脈沖電荷量差不超過被校局放儀最大允許誤差的1/3;電壓幅值0V～100V、電容值10pF～5000pF可調(diào)2標(biāo)準(zhǔn)電容箱31Hz、2Hz、5Hz、10Hz、50Hz~3000Hz;具有脈沖計數(shù)功能4模擬帶寬≥100MHz;采樣速率≥500MS/s5正弦波信號發(fā)生器頻率范圍25Hz～1MHz;失真度不超過士2%;頻率示值誤差不劣6測量電壓500V,準(zhǔn)確度等級不劣于10級7耐電壓測試儀輸出電壓≥2000V,準(zhǔn)確度等級不劣于5級7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目如表2所示。5校準(zhǔn)項目123456測量靈敏度7脈沖分辨時間89脈沖采集能力安全性能7.2校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)接線如圖3。將正弦信號發(fā)生器輸出信號幅值調(diào)至局放儀70%～90%顯示高度并維持不變，找出被校準(zhǔn)局放儀的中心頻率f.,以此為基準(zhǔn)頻率。調(diào)整頻率為f.的正弦波幅值，記錄局放儀的顯示讀數(shù)，并以此作為歸↓降低正弦波信號的頻率，并保證其電壓幅值不變，找出被校局放儀歸一化輸出降到0.5時的頻率點(對寬帶儀器為一6dB點),此點即為實測的下限截止頻率f;再升高正弦波信號的頻率，同法找出實測的上限截止頻率，上、下限截止頻率誤差按式(1)6fg——被校儀器標(biāo)稱截止頻率。對多頻帶局放儀的每一截止頻率點都應(yīng)進行校準(zhǔn)。7.2.2視在電荷量幅值測量校準(zhǔn)接線如圖4。將被校局放儀量程開關(guān)置于待測擋，改變校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出電壓幅值U和標(biāo)準(zhǔn)電容值，使被校準(zhǔn)局放儀的讀數(shù)升到滿度值，并以此作為局放基準(zhǔn)。降壓時記錄80%、60%、40%、20%時局放儀的顯示值。局放儀每擋均應(yīng)進行校準(zhǔn)，幅值測量誤差按式(2)計算：Yx——幅值測量誤差；ky——標(biāo)準(zhǔn)刻度因數(shù)；k?——被校局放儀的讀數(shù)值。Z7.2.3換擋脈沖響應(yīng)增益值誤差校準(zhǔn)接線圖如圖4,改變校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出電壓幅值，使被校準(zhǔn)局放儀的讀數(shù)在滿度值，記下此時被校準(zhǔn)局放儀的讀數(shù)Di。將量程開關(guān)向靈敏度較低方向變換一擋，待局放儀顯示完全穩(wěn)定后，記下此時的讀數(shù)D?,量程換擋誤差按式(3)計算γ:——換擋脈沖響應(yīng)增益值誤差；Dn——當(dāng)前量程擋的脈沖響應(yīng)增益滿度幅值；D?——切換量程擋后的脈沖響應(yīng)增益幅值。7.2.4正負脈沖響應(yīng)不對稱性校準(zhǔn)接線圖如圖4。將局放儀放大器置于最寬頻帶，讓校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出正(負)脈沖，使被校準(zhǔn)局放儀的讀數(shù)在滿度值附近，記下此時讀數(shù)D+。改變校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出負(正)脈沖并保持輸出電壓幅值與正脈沖時相同，記下此時讀數(shù)D-。正負脈沖響應(yīng)不對稱誤差按式(4)計算：7Ys——正負脈沖響應(yīng)不對稱性誤差；D+——正脈沖響應(yīng)時的幅值；D_——負脈沖響應(yīng)時的幅值。7.2.5低重復(fù)率脈沖響應(yīng)校準(zhǔn)接線如圖4。將局放儀放大器置于最寬頻帶，量程開關(guān)置于合適擋，用雙脈沖信號發(fā)生器注入單脈沖1000Hz的信號，調(diào)整局放儀幅值調(diào)節(jié)器使幅值在100%,記錄此時的幅值D。調(diào)整雙脈沖信號發(fā)生器，將頻率變?yōu)?0Hz,記錄此時的幅值Dso,低重復(fù)率脈沖響應(yīng)誤差按式(5)計算：γp——被校局放儀低重復(fù)率脈沖響應(yīng)誤差；D?k——被校局放儀在1000Hz下的值；Ds?——被校局放儀在50Hz下的值。7.2.6測量靈敏度接線如圖4。被校準(zhǔn)局放儀量程開關(guān)置于最高靈敏度擋，細調(diào)擋置于增益最高位置，放大器頻帶置于最寬頻帶。