高压介质损耗因数标准器校准规范.docx
JJF中华人民共和国国家计量技术规范JJF×××X-XXXX高压介质损耗因数标准器校准规范Ca1.ibrationSpecificationofHighVo1.tageDie1.ectricDissipationFactorStandards（征求意见稿）XXXXXX-XX发布X××X-XX-XX实施国家质量监督检验检疫总局JJFXXXX-XX高压介质损耗因数标准器校准规范CaIibrationSpecificationofHighVo1.tageDie1.ectricDissipationFactorStandards归口单位：全国电磁计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：本规范委托全国电磁计量技术委员会负贡解释。本规范主要起草人:戴冬雪（中国计量科学研究院）王斯琪（国家高电压计量站）梁国鼎（辽宁省计量科学研究院）参加起草人：王维（中国计量科学研究院）李艳强（山西省检验检测中心）张晓磊（国网新疆电力有限公司电力科学研究院）徐异人（江苏省计量科学研究院）引言II1范围I2引用文件I3术语和计量单位13.1 介质损耗因数13.2 等效电容量14概述25计量特性35.1 介质损耗因数示值误差35.2 电容量示值误差35.3 介质损耗因数电压系数45.4 电容量电压系数46校准条件56.1 环境条件56.2 测量标准及其他设备57校般项目和校准方法67.1校准项目67.2校准方法68校准结果表达88.1 校准证书88.2 数据处理及修约99宓校时间同隔9附录A测景不确定度评定示例IOA.1介质横耗因数测盘不确定度的评定10A.2电容放测fit不确定度的评定12附录B校准原始记录格式14附录C校准证甘内页格式15引言本规范依据JJI-1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1059.1-2012g测量不确定度评定与表示进行编制。本规范为首次发布.高压介质损耗因数标准器校准规范1范围本规范适用于电容范围20pF1.F,损耗因数范围0.000000-0.1、频率范围40Hz-6()HZ的单值或多值高压介质损耗因数标准器和损耗因数标准器的校准。2引用文件本规范引用r下列文件：JJG563-2004高压电容电桥检定规程JJG1075-2012高压标准电容器检定规程JJG2073-1990损耗因数计量器具检定系统凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规范：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die1.ectricdissipationfactor介班损耗因数即电容的损耗角正切吆6。在交流电场中，电容损耗功率与其贮存功率的比值为介质损耗因数。3.2等效电容量equiva1.entcapacitance电容容抗值是交流阻抗的容性分量，按照不同的等效电路模型，分为小联等效电容值G或并联等效电容值Cp,电容髭的单位是法拉(F).等效电路模型如图1所示。注：1高压介质损耗囚数标准小联等效时,损耗因数D、=CR：并联等效时,损耗因数D1.=1fCR；两种等效的关系为。=M=Df.Cs=Cp(1.+D?).2经常使用的电容量单位PF或nF.（八）申联型Hv(b)并联型图1高压介质损耗因较标准器等效电路模盘4. 概述高压介质损耗因数标准涔(简称高压介损标准器)是工作在高压卜的损耗因数标准器，能够输出不同损耗因数值和电容量的标准器具，常用丁检定或校准高压介脑损耗因数测试仪、绝缘油介质损耗因数测试仪、电容及损耗电桥等测域仪器的计量标准，其输出端包括高压端、低压端(测星:端)和屏蔽端，低压端和屏蔽端通常为同轴结构。高压介损标准器分为实物型和模拟型两种类型.实物型是指由高压标准电容器和大功率电阻串联、并联或混联构成的标准器；模拟型一般指利用数字移相和电流放大技术，对经过高压标准电容器的电流信号进行幅值和相位的变换，使其输出不同介侦损耗因数值和不同电容量的标准器。常用的几种标准器原理图如图2所示。(b)并联实物型(O模拟型行)串联灰物型图2四压介质投耗因数标准器原理图5计量特性5. 1介质损耗因数示值误差被校高压介损标准罂的介质损耗因数示值绝对误差的表示形式为：D=Dn-Dx(1)式中:AO-介质损耗因数示值的绝对误差：/人一被校点的介脑损耗因数标称值：DX一被校点的介历损耗因数实际值.