高壓電容電橋規(guī)程

高壓電容電橋檢定規(guī)程本規(guī)程適用于在50Hz電源條件下測量電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)的西林型、電流比較儀型以及電子式、數(shù)字式高壓電容電橋的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢驗(yàn)?；诟邏弘娙蓦姌蛟淼母邏航閾p儀的電橋部分按本規(guī)程檢定，電橋部分與高壓電容器組合后按規(guī)程附錄F校準(zhǔn)。本規(guī)程不適用于高壓電容電橋附加作交流電橋使用的橋路部分的檢定。2.1高壓電容電橋的工作原理高壓電容電橋從工作原理上可以認(rèn)為是一種測量工頻電流比率的裝置。當(dāng)工頻高壓施加在高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器和被測設(shè)備上時(shí)，即產(chǎn)生與它們的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)成比例的同相及正交工頻電流分量，這兩個(gè)工頻電流分量經(jīng)電橋作比例測量后，即可得到被測設(shè)備相對于高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器的電容量比值與介質(zhì)損耗因數(shù)差值。2.2高壓電容電橋的分類2.2.1西林型高壓電容電橋電橋的電流比例臂由電阻器構(gòu)成。流過參考電流的比例臂上并聯(lián)有移相電容器。采用電勢平衡指示。2.2.2電流比較儀型高壓電容電橋電橋的電流比例臂由電流比較儀的比例繞組構(gòu)成。流過參考電流的比例臂上附有移相電路，采用磁勢平衡指示。按移相方式可以把這類電橋分為有源與無源兩種。屬于無源的一種用阻容電路直接移相；屬于有源的一種用電子放大元件配合阻容元件正交移相。用磁勢合成方法實(shí)現(xiàn)所需相移。2.2.3電子式高壓電容電橋使用電子電路(包括模擬電路和數(shù)字電路)測量幅值比和相位差的高壓電容電橋。2.2.4數(shù)字式高壓電容電橋采用數(shù)字信號處理方法測量幅值比和相位差的高壓電容電橋。2.3高壓介損儀本規(guī)程涉及的高壓介損儀是一種由高壓電容電橋、高壓試驗(yàn)電源和高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器組成的測量裝置。高壓試驗(yàn)電源通常不高于10kV,頻率40Hz～70Hz。3計(jì)量性能要求3.1高壓電容電橋的準(zhǔn)確度等級3.1.1高壓電容電橋的準(zhǔn)確度按電容比率和介質(zhì)損耗因數(shù)分別定級如下：電容比率測量準(zhǔn)確度級別為0.001,0.002,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,2介質(zhì)損耗因數(shù)差值測量準(zhǔn)確度級別為0.5,1,2,5,10。3.1.2高壓電容電橋通過量程擴(kuò)展器增加的附加量程，其準(zhǔn)確度應(yīng)當(dāng)用準(zhǔn)確度級別或用公式、圖表表示。3.2高壓介損儀電橋部分的準(zhǔn)確度等級高壓介損儀電橋部分的準(zhǔn)確度參照高壓電容電橋定級。3.3高壓電容電橋的基本誤差西林型高壓電容電橋和自動變換量程的電子式或數(shù)字式電橋的基本誤差為：電流比較儀型高壓電容電橋和手動變換量程的電子式或數(shù)字式電橋的基本誤差為各符號的意義為：△X——電容比率示值絕對誤差限值；△D——介質(zhì)損耗因數(shù)示值絕對誤差限值；A——用百分?jǐn)?shù)表示的電容比率測量準(zhǔn)確度級別；B——用百分?jǐn)?shù)表示的介質(zhì)損耗因數(shù)差值測量準(zhǔn)確度級別；X電容比率測量示值；D——介質(zhì)損耗因數(shù)測量示值；R?——電容比率量程定標(biāo)值。它等于該量程最大比率值按一位有效數(shù)字化整的數(shù)值。3.4穩(wěn)定性在遵守制造廠規(guī)定的使用、運(yùn)輸及貯存條件下，2年內(nèi)電橋應(yīng)符合原準(zhǔn)確度級別基本誤差的規(guī)定。在遵守制造廠規(guī)定的使用條件下，環(huán)境溫度每變化10℃所引起的電橋誤差值的變化，應(yīng)不大于電橋基本誤差限值的1/3。