改變校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出電壓幅值，使被校準(zhǔn)局放儀輸出顯示的脈沖高度為基線噪聲的兩倍。記下此時校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的輸出電壓幅值U。及校準(zhǔn)電容值C。。測量靈敏度S。按式(6)計算：S?——被校局放儀靈敏度；U?——校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器的輸出電壓幅值；8校準(zhǔn)接線如圖5。將局放儀放大器置于最寬頻帶，量程開關(guān)置于合適擋。雙脈沖發(fā)生器脈沖時間間隔△t置于200μs,保持雙脈沖發(fā)生器輸出電壓幅值不變，調(diào)節(jié)局放儀的增益，使讀數(shù)在滿度值的70%,記下此時讀數(shù)D。保持雙脈沖發(fā)生器輸出電壓幅值不變，減小△t尋找被校準(zhǔn)局放儀的讀數(shù)變?yōu)镈(1±10)%的點，此時的△t即為被校準(zhǔn)局放儀的脈沖分辨時間。7.2.8脈沖重復(fù)率校準(zhǔn)接線如圖5。調(diào)節(jié)單脈沖發(fā)生器的脈沖重復(fù)率n?為100,調(diào)節(jié)被校準(zhǔn)局放儀的增益，使幅值在滿度值附近，記下此時被校準(zhǔn)局放儀脈沖重復(fù)率讀數(shù)nz。脈沖重復(fù)率的測量誤差按式(7)計算δn——局放儀脈沖重復(fù)率誤差；nr局放儀重復(fù)率的讀數(shù)；nb——實際的重復(fù)率。7.2.9脈沖個數(shù)測量校準(zhǔn)接線如圖5。改變脈沖發(fā)生器輸出脈沖頻率從100Hz至被校準(zhǔn)局放儀分辨時間限制的最高頻率，記錄每次脈沖發(fā)生器輸出脈沖頻率n?對應(yīng)下的脈沖重復(fù)頻率讀數(shù)nx;或在每個n?下，設(shè)定雙脈沖發(fā)生器計數(shù)表頭計數(shù)值為N?,啟動脈沖發(fā)生器計數(shù)功能，記錄被校準(zhǔn)局放儀在計數(shù)完畢后的讀數(shù)N?。脈沖個數(shù)測量誤差按式(8)或式(9)計算：γv——被校局放儀脈沖個數(shù)測量誤差；N?——被校局放儀脈沖個數(shù)讀數(shù)值；N?——脈沖發(fā)生器脈沖個數(shù)設(shè)定值。γv——被校局放儀脈沖個數(shù)測量誤差；nx被校局放儀脈沖頻率讀數(shù)值；n?——脈沖發(fā)生器輸出脈沖頻率值。7.2.10脈沖采集能力校準(zhǔn)接線如圖4。固定脈沖重復(fù)率為50,設(shè)定雙脈沖發(fā)生器計數(shù)表頭計數(shù)值為N。將計數(shù)/不計數(shù)選擇開關(guān)從中間停止位置撥至計數(shù)位置，記錄被校準(zhǔn)局放儀在計數(shù)完畢后的讀數(shù)Nz。采集能力校準(zhǔn)誤差按式(8)計算。9按GB/T7354—2003中7.2.3和GB/T7354—2003附錄A.2規(guī)定的方法進行用測量電壓為500V的絕緣電阻表，測量局放儀電量結(jié)果應(yīng)大于20MΩ。在局放儀的電源輸入端與外殼之間施加工頻電壓2.0kV,歷時1min,應(yīng)無擊穿或校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(報告)上反應(yīng)，校準(zhǔn)證書(報告)應(yīng)至少包括以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準(zhǔn)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(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；g)進行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的i)對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書或報告的聲明。校準(zhǔn)原始記錄格式見附錄B,校準(zhǔn)證書(報告)內(nèi)頁格式見附錄C。不確定度評定過程中，測量重復(fù)性取10次的算術(shù)平均值。不確定度評定示例見附錄A。建議復(fù)校時間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間附錄A截止頻率和視在電荷量幅值測量不確定度評定示例A.1截止頻率測量不確定度評定依據(jù)JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》中規(guī)定的方法，對截止頻率誤差進行測量結(jié)果的不確定度評定。