介质损耗因数最大允许误差表示形式为：ADMPt=±(Z;%xD+D)(2)式中：A2”一介质损耗因数的圾大允许误差；一介质损耗因数的准确度等级指数，一般不大丁2：。一被校点的介质损耗因数标称值：功一被校标准那的固有误差，通常取/10000,故火不超过从100O,一股不大于0002,5.2 电容量示值误差被校高压介损标准器的电容量示值绝对误差的表示形式为：C=Cn-Cx式中：Ae-电容量示值的绝对误差，F：CN一被校点的电容量标称值，F：CX一被校点的电容量实际值，F。被校高压介损标准器的电容仙示值相对误差的表示形式为：SC=空=GZJX1.oo%(4)式中：%一电容量示值的相对误差.注：根据被校高压介损标准器的等效模型,选用串联电容或并联电容进行电容班示值误差计纽.电容量最大允许误差表示形式为：Cmpe=±(o%×C)(5)式中:ACMPE-电容量的最大允许误差，F：一电容量的准确度等级指数，般不大于3：C一被校点的电容量标称值、出厂值或上一次的校准值，F.5.3 介质损耗因数电压系数高压介损标准器建议在额定电压或使用电压下校准“对于电容器为气体介质的实物型高压介损标准器，在测量位国内选取3个校准点，包括最小点和最大点。每个校准点分别选10%以、20%Uz、50%U80%UN和100%力共5个电压点(UN为额定电压)：当10%UN电压过低时，可从20%小电压点选取.根据公式计算相对于电压为10%UN时介旗损耗因数的变化量，选取变化量绝对值最大点作为该校准点电压系数。当3个校准点电压系数均小于最大允许误差1/10时，可忽略电压系数的影响。4=4-ON式中：夕,一介脑损耗因数的变化量：仅一电压为20%力、50%UN、80%UN和100%UN时介质损耗因数的测量值；Dg仁一1械UN测粒点的介质损耗因数的测量值。5.4电容量电压系数对于气体介班的高压介损标准器，选取介质损耗最小点作为电容量电压系数校准点。电压点选取同5.4节。根据公式计算相对于电压为IO%小时电容量的变化量，选取变化量绝对他最大点作为该校准点电容量的电压系数。当最大电容变化量小于最大允许误差1/10时，可忽略电压系数的影响。C-Ca. =:M（7）C1.OW式中：J一电容量的电压系数：C-电压为20%以、50%力、80%和100%UN时电容量的测量值，F：GttSCJ-10%UN测量点的电容量的测量值，F,注：以上指标不是用于合格性判别,仅供参考6校准条件1.1 环境条件被校高压介损标准器的校准环境条件应符合表I的规定。表1高压介损标准器的校准环境条件介质损耗因数等徼指数电容量等级指数溺度相对湿度0级及以上0.01级及以上(20±1.)*C<5O±2O)%0.2级2级0.02缎0.2级(20±2>C(5O±3O)%1.2 测量标准及其他设备b. 2.1主要标准器测量标准包括：高压标准电容潜和高压电容电桥（也包括数字高压电桥、电容及损耗电桥等）.c. 2.2技术指标校准高压介损标准器时,由高压电容电桥、高乐标准电容涔、辅助设备及环境条件等因素引入的扩展不确定度一般不大于被校准而压介质损耗因数标准器最大允许误差绝对值的1/3。6. 2.2.1绝缘电阴表绝缘电阻表的工作电压额定值为500V,其最大允许误差优于±10%。7. 2.2.2高压电源电源频率变化引入的误差不大下介质损耗和电容量最大允许误差绝对值的"5,电源也压的波形失久不大于5%。高压试验电源可使用试验变压器、调感式串联谐振装置一8. 2.2.3数字高乐表数字高压表用于监测高压试脸电源，其最大允许误差优于±3豕7校准项目和校准方法9. 1校准项目校准项目包含高压介损标准涔的介质损耗因数示值误差、电容量示值误差，可根据客户需要进行校准。如表2所示。表2校准项目一览表序号校准项目校准方法条款1绝缘电阻7.2.22介质损耗因数和电容量示值7.2.33介痂损耗因数和电容量电压系数7.2.4注：根据客户要求选择上述校准项目进行校准.7.2校准方法7.2.1 校准前准备被校高压介损标准涔须在实验室放置的时间为：介质损耗因数0.2级及以上、电容量0.02级及以上的高压介损标准器放置时间不少于24小时：其余等线的高压介损标准器放置时间不少于8小时。外观检查是指高压介损标准器的铭牌或说明书应有以卜主要标志：产品名称、型号、编号、生产厂名（或厂标）、电容量标称值或示值、介质损耗因数标称值,最大允许误差、高压端、低压端、屏蔽端、接地端、额定电压、使用频率等。7.2.2介质损耗因数和电容量示值校准高压介损标准器采用比较法逐点校准，即和高压标准电容器进行比较测量，如图3所示。