4通用技術(shù)要求4.1屏蔽支路調(diào)節(jié)器與工頻檢流計(jì)與高壓電容電橋配套使用的屏蔽支路調(diào)節(jié)器，無論是手動調(diào)節(jié)或自動調(diào)節(jié)，在調(diào)整到電橋規(guī)定的平衡狀態(tài)時(shí)，所引起的測量值的變化量應(yīng)小于電橋允許誤差的1/10。與電橋配套使用的工頻檢流計(jì)，其高次諧波抑制比和交叉調(diào)制系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)，對介質(zhì)損耗因數(shù)差值測量準(zhǔn)確度為0.5級的電橋，應(yīng)不小于50dB,對1級應(yīng)不小于40dB,其他情況應(yīng)不小于30dB。工頻檢流計(jì)的阻尼時(shí)間應(yīng)小于4s。工頻檢流計(jì)的靈敏度應(yīng)滿足如下要求：當(dāng)參考電流處于電橋規(guī)定的最低工作范圍時(shí)、若電橋測量臂偏調(diào)量相當(dāng)于允許誤差的1/10,則檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)不小于1mm。3屏蔽支路調(diào)節(jié)器與工頻檢流計(jì)在通電預(yù)熱3min后，其零位漂移對測量結(jié)果的影響應(yīng)小于允許誤差的1/10。應(yīng)小于允許誤差的1/10。4.2外觀及標(biāo)記高壓電容電橋及配套器件外觀應(yīng)完好，各轉(zhuǎn)換開關(guān)和接線端鈕的標(biāo)記應(yīng)齊全清晰，接插件接觸良好，開關(guān)轉(zhuǎn)動靈活，定位準(zhǔn)確。高壓電橋上應(yīng)有型號、名稱、原理接線圖以及使用頻率、量程、準(zhǔn)確度級別、參考電流工作范圍和出廠編號等標(biāo)記。配有交流電源插座的高壓電容電橋，插座與電橋外殼可觸及的金屬部件之間的絕緣若電橋具有與高壓直接連結(jié)的端鈕，則該端鈕與外殼可觸及的金屬部件之間的絕緣電阻應(yīng)大于100MΩ,并能耐受50Hz,15kV正弦電壓1min試驗(yàn)。5計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢驗(yàn)。5.1檢定條件5.1.1環(huán)境與電源條件檢定場所的布置應(yīng)使被檢電橋與高壓引線的距離大于√Um;與電流母線的距離大于Tm。其中：U的單位為kV;I的單位為A。因外界電磁場影響而引起的誤差，不應(yīng)超過電橋允許誤差的1/10。或者當(dāng)改變高壓試驗(yàn)電源的極性時(shí)，前后兩次示值之差，不超過電橋在這一點(diǎn)允許誤差的1/5。檢定電橋時(shí)，應(yīng)滿足表1規(guī)定的參考條件。檢定前，被檢電橋與檢定裝置在滿足表1規(guī)定的環(huán)境條件下存放時(shí)間應(yīng)超過24h。表1檢定參考條件應(yīng)電的充進(jìn)則底應(yīng)電的充進(jìn)則底四05應(yīng)5.1.2檢定用設(shè)備5.1.2.1高壓電容電橋的電容比率基本誤差使用電容量具(或交流電阻量具)整體檢定。高壓電容電橋的介質(zhì)損耗因數(shù)基本誤差使用工頻損耗因數(shù)量具整體檢定。電容量具提供的電容比率不確定度(p=95%)和工頻損耗因數(shù)量具提供的損耗因數(shù)不確定度(p=95%)不得大于被檢電橋允許誤差的1/3。5.1.2.2絕緣電阻表的測量誤差應(yīng)不大于10%。輸出電壓為1000V或1500V。5.1.2.3工頻耐壓試驗(yàn)裝置的高壓輸出容量應(yīng)不小于500VA,波形失真不大于5%。試驗(yàn)電壓的測量誤差不大于3%。5.2檢定項(xiàng)目4高壓電容電橋的檢定項(xiàng)目按表2規(guī)定。表2高壓電容電橋檢定項(xiàng)目使加聽5.3檢定方法5.3.1外觀及標(biāo)志檢查外觀及標(biāo)志的檢查，應(yīng)符合本規(guī)程第4.2條要求。西林型和電流比較儀型電橋全部轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)做不少于10次的全行程切換。橋體外殼上標(biāo)明的接地端子，應(yīng)單獨(dú)可靠接如發(fā)現(xiàn)電橋有嚴(yán)重影響計(jì)量性能的缺陷，應(yīng)修復(fù)后再檢定。