A.1.1測量模型式中：γ;——截止頻率誤差；f——被校儀器實測截止頻率，kHz;fg——被校儀器標(biāo)稱截止頻率，kHz。A.1.2測量不確定度主要來源截止頻率誤差的主要不確定度來源有：a)由測量重復(fù)性引入的不確定度分量ur,;b)由標(biāo)準(zhǔn)正弦信號發(fā)生器頻率輸出誤差引入的不確定度分量uf?。A.1.3各分量的不確定度評定A.1.3.1由測量重復(fù)性引人的不確定度分量重復(fù)性引入的測量不確定度分量用測量結(jié)果的實驗標(biāo)準(zhǔn)差表示，假設(shè)為1.0kHz,則s(f?)——多次測量結(jié)果的實驗標(biāo)準(zhǔn)差；n——重復(fù)測量次數(shù)，n=10。A.1.3.2由標(biāo)準(zhǔn)正弦信號發(fā)生器頻率輸出誤差引入的不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)正弦信號發(fā)生器應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)，假設(shè)其按包含因子k=2給出的擴展不確定度為U(f?)=0.001kHz,則由標(biāo)準(zhǔn)正弦信號發(fā)生器引入的測量不確定度分量為：A.1.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度各個測量不確定度分量獨立不相關(guān)，則被校局部放電測試儀截止頻率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u。(f)為：假設(shè)被校局部放電測試儀上限截止頻率標(biāo)稱值為200kHz,則用相對值表示的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(γy)為：A.1.5擴展不確定度被校準(zhǔn)局部放電測試儀在上限截止頻率校準(zhǔn)的擴展不確定度U(γp)為：k——包含因子。U(γr)為：A.2視在電荷量幅值測量不確定度評定依據(jù)JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》中規(guī)定的方法，對視在電荷量幅值誤差進行測量結(jié)果的不確定度評定。A.2.1測量模型γx——視在電荷量幅值測量誤差；kv——標(biāo)準(zhǔn)刻度因數(shù)；k?——被校局放儀的讀數(shù)值。A.2.2測量不確定度主要來源視在電荷量幅值測量誤差的主要不確定度來源有：a)由測量重復(fù)性引入的不確定度分量u(y??);b)由校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器視在電荷量幅值誤差引入的不確定度分量u(γ);c)由被校局部放電測試儀視在電荷量幅值測量誤差引人的不確定度分量u(ye,)。A.2.3各分量的不確定度評定A.2.3.1由測量重復(fù)性引入的不確定度分量重復(fù)性引入的測量不確定度分量用測量結(jié)果的實驗標(biāo)準(zhǔn)差表示，假設(shè)為0.2%,則s(k?)——多次測量結(jié)果的實驗標(biāo)準(zhǔn)差；A.2.3.2由校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器視在電荷量幅值誤差引入的不確定度分量校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)，假設(shè)其按包含因子k=2給出的視在電荷量幅值誤差擴展不確定度為U(k?)=1.0%,則由校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器視在電荷量幅值誤差引入的測量不確定度分量為：A.2.3.3由被校局部放電測試儀測量分辨力引入的不確定度分量假設(shè)被校局部放電測試儀示值在(0～100)pC分辨力為0.1pC,則100pC點的不確定度區(qū)間半寬為0.05pC,服從均勻分布，則由測量分辨力引入的測量不確定度分A.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度各個測量不確定度分量獨立不相關(guān)，則被校局部放電測試儀視在電荷量幅值測量誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(γa)為u?(y?)=√