a）如果被校高压介损标准器是模拟型的，要根据使用说明书中的规定，对被校仪器进行通电预热。b）按图3进行接线。被校海压介损标准器和高压标准电容器的海压端与高压电源的高压端相连，低质测量端分别用屏蔽电缆接到高压电容电桥的CX和CN端,高压电容电桥的接地端（E）和高压电源的接地端相连。c）设置电源频率。d）用数字高压表监测高位试验电源升压至被校高压介损标准器的额定电压。e）在额定电压下调节电桥平衡。电桥平衡后，降压，读取电桥损耗因数和电容盘的数据，其中，电桥损耗因数盘示值为被校点和高压标准电容涔的介质损耗因数差值：电容盘示值为被校点和高压标准电容涔的电容比率.根据下列公式计算，可获得被校点介质损耗因数和电容量。图3测盘原理图(8)(9)D=A。÷DsCX=KXXXG式中：DX-被校点介质损耗因数实际值；AD被校点和高压标准电容器的介质损耗因数差值:4-高压标准电容器的介侦损耗因数实际值：CX被校点的电容瘠实际值，F：K电桥的电容倍率示值；X电桥的电容比率示值：Cs高压标准电容器的电容星实际值，F。再通过公式（1）计算.被校点介质损耗因数的示值误差，通过公式（4）计修被校点电容量的相对示值误差.7.2.3介质损耗因数和电容量电压系数采用比较法,即和高压标准电容器进行比较测盘，如图3所示接线。a）按5.4节要求，在测址范围内，介质损耗因数电压系数选取3个校准点，电容量电压系数选取1个校准点。b）按图3进行接线。C）根据被校高压介损标准器的使用频率设置电源筑率。d）用数字高压表监测高压试脸电源分别升压至10%Uz、20%、50%U7、80%UN和KmUN进行测量。c）读取电桥损耗和电容盘的数据。O然后根据公式（6）和公式（7）计算介质损耗因数和电容量的变化量，选取变化量绝对价最大点作为该校准点电压系数。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）上反应，建议校准证书（报告应至少包括的信息与1071保持致。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：m）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，不得部分发制证书或报告的声明。q）17025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、附录D。8.2数据处理及修约被校高压介损标准器的误差数据计.算后，应采用四舍五人及偶数法则进行修约，被校点的校准数据位数与其出具的测量不确定度保持一致。9豆校时间间隔建议宏校时间间隔为一年。送校的位也可根据实际使用情况自主决定纪校时间间隔。附录A测量不确定度评定示例适用于高压介损标准滞的测量不确定度的评定与表示。参照JJF1.o59.1-2012£测量不确定度评定与表示进行评定。A.1介质损耗因数测量不确定度的评定1 .测量方法用新压电容电桥测量被校高压介损标准器，被校高压介损标准器的工作频率为50Hz,额定电压为10kV,电容标称值为100pF；高压电容电桥的损耗因数的最大允许误差为±(0.5%×D+0.00005)；i压标准电容器的损耗因数实际值DS=0.00001,测量不确定度U=O.00002(七2)。卜面以校准损耗因数1%点为例，评定测量不画定度过程如卜。2 .测量模型Dx=D+Ds(A.1)式中：久一被校点介质损耗因数实际值：Ao-被校点和高压标准电容器的介质损耗因数差值：OS高乐标准电容器的介痂损耗因数实际值。3 .测量不确定度分量(1)测量田笑性引入的标准不确定度4,A类评定在韭豆性条件下，对被校点进行IO次独立至复测量，得到的测量结果如附表A.I所示。平均值瓦'=OQ1001实验标准偏差S(DJ=六g(0-D"=0.000001单次测出结果的标准不确定度为q=S(。)。(2)高压电容电桥引入的标准不确定度内,B类评定高压电容电桥经上级检定合格，在该校准点的损耗因数符合最大允许误差为±000010的技术指标，按均匀分布计兑，则由高压电容电桥引入的标准不确定度为O.(XX)IO=0.000058。(3)高压标准电容器引入的标准不确定度明,B类评定高压标准电容器经上级枪定，测量不确定度U=O.OO(X)2Gt=2),按正态分布计算,则由高压标准电容器引入的标准不确定度为=竺詈=0.00001。(4)环境条件等引入的标准不确定度%,B类评定实验室环境条件符合校准规范的要求，影响量可忽略，/=0。4 .