《高壓測試儀器及設(shè)備校準規(guī)范 第10部分：六氟化硫密度控制器校驗儀（試驗驗證報告）》

電力行業(yè)標準

《高壓測試儀器及設(shè)備校準規(guī)范

第10部分：六氟化硫密度控制器校驗儀儀》

試驗驗證報告

《高壓測試儀器及設(shè)備校準規(guī)范第10部分：六氟化硫密度

控制器校驗儀》編制組

2022年2月28日

1

試驗一：

溫度測量誤差對p20的影響試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

通過試驗得到校驗儀溫度測量誤差對p20值的影響，驗證校驗儀的溫度測量誤差的

允許值。

二、試驗設(shè)備

選擇不同的校驗儀進行試驗，規(guī)格如下：

序號準確度等級測量范圍型號編號生產(chǎn)廠家

10.2級（0～0.9）MPaJD12/鄭州賽奧

20.2級（0～0.9）MPaJD12JD1212020731鄭州賽奧

30.2級（0～0.9）MPaFMC-8C12033174西安亞能

40.2級（0～0.9）MPaZDT-21308201上海樂研

三、試驗方法

壓力pt不變時，對校驗儀輸入不同的溫度值，記錄校驗儀p20值。當溫度誤差為

±2.0℃、±1.5℃、±1.0℃和±0.5℃時，記錄相應(yīng)的p20值。根據(jù)“SF6氣體壓力-溫度曲線”

可知，密度越大時，壓力-溫度曲線的斜率越大，因此，試驗選擇相對較大的密度進行。

校驗儀的壓力值選擇1個點（0.8MPa），溫度值選擇1個點（60℃），試驗過程中確保

壓力值不變。

試驗分別在4臺校驗儀上進行，校驗儀控制產(chǎn)生壓力pt=0.8MPa，分別輸入溫度為

58℃、58.5℃、59.0℃、59.5℃、60.0℃、60.5℃，61.0℃、61.5℃和62.0℃，記錄對應(yīng)

的p20值。同時，用Beattie-Bridgman經(jīng)驗公式計算p20理論值進行比較。

四、試驗環(huán)境

溫度：19.5℃

濕度：40%RH

大氣壓：/

五、試驗信息

試驗人員：駱麗、陳昊、王尊、郭振梁

試驗地點：國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院

試驗時間：2020.1

2

六、試驗數(shù)據(jù)

pt=0.8MPa，60.0℃附近測溫誤差對p20計算結(jié)果的影響

校驗儀1#鄭州賽校驗儀2#鄭州賽校驗儀3#西安亞校驗儀4#上海樂

溫度理論值

奧（MPa）奧（MPa）能（MPa）研（MPa）

（℃）

p20變化值p20變化值p20變化值p20變化值p20變化值

580.6745/0.6751/0.6698/0.6744/0.6747/

58.50.67310.00140.67380.00130.66840.00140.67300.00140.67330.0014

59.00.67180.00130.67250.00130.66720.00120.67170.00130.67190.0014

59.50.67040.00140.67110.00140.66580.00140.67030.00140.67060.0013

60.00.66900.00140.66980.00130.66440.00140.66890.00140.66920.0014

60.50.66770.00130.66840.00140.66300.00140.66760.00130.66790.0013

61.00.66640.00130.66710.00130.66160.00140.66620.00140.66650.0014

61.50.66500.00140.66570.00140.66040.00120.66490.00130.66520.0013

62.00.66370.00130.66440.00130.65910.00130.66360.00130.66390.0013

理論計算得到的60.0℃附近測溫誤差對p20計算結(jié)果的影響

pt（MPa）p20（MPa）變化值（MPa/℃）

0.40.33330.0014

0.50.41830.0017

0.60.50260.0021

0.70.58630.0024

0.80.66930.0027

0.90.75160.0031

七、結(jié)論

1、理論計算與校驗儀1#，2#，3#，4#在溫度梯度上的變化基本一致，在pt=0.8MPa，

60.0℃附近測溫誤差對p20計算結(jié)果的影響約為0.0027MPa/℃。

2、同理用經(jīng)驗公式可推導(dǎo)出不同壓力下，測溫誤差對p20計算結(jié)果的影響。

3、溫度測量誤差最終對p20的影響在不確定度分析后，確定溫度測量誤差的允許值一

般不大于±0.5?℃。

3

試驗二：

設(shè)定點校驗控壓速率對設(shè)定點校驗的影響試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

通過試驗得到校驗儀對密度控制器開展設(shè)定點校驗時控壓速率對設(shè)定點校驗的影響，驗

證校驗儀設(shè)定點校驗控壓速率的允許值。

二、試驗設(shè)備

校驗儀：準確度等級0.2級，測量范圍（0~1）MPa，可調(diào)節(jié)升降壓速率，并校驗合格。

試驗對象：選擇接點動作值（0.43MPa，0.72MPa）的三種不同型號的密度控制器，每

種選擇三個為一組進行試驗。規(guī)格如下：

序號設(shè)備名稱準確度等級測量范圍(MPa)型號編號生產(chǎn)廠家

1校驗儀0.2級（0～0.9）FMC-8C12033174西安亞能

密度控制器（動作值0.43/

21.6級ZDM-41912H051上海樂研

1-10.40）

密度控制器（動作值0.43/

31.6級ZDM-41912H052上海樂研

1-20.40）

密度控制器（動作值0.43/

41.6級ZDM-41912H053上海樂研

1-30.40）

密度控制器（動作值0.45/1233-3646CNRY1710A19

52.5級ABB

2-10.43/0.43）THB3

密度控制器（動作值0.45/1233-3646CNRY1710A32

62.5級ABB

2-20.43/0.43）THB7

密度控制器（動作值0.45/1233-3646CNRY1710A27

72.5級ABB

2-30.43/0.43）THB1

密度控制器（動作值0.72/RY1911D10

82.5級ZDM7HG上海樂研

3-10.70/0.70）6

密度控制器（動作值0.72/RY1911D10

92.5級ZDM7HG上海樂研

3-20.70/0.70）7

密度控制器（動作值0.72/RY1911D10

102.5級ZDM7HG上海樂研

3-30.70/0.70）8

三、試驗方法

用校驗儀對第一組密度控制器的動作值進行校驗，調(diào)節(jié)升降壓速率分別為1檔、5

檔、9檔（1檔最慢，9檔最快，經(jīng)試驗9檔的降壓速率約為0.002MPa/s），記錄密度控

制器接點動作值，僅對降壓時的動作值記錄，三個控制器各做一次，共得到3組試驗值。

同理，對第二組、第三組進行試驗。

四、試驗環(huán)境

溫度：20.0℃

濕度：42%RH

五、試驗信息

試驗人員：陳昊、王尊、郭振梁

4

試驗地點：國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院

試驗時間：2020.1

六、試驗數(shù)據(jù)

試驗每一組選擇三個同型號的密度控制器進行，是為排除由于被試品自身的問題而引起

的誤差。

1、第一組：上海樂研/型號ZDM-4，1.6級

試驗數(shù)據(jù)如下：

動作值(MPa)動作值(MPa)動作值(MPa)

被試設(shè)備

密度控制器1-1密度控制器1-2密度控制器1-3

動作設(shè)定值

0.430.400.430.400.430.40

(MPa)

降1檔0.43100.40210.43020.39900.43000.3979

壓

5檔0.43100.40080.43040.39860.43010.3973

速

率9檔0.43060.40060.42950.39870.42960.3975

變化值(MPa)0.00040.00150.00090.00040.00050.0006

影響量%0.04%0.15%0.09%0.04%0.05%0.06%

降壓設(shè)定點偏差允許值：±1.6%

2、第二組：ABB/型號1233-3646CNTHB，2.5級

試驗數(shù)據(jù)如下：

動作值(MPa)動作值(MPa)動作值(MPa)

被試設(shè)備

密度控制器2-1密度控制器2-2密度控制器2-3

動作設(shè)定值

0.450.430.430.450.430.430.450.430.43

(MPa)

降1檔0.44380.42560.42700.44580.42610.42320.44390.42610.4293

壓

5檔0.44360.42510.42680.44620.42600.42440.44380.42590.4286

速

率9檔0.44400.42470.42690.44620.42620.43000.44420.42610.4287

變化值

0.00040.00090.00020.00040.00020.00680.00040.00020.0007

(MPa)

影響量%0.04%0.09%0.02%0.04%0.02%0.68%0.04%0.02%0.07%

降壓設(shè)定點偏差允許值：±2.5%

3、第三組：上海樂研/型號ZDM7HG，2.5級

試驗數(shù)據(jù)如下：

動作值(MPa)動作值(MPa)動作值(MPa)

被試設(shè)備

密度控制器3-1密度控制器3-2密度控制器3-3

動作設(shè)定值

0.720.700.700.720.700.700.720.700.70

(MPa)

降1檔0.71240.69390.69100.71310.69200.69380.71540.69540.6974

壓

5檔0.71200.69320.69190.71260.69030.69390.71510.69450.6971

速

率9檔0.71130.69260.69150.71240.69060.69500.71500.69460.6973

變化值0.00110.00130.00090.00080.00170.00120.00040.00090.0003

5

(MPa)

影響量%0.11%0.13%0.09%0.08%0.17%0.12%0.04%0.09%0.03%

降壓設(shè)定點偏差允許值：±2.5%

七、結(jié)論

1、三組試驗數(shù)據(jù)中，第二組密度控制器2-2有一個較大值，可做為異常值進行剔除，

若將1檔降壓速率下的測得值作為真值，在最快速率9檔（0.002MPa/s）時，不同

的降壓速率的結(jié)果的最大影響，如下表所示：

被試設(shè)備試驗最大影響量降壓設(shè)定點偏差允許值

第一組密度控制器0.15%±1.6%

第二組密度控制器0.09%±2.5%

第三組密度控制器0.17%±2.5%

2、從試驗數(shù)據(jù)可以判斷，降壓速率不大于0.002MPa/s時對密度控制器的接點動作值的

試驗的影響小于允許值的1/10以上，不會對結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，標準中將控壓速

率的允許值定為不大于0.002MPa/s是合理的。

6

試驗三：

氣體公式驗證試驗

一、試驗?zāi)康?/p>

通過試驗得到不同的氣體狀態(tài)方程對p20值的影響，驗證p20理論值換算的要求。

二、驗證方程（公式）

應(yīng)用不同的方程進行試驗，如下：

序號方程來源方程

p=（RTB-A）d2+RTd

A=73.882×10-5-5.132105×10-7d

B=2.50695×10-3-2.12283×10-6d

DL/T259-2012六氟化硫氣體密度控

1R=56.9502×10-5

制器校驗規(guī)程

式中：p---壓力，×0.1MPa

d---密度，kg/m3

T---溫度，K

p=0.57×10-4ρT(1+B)-ρ2A

A=0.75×10-4(1-0.727×10-3ρ)

《高壓電器原理和應(yīng)用》清華大學(xué)B=2.51×10-3ρ(1-0.846×10-3ρ)

2出版社第十一章氣吹短路器第1節(jié)式中：p:SF6氣體絕對壓力，單位：MPa；

SF6的主要性質(zhì)（p279）T:SF6氣體熱力學(xué)溫度，單位：K；

ρ：SF6氣體密度，單位：kg/m3；

說明：公式適用于p≥0.3MPa。

3威卡Prof.Dr.K.Bier,Uni.Karlsruhe公式

三、試驗方法

分別用不同方程計算p20值。壓力（絕壓）選擇0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、

0.7MPa、0.8MPa，溫度選擇-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、

60℃。

四、試驗環(huán)境

溫度：/

濕度：/

大氣壓：/

五、試驗信息

試驗人員：陳昊、王尊、郭振梁、王志浩

試驗地點：國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院

試驗時間：2022.1

7

六、試驗數(shù)據(jù)

1、公式一的數(shù)據(jù)(p20理論)

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃p20理論（MPa）

-200.35310.47380.59620.72070.84760.9773

-10033800.45250.56820.68510.80350.9235

00.32420.43340.54310.65370.76490.8771

100.31160.41590.52050.62550.73070.8363

200.30000.40000.50000.60000.70000.8000

300.28930.38540.48120.57690.67230.7674

400.27940.37190.46400.55570.64700.7379

500.27020.35940.44810.53630.62390.7110

600.26160.34780.43330.51830.60260.6863

注：由上海樂研提供的微信小程序“SF6工具”計算。

2、公式二的數(shù)據(jù)(p20理論值)

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃p20理論（MPa）

-200.353090.473710.596120.720570.847400.97703

-100.337940.452490.568150.685060.803400.92335

00.324170.433320.543110.653600.764850.87698

100.311570.415910.520520.625430.730660.83624

200.300000.400000.500000.600000.700000.80000

300.289310.385380.481240.576870.672280.76743

400.279420.371890.464000.555720.647040.73793

500.270220.359400.448080.536270.623920.71102

600.261650.347790.433340.518300.602640.68633

注：由西安熱工院提供。

3、公式三的數(shù)據(jù)(p20理論值)

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃p20理論（MPa）

-200.35390.47520.59870.72470.85370.8537

-100.33830.45320.56940.68710.80640.9277

00.32430.43360.54360.65440.76610.8788

100.31160.41600.52070.62570.73100.8368

200.30000.40000.50000.60000.70000.8000

300.28930.38540.48120.57680.67220.7673

400.27940.37190.46400.55580.64710.7379

500.27030.35950.44820.53650.62410.7113

600.26180.34800.43360.51870.60310.6869

注：由WIKA提供小程序計算。

8

4、不同方程計算的p20理論值的差異

（1）方程一和方程二的差異

Δ=p20理論1－p20理論2

δ=Δ/p20理論1

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃Δ（MPa）

-200.000010.000090.000080.000130.000200.00027

-100.000060.000010.000050.000040.000100.00015

00.000030.000080.000010.000100.000050.00012

100.000030.000010.000020.000070.000040.00006

200.000000.000000.000000.000000.000000.00000

300.000010.000020.000040.000030.000020.00003

400.000020.000010.000000.000020.000040.00003

500.000020.000000.000020.000030.000020.00002

600.000050.000010.000040.000000.000040.00003

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃δ（%）

-200.0030.0230.0160.0220.0280.034

-100.0200.0030.0100.0070.0140.019

00.0100.0200.0020.0170.0070.015

100.0100.0030.0040.0120.0060.008

200.0000.0050.0000.0000.0000.000

300.0030.0050.0080.0050.0030.004

400.0070.0030.0000.0030.0060.004

500.0070.0000.0040.0050.0030.003

600.0170.0030.0080.0000.0060.004

（2）方程一和方程三的差異

Δ=p20理論1－p20理論3

δ=Δ/p20理論1

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃Δ（MPa）

-200.00080.00140.00150.00400.00610.1236

-100.00030.00070.00120.00200.00290.0042

00.00010.00020.00050.00070.00120.0017

100.00000.00010.00020.00020.00030.0005

200.00000.00000.00000.00000.00000.0000

300.00000.00000.00000.00010.00010.0001

400.00000.00000.00000.00010.00010.0000

500.00010.00010.00010.00020.00020.0003

600.00020.00020.00030.00040.00050.0006

9

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃δ（%）

-200.270.350.300.660.8715.45

-100.100.180.240.330.420.53

00.030.050.100.120.170.21

100.000.030.040.030.040.06

200.000.000.000.000.000.00

300.000.000.000.020.020.01

400.000.000.000.020.020.00

500.030.030.020.030.030.04

600.070.050.060.070.070.08

（3）方程二和方程三的差異

Δ=p20理論2－p20理論3

δ=Δ/p20理論2

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃Δ（MPa）

-200.000810.001490.002580.004130.006300.12333

-100.000360.000710.001250.002040.003000.00435

00.000230.000280.000490.000800.001250.00182

100.000030.000090.000180.000270.000340.00056

200.000000.000000.000000.000000.000000.00000

300.000010.000020.000040.000070.000080.00013

400.000020.000010.000000.000080.000060.00003

500.000080.000100.000120.000230.000180.00008

600.000150.000210.000260.000400.000460.00057

pt(絕壓)/MPa0.30.40.50.60.70.8

溫度/℃δ（%）

-200.2700.3730.5160.6880.90015.416

-100.1200.1780.2500.3400.4290.544

00.0770.0700.0980.1330.1790.228

100.0100.0230.0360.0450.0490.070

200.0000.0000.0000.0000.0000.000

300.0030.0050.0080.0120.0110.016

400.0070.0030.0000.0130.0090.004

500.0270.0250.0240.0380.0260.010

600.0500.0530.0520.0670.0660.071

5、通過實驗驗證方程(僅供參考)

數(shù)據(jù)由上海樂研提供

（1）實驗方法（簡要說明）

a)將一個密閉容器抽真空，然后充入純凈的SF6氣體，使p20達到某一指定值；

10

b)密閉容器安裝有測溫傳感器和極細毛細管，毛細管管徑要足夠細，確保密閉容器壓

力不下降；

c)密閉容器放入高低溫試驗箱，標準測量溫度、壓力的儀器不放入試驗箱，連接后，

調(diào)節(jié)高低溫試驗箱至不同試驗溫度；

d)待穩(wěn)定后，讀取標準測量溫度、壓力儀器的溫度為：SF6氣體溫度t；壓力為：SF6

氣體絕對壓力pt。

（2）、實驗數(shù)據(jù)

p20(MPa)SF6氣體壓力---溫度試驗

測得SF6氣體溫度t(℃)20.1-20.219.930.540.449.860.5

測得SF6氣體絕對壓力pt

0.70080.58390.70040.73110.76060.78730.8193

(MPa)

0.7

方程計算得SF6氣體絕對

0.70030.58290.69960.73050.75930.78680.8179

壓力pt(MPa)

差值(MPa)0.00050.00100.00080.00060.00070.00050.0014

測得SF6氣體溫度t(℃)19.8-11.219.930.740.650.660.6

測得SF6氣體絕對壓力pt

0.59970.52400.60010.62650.65070.67470.6883

(MPa)

0.6

方程計算得SF6氣體絕對

0.59950.52440.59980.62590.64980.67410.6983

壓力pt(MPa)

差值0.00020.00040.00030.00060.00090.00060.0100

測得SF6氣體溫度t(℃)20.2-11.120.529.740.350.460.6

測得SF6氣體絕對壓力pt

0.50060.43890.50130.51910.54040.56030.5803

(MPa)

0.5

方程計算得SF6氣體絕對

0.50040.43900.50090.51900.53990.55960.5797

壓力pt(MPa)

差值0.00020.00010.00040.00010.00050.00070.0006

（3）試驗數(shù)據(jù)p20計算結(jié)果

SF6氣體壓力-溫度試驗

溫度/℃20.1-20.219.930.540.449.860.5

SF6氣體壓力（abs）

0.70080.58390.70040.73110.76060.78730.8193

/MPa

公式（一）計算結(jié)果

0.700500.700670.700690.700600.701280.700730.70149

p20（abs）MPa

p20偏差（MPa）0.000000.000170.000190.000100.000780.000230.00099

公式（二）計算結(jié)果

0.700510.701120.700690.700520.701120.700500.70119

p20（abs）MPa

p20偏差（MPa）0.000000.000610.000180.000010.00061-0.000010.00068

溫度/℃19.8-30.2-11.219.930.740.650.660.6

SF6氣體壓力（abs）

0.59970.47810.5240.60010.62650.65070.67470.6883

/MPa

11

公式（一）計算結(jié)果

0.600180.599150.599250.600340.600620.600860.600690.59181

p20（abs）MPa

p20偏差（MPa）0.00000-0.00103-0.000930.000160.000440.000680.00051-0.00837

公式（二）計算結(jié)果

0.600180.599550.599470.600340.600560.600750.600530.5916

p20（abs）MPa

p20偏差（MPa）0.00000-0.00063-0.000710.000160.000380.000570.00035-0.00858

溫度/℃20.2-29.8-11.120.529.740.350.460.6

SF6氣體壓力0.50060.40220.43890.50130.51910.54040.56030.5803

公式（一）計算結(jié)果

0.500210.499490.499680.500320.500120.500640.500740.50075

p20偏差（MPa）

p20偏差（MPa）0.00000-0.00072-0.000530.00011-0.000090.000430.000530.00054

公式（二）計算結(jié)果

0.500210.499750.499830.500320.500090.500560.500630.50062

p20偏差（MPa）

p20偏差（MPa）0.00000-0.00046-0.000380.00011-0.000120.000350.000420.00041

七、結(jié)論

1、同是Beattie&Bridgeman方程的方程一和方程二的差異在滿量程范圍小于0.03%，

在下一個驗證分析中可知，差異小于0.1%時，擴展不確定度基本能滿足開展1.0級

及以下的密度控制器p20校準。

2、方程三和方程一、方程二的差異在某些點（低溫段）較大，在0℃以上基本能滿足

差異小于0.1%。

3、考慮到DL/T259-2012《六氟化硫氣體密度控制器校驗規(guī)程》在電力行業(yè)的使用已被

行業(yè)內(nèi)認可，建議采用其推薦的氣體狀態(tài)方程。

12

試驗四：

不確定分析（對1級被校密度控制器）

一、試驗?zāi)康?/p>

通過試驗分析得到校驗儀校準密度控制器（p20）時引入的不確定度分量大小，確

定校驗儀的相關(guān)技術(shù)指標。

二、試驗設(shè)備

校驗儀：準確度等級0.2級，測量范圍（0~1）MPa，可調(diào)節(jié)升降壓速率，并校驗合格。

密度控制器：準確度等級1級，測量范圍（0~1）MPa，額定壓力0.5?MPa。

三、試驗方法

校驗儀對密度控制器的p20值進行校準時，校驗儀的p20值作為真值，密度控制器

的p20值是被測量值。校驗儀的p20值是由標準壓力值，標準溫度值通過氣體方程換算

得到，因此，不確定度分量由三個分量組成：標準壓力值、標準溫度值、氣體方程換

算組成。

此驗證分析是為了確定校驗儀作為校準密度控制器的標準器需要符合什么指標，

因此分析中不包含被校密度控制器的不確定度分量。

四