5.3.2絕緣試驗(yàn)高壓電容電橋工頻耐壓試驗(yàn)應(yīng)在儀器的電源開關(guān)接通狀態(tài)下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)逐漸地高壓電容電橋工頻耐壓試驗(yàn)應(yīng)在儀器的電源開關(guān)接通狀態(tài)下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)逐漸地升高電壓至規(guī)定值，偏差不大于3%,并在此電壓下保持1min。試驗(yàn)中應(yīng)避免試驗(yàn)電源突然接通和分?jǐn)唷y量試驗(yàn)電壓時(shí)，推薦采用在試驗(yàn)變壓器的高壓輸出端直接測量的方法。試驗(yàn)過程中應(yīng)無擊穿或閃絡(luò)等破壞性放電現(xiàn)象產(chǎn)生。絕緣電阻試驗(yàn)應(yīng)在儀器的電源開關(guān)接通狀態(tài)下進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合4.3條規(guī)定。5.3.3檢流計(jì)靈敏度及屏蔽支路調(diào)節(jié)器細(xì)度試驗(yàn)檢流計(jì)靈敏度及屏蔽支路調(diào)節(jié)器細(xì)度用兩臺電容試品在電橋正常測量狀態(tài)下試驗(yàn)并在正常參考電流和最大允許參考電流下各進(jìn)行一次。在調(diào)整到電橋規(guī)定的平衡狀態(tài)時(shí)，偏調(diào)電橋測量臂使測量值偏離該點(diǎn)允許測量誤差的1/10,引起檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)應(yīng)不小于1mm。在調(diào)整到電橋規(guī)定的平衡狀態(tài)時(shí)，偏調(diào)電橋屏蔽支路一個(gè)最小分度，檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)應(yīng)不大于1mm。有源電流比較儀電橋的屏蔽支路調(diào)節(jié)器為反饋式電子放大器，不進(jìn)行調(diào)節(jié)細(xì)度試驗(yàn)，只在電橋正常參考電流和最大允許參考電流下各進(jìn)行一次檢流計(jì)靈敏度試驗(yàn)。5.3.4基本誤差試驗(yàn)電橋的電容比率基本誤差選用能滿足5.1.2.1條要求的電容量具(或交流電阻量5具),使用圖1的電容比較線路或附錄A1圖的等功率電橋線路整體檢定。電橋的損耗因數(shù)基本誤差選用能滿足5.1.2.1條要求的工頻損耗因數(shù)量具，使用圖2的電容比較線路或附錄B1圖的低壓導(dǎo)納線路整體檢定。檢定時(shí)的參考電流應(yīng)不小于電橋規(guī)定的最小工作電流。檢定時(shí)讀取有效數(shù)字的舍入誤差應(yīng)為允許誤差的1/10～1/100。TT5.3.4.1電容比率基本誤差檢定I)檢定高壓電容電橋電容比率測量準(zhǔn)確度時(shí)，介質(zhì)損耗因數(shù)盤的置數(shù)D應(yīng)滿足其中，A為該量程的電容比率測量準(zhǔn)確度等級指數(shù)。2)西林型電橋的基本量程應(yīng)逐盤逐點(diǎn)檢定。檢定選點(diǎn)推薦按表3系列進(jìn)行，檢定盤位一般是×10002,×100Ω和×10Ω。檢定電流比較儀型電橋的基本量程時(shí)，檢定選點(diǎn)參照表4系列進(jìn)行。可以只對第一6非基本量程的檢定，可以簡化為只對各量程的起始部分，中間部分及最大部分各選一點(diǎn)檢定。電橋示值/Ω 電橋示值/Ω電橋示值電橋示值注；其他比率按十進(jìn)關(guān)系類推。3)電子式和數(shù)字式電橋的基本電容比率檢定點(diǎn)按0.1～0.9、1～9、10～100選取28個(gè)點(diǎn)。在電橋技術(shù)條件還有規(guī)定的擴(kuò)大區(qū)間，還應(yīng)在每個(gè)遞進(jìn)的10倍區(qū)間按接近均勻分布原則選取不少于3個(gè)點(diǎn)檢測。5.3.4.2介質(zhì)損耗因數(shù)基本誤差檢定1)檢定高壓電容電橋介質(zhì)損耗因數(shù)基本誤差時(shí)，應(yīng)使用電容比率基本量程。測量盤的第一盤應(yīng)有非零示值，并考慮電容比率示值與介質(zhì)損耗因數(shù)示值的關(guān)系，這一關(guān)系在表5中列出。介質(zhì)損耗因數(shù)基本量程應(yīng)逐盤逐點(diǎn)檢定。檢定的起始點(diǎn)對0.5級至2級為1×10~*,5級和10級為1×10~3。最大點(diǎn)允許只檢定到1×10~'。非基本量程允許簡化為只對各量程的起始部分、中間部分及最大部分各選一點(diǎn)檢定。檢定時(shí)應(yīng)根據(jù)受檢電橋的類型和檢定方法，參照表6確定頻率修正系數(shù)K,。等效電路類型西林型無源電流比較儀型有源電流比較儀型串聯(lián)并聯(lián)注：電容比率示值與介質(zhì)損耗因數(shù)示值的關(guān)系可用公式Cx/C?=KR?/R?或Cy/Cs=Kpn?N?表示。7西林型無源電流比較儀型低壓導(dǎo)納1串聯(lián)等效11并聯(lián)等效1注：J?=50Hz2)電子式和數(shù)字式電橋介質(zhì)損耗因數(shù)基本量程規(guī)定為：當(dāng)X讀數(shù)為1~10中間的某一值時(shí).D按0、0.0001～0.0009、0.001～0.009、0.01～0.1選取29個(gè)點(diǎn)。非基本量程允許簡化為只對各量程的起始部分、中間部分及最大部分各選一點(diǎn)檢5.3.5穩(wěn)定性試驗(yàn)高壓電容電橋的穩(wěn)定性試驗(yàn)選用基本誤差試驗(yàn)中正負(fù)誤差最大的兩個(gè)檢定點(diǎn)進(jìn)行。被檢電橋置于規(guī)定的參考溫度上、下限的環(huán)境，測量出誤差。與電橋在參考溫度下的誤差比較，誤差值的變化應(yīng)不大于該檢定點(diǎn)允許誤差的1/6。5.4檢定結(jié)果的處理5.4.1數(shù)據(jù)處理整體檢定高壓電容電橋電容比率測量準(zhǔn)確度時(shí).電橋的測量誤差按下式計(jì)算：整體檢定高壓電容電橋介質(zhì)損耗因數(shù)差值測量準(zhǔn)確度時(shí)，電橋的測量誤差按下式計(jì)各符號的意義為：△X——電容比率絕對誤差；△D——介質(zhì)損耗因數(shù)差值絕對誤差；X——電容比率示值；D介質(zhì)損耗因數(shù)示值；C?,Dx——接在C,端鈕上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)值；8接在Cs端鈕上的電容與介質(zhì)損耗因數(shù)值：接在Cg端鈕的等效電容與介質(zhì)損耗因數(shù)值；接在Cs端鈕的等效電容與介質(zhì)損耗因數(shù)值；D?——介質(zhì)損耗因數(shù)零位值；K,——修正系數(shù)，參照表5選取；K,——修正系數(shù)，參照表6選取。5.4.2被檢電橋的受檢量程按5.3.4條規(guī)定所選測量點(diǎn)的誤差，均不超過3.3條規(guī)定的基本誤差范圍，則該量程檢定合格，否則為不合格。5.4.3不合格量程按實(shí)際誤差確定準(zhǔn)確度級別。5.4.4受檢電橋按表2檢定項(xiàng)目試驗(yàn)合格，而且基本量程檢定合格，可發(fā)給檢定證書。5.4.5檢定證書應(yīng)給出各個(gè)受檢量程檢定結(jié)果和實(shí)際準(zhǔn)確度等級。5.4.6基本量程檢定不合格，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修理調(diào)校。經(jīng)修理調(diào)校后檢定仍不合格，但降級后能符合該級全部技術(shù)要求，允許降到該級使用，并發(fā)給該級的檢定證書。在證書上應(yīng)注明降級情況。5.5檢定周期西林型和電流比較儀型高壓電容電橋的檢定周期一般不得超過2年。電子式和數(shù)字式高壓電容電橋的檢定周期一般不得超過1年。使用頻繁的高壓電容電橋，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮短檢定周期。9附錄AA.1原理線路等功率電橋，又稱雙邊變壓器比例臂電橋，因具有等功率測量能力而得名。用等功率電橋法檢定高壓電容電橋比例臂的原理線路見圖Al。T圖A1等功率電橋原理線路A.2檢定C;和Cs端鈕處于地電位的高壓電容電橋步驟選取C?=C?=1000pF,C,和Cg端鈕連接，C?和Cs端鈕連接。使用被檢電橋基本量程的1:1擋測量，設(shè)電橋示值為X,和D?。然后C,和C?交換，設(shè)電橋示值為X?然后按規(guī)程5.3.4.1條選點(diǎn)規(guī)定預(yù)置比率。當(dāng)預(yù)置比率為K時(shí)，C,所加電壓為C?所加電壓的K倍。設(shè)這時(shí)電橋示值為X和D,則根據(jù)規(guī)程5.4.1條可計(jì)算電橋誤差為：檢定更大比率時(shí)，可選C?=10000pF、C?=1000pF,率測出然后重復(fù)以上步驟。用1/10的電壓比和電橋1:1比A.3檢定Cy和Cs端鈕不處于地電位的高壓西林電橋步驟用A.2節(jié)所述步驟檢定這類電橋的3/9,3/8,317,316,3/5,3/4比率時(shí)，只需在式(A4)增加修正項(xiàng)，即然后選用準(zhǔn)確度等級指數(shù)不大于B/10,時(shí)間常數(shù)不大于10~?s的電阻箱，串在C,高壓側(cè)，預(yù)置電阻值R=R?。即可重復(fù)以上步驟確定3/2,3/1的誤差。檢定更大比率時(shí)，可參照A.2節(jié)有關(guān)內(nèi)容。電阻箱預(yù)置電阻值為A.4被檢電橋若不具備負(fù)損耗因數(shù)測量能力，在負(fù)損耗因數(shù)的數(shù)值不大于10~`時(shí)，可A.5等功率電橋法不適用于無屏蔽電位的低壓導(dǎo)納法檢定高壓電容電橋的原理與步驟B.1原理線路低壓導(dǎo)納法是根據(jù)電流注入的理論設(shè)計(jì)的校驗(yàn)方法。原理線路見圖B1。設(shè)電壓U,加在C,和C?的高壓端，電壓U?加在R的高電位端。Cx和Cs端鈕對地阻抗為Z,和Z?,注入C;和Cs端鈕的電流為1,和i?,則式(B1)表明，無論是西林型電橋還是電流比較儀型電橋，都可以用低壓導(dǎo)納法檢定。其區(qū)別只與零位修正值的大小有關(guān)。B.2檢定步驟置JVD2輸出為零，用被檢電橋在圖B1狀態(tài)測量設(shè)電橋示值為X?和D?o然后按規(guī)程5.3.4.1條選點(diǎn)規(guī)定預(yù)置介質(zhì)損耗因數(shù)值。當(dāng)從10-變到10~3,介質(zhì)損耗因數(shù)的預(yù)置值從10~“變到1。設(shè)檢定時(shí)預(yù)置值為Ds,電橋示值為X和D。根據(jù)規(guī)程5.4.1條計(jì)算得△X=X-KpX?B.3低壓導(dǎo)納法不適用于無屏蔽電位的電橋。附錄C電容輪換法檢定高壓電容電橋的原理與步驟D?-D?=δD?=β-δ則用損耗因數(shù)量具檢定高壓電容電橋的原理電容器的介質(zhì)損耗可以用并聯(lián)電阻模擬，也可以用串聯(lián)電阻等效。根據(jù)電工學(xué)，并聯(lián)時(shí)等效的介質(zhì)損耗因數(shù)值為串聯(lián)時(shí)為因此，可以在標(biāo)準(zhǔn)電容器上并聯(lián)或串聯(lián)合適的標(biāo)準(zhǔn)電阻組成有確定介質(zhì)損耗因數(shù)值的損耗因數(shù)量具。準(zhǔn)確度1級及以下?lián)p耗因數(shù)量具的準(zhǔn)確度可以用已校準(zhǔn)的高壓電容電橋標(biāo)定。準(zhǔn)確度高于1級的損耗因數(shù)量具可以用替代法從損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量具傳遞。也可以通過按元件檢定法從標(biāo)準(zhǔn)阻抗器溯源。檢定數(shù)據(jù)處理的例子E.1西林型高壓電容電橋電容比率盤檢定數(shù)據(jù)處理例見表El。E.2電流比較儀型高壓電容電橋電容比率盤檢定數(shù)據(jù)處理例見表E2。E.3數(shù)字高壓電容電橋電容比率量程檢定數(shù)據(jù)處理例見表E3。E.4介質(zhì)損耗因數(shù)盤檢定數(shù)據(jù)處理例見表E4。實(shí)際值誤差允許誤差39XD038XDXDXD35XDXD33X0D32XDXDXD實(shí)際值誤差允許誤差XDXDX0D0XDXDX-2x10-DXD89XD99XD1XD誤差允許誤差DDD表E3(續(xù))誤差允許誤差DDDDDDD表E4介質(zhì)損耗因數(shù)盤檢定數(shù)據(jù)實(shí)際值誤差允許誤差XDXDXDXD-7×10-XD實(shí)際值誤差允許誤差XDXDXDXDXD高壓介損儀的整體校準(zhǔn)F.!檢定了高壓介損儀電橋部分的基本誤差后，應(yīng)使用高壓損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)器對介損儀整體進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)點(diǎn)按表FI選取。高壓損耗因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)器的誤差不得大于被檢介損儀