合成标准不确定度各输入量互不相关，且灵敏系数为I,则合成标准不确定度为u,=yu-+u-+u;+=0.0000595 .扩展不确定度取包含因子k=2.测盘不确定度为U=2×u.=().(XX)12(A=2)o去A.I测业结果次数介质损耗因数实测值10.01()01220.01()01330.01001340.01001350.0KX)1.1.60.01()01170.01()01180.01001090.01000910O.OKX)I2平均值0.01001标准差0.0000()1a.2电容量测量不确定度的评定1 .测量方法用高压电容电桥测量被校高压介损标准器。被校高压介损标准器的工作频率为50Hz,额定电压为IokV,电容标称值为M)OpF：而压电容电桥的电容比率准确度级别为0.005级：高压标准电容耦的电容量实际值为C,=100.12pF,测量不确定度UreI=O.02%(右2)。评定测址不确定度过程如下。2 .测量模型CX=KXXXCS=XXCS(.2)式中：CX被校点的电容疥实际值，F：K电桥的电容倍率示(ft,K=I;X电桥的电容比率示值：G高压标准电容港的电容量实际值，Fo3 .测量不确定度分量(1)测量田笑性引入的标准不确定度修，A类评定在重笈性条件下，对被校点进行IO次独立重复测量,得到的测量结果如附表A.2所示.平均值C=10().08pF准偏差S(C)=QWE(Cw=02PF单次测国结果的标准不确定度为=S(C)。(2)高压电容电桥引入的标准不确定度町，B类评定高压电容电桥经上级检定合格，在该校准点的电容比率符合最大允许误差为±()005的技术指标，按均匀分布计算，“(X)=”等=0.000029。3其灵敏度系数为J=冬=CSCtA则由高压电容电桥引入的标准不确定度为%=c",(X)=00029pF.(3)高压标准电容器引入的标准不确定度明.B类评定高压标准电容器经上级枪定合格，测量不确定度Ue=O.02%(4=2),按正态分布.计如“(CJ=CxX0.02%2=0.010pF.其灵敏度系数为C=Ea=X*8Cs则由高压标准电容胧引入的标准不确定度为Hj=C2XM(Cs)=0.010pF。(5)环境条件等引入的标准不确定度%B类评定实验室环境条件符介校准规范的要求，影响量可忽略，牝=0。4 .合成标准不确定度各输入量互不相关,且灵敏系数为1,则合成标准不确定度为U,=+«；+w；0.01.IPF5 .扩展不确定度取包含因子Jt=2,测员不确定度为U=2x=0.022PF(k=2),相对测量不确定度为Uff1.=UCi3×()-4(k=2).表A.2电容量测玳结果次数电容实测伯(PF)11()0.07621()0.0763100.07641.(X>.0765100.0766100.07671()0.0768100.07691.(X>.07510100.075平均值1(X).OX标准差0.02附录B校准原始记录格式高压介质损耗因数标准器校准原始记录委托单号：证书编号:客户名称：校准日期:年月日联络信息：接收日期：年月11器具名称：生产厂商；型号/规格：出厂编号:器具等端：基（标）准装置名称：基（标）准装置的测胃范围及不确定度:做标）准装置9：证书有效期至：校准依据：校准环境条件：I=r；RH=%校准庖点；I、外观检杳2、绝?象强度3、介质损耗因数和电容量表1并联模驾校准数据电容标称值电容比率X示（ft电容景测录不确定度u（J1.=2）损耗因数标称值损耗因数示值损耗因数测量不6定度U（A=2）校准条件:核验员:校准员:附录C校准证书内页格式证书编号XXXXXXXXXX校准机的授权说明校准环境条件及地点：温度1C地点相对湿度%其它校准所依据的技术文件代号、1称）：校准所使用的主要测盘标准：名称颂号测眼范国不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号证书有效期至注：I.XXXXX仅对加蓬,xxxxx校准专用题”的完整证书负费,2.木证书的校准结果仅对所校准的为象有效。3.未经实脸室书面批准,不未部分物印证书.证书编号XxXXXX-XXXX校准结果I、外观检查2、绝缘强度3、介痂损耗因数和电容量表I并联模型校准数据电容标称值电容实际值电容测量不确定度Un1.(k=2)损耗因数标称值损耗因数实际值损耗因数测地不确定度U(A=2)找准条件:以F空白声明：1 .仅对加盍“XXXXX校准专用章”的完整让甘负贡。2 .本证书的校准结果仅对本次所校准的计fit潺具有效.校准员：核验员:
