冲击分压器校准标准.docx
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冲击分压器校准标准
冲击分压器校准标准
1范围
本标准适用于额定电压100kV及以上的，测量雷电冲击波和操作冲击波的新制造、利用中及修理后的冲击分压器的校准。
2引用标准
以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，但是，鼓舞依照本标准达到协议的各方研究是不是可利用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T－1997高电压实验技术第一部份：
一样实验要求
GB/T－1997高电压实验技术第二部份：
测量系统
3术语和概念
雷电冲击波（lightningimpulse）
由于绝缘击穿放电产生的波前时刻20μs以下的瞬时电压脉冲，其典型的波形如图1所示。
图1雷电冲击波
操作冲击波（switchingimpulse）
由于电路中电流和电压的突然转变（如开关操作）产生的波前时刻20μs以上的瞬时电压脉冲。
其典型的波形如图2所示。
注：
研究说明，电力设备经受的冲击电压波形接近双指数波，双指数波的波形曲线为：
。
雷电冲击波波前时刻T1（fronttimeofalightningimpulseT1）
T1为视在参数，概念为雷电冲击波波前30%峰值点与90%峰值点（图1中A、B两点）之间的时刻距离的倍。
如波前有振荡，那么第一作出振荡波的平均曲线，并按前述的概念确信A、B两点。
雷电冲击波视在原点（virtualoriginofalightningimpulse）
超前于波形中A点对应的时刻的刹时，即图1中O1点。
在线性坐标中为通过A、B两点的直线与时刻轴的交点。
雷电冲击波半峰值时刻T2（timetohalfvalueofalightningimpulseT2）
雷电冲击波的视在原点与电压下降到峰值一半刹时的时刻距离，如图1所示。
图2操作冲击波
操作冲击波波前时刻Tp（timetopeakofaswitchingimpulseTP）
操作冲击波从实际原点到电压达到峰值刹时的时刻距离。
操作冲击波半峰值时刻T2（timetohalfvalueofaswitchingimpulseT2）
操作冲击波从实际原点到到第一次下降至半峰值刹时的时刻距离。
实验响应时刻T（experimentalresponsetimeT）
单位值1减去单位方波响应作为被积函数，从视在原点O1到无穷大时刻的积分。
过冲β（overshootβ）
单位方波响应超出单位值1的数量，用百分比表示。
4概述
冲击电压实验用于查验电气设备耐受雷电过电压和操作过电压的绝缘强度。
测量冲击电压通常利用冲击分压器把一次侧的高电压按比例变换为二次侧的仪表电压。
冲击分压器在结构上可分为电阻型分压器和阻尼电容型分压器两大类。
电阻型分压器选用温度系数很小的电阻丝在绝缘支架上用无感绕法制成，电阻值一样不超过50kΩ，适用于测量1000kV以下的冲击电压。
阻尼电容型分压器由多个电容与电阻串联组成，串联后的电容量一样不大于1000pF，串联总电阻典型值为1000Ω。
冲击电压在回路中产生的振荡大部被电阻所阻尼。
冲击分压器的电阻和电容元件固定在充油或充气的绝缘套管内，必要时利用均压环和屏蔽电极使各元件所处的电场尽可能均匀。
冲击分压器的二次电压经同轴电缆输出，并在分压器的二次电压输出端串入电阻与同轴电缆实现阻抗匹配。
5通用技术要求
冲击分压器器身应有足够的机械强度，底座，绝缘套管，均压环结合牢靠，无松动。
冲击分压器底座应有供同轴电缆连接的同轴电缆插座，装配同轴电缆插头后能够经电缆输出二次电压。
同轴电缆应与分压器配套利用，在分压器侧必需进行阻抗匹配。
冲击分压器底座上应有供接地用的端子，在顶部应有供连接一次导线用的端子，端子螺杆直径不小于12mm。
冲击分压器底座上应有铭牌标志，内容应包括：
——型号规格；
——额定一次电压；
——额定分压比；
——分压比误差（或准确度品级）；
——分压器高压臂总电阻值或总电容值；
——同轴电缆的特性阻抗。
6计量性能要求
冲击分压器额定一次电压应不低于100kV。
冲击分压器额定分压比的倒数与额定一次电压的乘积应不大于2000V。
冲击分压器实际分压比与额定分压比的误差应不大于±1%。
冲击分压器响应时刻应不大于100ns。
冲击分压器在峰值周围的振荡幅度应不大于峰值的5%。
同轴电缆的特性阻抗应是实数，且接近等于50Ω、75Ω标准值中的一个。
7校准条件
环境条件
大气条件
环境气温5℃～35℃，相对湿度30%～80%,气压不小于98kPa，大气中无侵蚀性物质。
场地条件
在与被校分压器器身高度相当的周边范围内，除测量引线外应无其它物体。
在分压器顶部超出器身高度1/3范围内，除高压引线外应无其它物体。
接地条件
冲击分压器的接地回路应利用宽度不小于的铜、铝金属带或金属箔，接地回路应在一点接地。
高压引线
校准时被校分压器利用的高压引线应与常常性利用的高压引线相同。
电源条件
实验场所的供电电源频率为（50±）Hz，电压（220±10）V，电压波形失真度不大于5%。
电磁干扰
在设备接通电源后，实验场所各类频率的干扰磁场不大于400A/m，干扰电场不大于1kV/m。
机械振动
实验地址应无可发觉的机械振动。
校准用设备
标准冲击分压器
校准利用的标准冲击分压器的额定电压应不低于被校分压器额定电压的1/5，配用同轴电缆后的输出分压比（含终端衰减器）应与被校分压器配用同轴电缆后的输出分压比接近，误差不大于±5%。
标准冲击分压器在配用同轴电缆下的分压比误差应不大于±%，实验响应时刻不大于25ns，响应时刻的标定误差不大于±5ns，过冲不大于15%。
数字记录示波器或暂态记录仪
校准利用的数字记录示波器或暂态记录仪应有两个性能相同的输入通道，在输入电压50V～500V，频宽100MHz的量程内幅值采样分辨率不超过±%，幅值测量误差不大于±1%，时标误差不大于±1%，采样信号能通过内置或外设数字处置器进行分析计算。
直流欧姆表或电容测量仪器
直流欧姆表应有可测量1kΩ～100kΩ的量程，测量准确度不低于1%。
电容测量仪或高压电容电桥应有可测量100pF～10000pF的量程，测量准确度不低于1%。
高频阻抗电桥
高频阻抗电桥的测量频率应有500kHz～5MHz频段。
量程应包括1Ω～1000Ω范围。
准确度不低于2级。
冲击电压发生器
校准利用的冲击电压发生器，应能产生符合GB/T的标准雷电波和标准操作波，视在波前时刻别离为μs～μs和μs～25μs，视在半峰值时刻别离为50μs～65μs和2500μs～3250μs。
冲击波的输出幅值应不小于被校分压器额定电压的1/5，叠加在波峰周围的振荡波频率不大于500kHz，振幅不大于指数波峰值的5%。
8校准项目和校准方式
冲击分压器校准项目见表2
表2冲击分压器校准项目
内容
新制造
使用中
修理后
外观及标志检查
+
＋
＋
高压臂电阻值或电容值测量
+
－
＋
输出端口阻抗测量
＋
－
＋
同轴电缆特性阻抗测量
＋
－
－
雷电冲击电压校验
+
＋
＋
指数波响应校验
+
－
+
操作冲击电压校验
+
＋
＋
响应时间和振荡幅度计算
＋
＋
＋
注：
表2中标有＋栏为必需进行的实验项目，标有－栏为不作要求的实验项目。
外观及标志检查
检查用目测方式按表3进行。
表3外观检查记录
检查项目
要求
检查结果
设备完整性
分压器底座、同轴电缆插座、绝缘套管，均压环完好，结合牢靠，无松动。
一次端子和接地端子
有专用端子且螺杆直径不小于12mm。
铭牌标志
额定一次电压
额定分压比
分压比误差（准确等级）
高压臂总电阻值或总电容值
同轴电缆的阻抗
分压臂电阻值或电容值测量
电阻型分压器可利用直流欧姆表测量，阻尼电容型分压器可利用电容测量仪或高压电容电桥测量。
测量时应断开一次回路，维持接地回路不变。
利用高压电容电桥测量时应利用反接线法。
测量值采纳统计平均方式处置。
输出端口阻抗测量
测量时一次引线接地，被校分压器二次侧同轴电缆输出端口与地之间的阻抗用高频阻抗电桥或测量仪测量，利用频段为500kHz～5MHz。
测量值采纳统计平均方式处置。
同轴电缆特性阻抗测量
测量时利用高频阻抗电桥或测量仪，利用频段为500kHz～5MHz。
别离测量电缆终端短路时的电感LC和终端开路时的电容CC，电缆的波阻抗ZC按下式计算：
测量值采纳统计平均方式处置。
雷电冲击电压校验
校验时利用冲击电压发生器产生相当于标准分压器额定电压80%～100%的标准雷电冲击波，施加到被校分压器和标准分压器上，别离测量它们的输出。
实验时能够利用有适当电容值的试品参与调波，使视在波前时刻为μs～μs，视在半峰值时刻为50μs～65μs。
实验场地布置应使被校分压器与标准分压器的高压引线均从顶部向上引出，标准分压器和被校分压器高压引线在水平面的投影应接近直角，误差不大于10°。
依如实验室情形可在图3当选用其中一种布置。
设备之间的距离应知足条要求。
图3冲击分压器校准时设备平面布置
图中：
G—冲击电压发生器O—试品或调波阻抗
D—被校分压器Do—标准分压器
标准和被校分压器的二次输出经配套的同轴电缆送到双通道数字记录示波器或暂态记录仪。
数字记录示波器或暂态记录仪录下的雷电冲击电压波形通过采样取得数字量，再对采得的数字量按参数的概念进行处置及计算，可取得波前时刻，半峰值时刻，峰值电压（电压折算到一次）等参数测量值。
以被校分压器测得值减去标准分压器测得值作为误差值并填入记录表，实验次数为3次。
然后互换输入通道重复测量3次。
指数波响应校验
在雷电冲击电压校验后，保留波头电阻，把波尾电阻调整为标准操作波的波尾电阻。
校验时利用冲击电压发生器产生相当于标准分压器额定电压80%～100%的近似指数波，依照数字记录示波器或暂态记录仪录下的指数波形，幅值归一化后，把视在原点叠归并计算两路波形的上升沿所夹面积，取得响应时刻差并填入记录表，实验次数为3次。
然后互换输入通道重复测量3次。
操作冲击电压校验
在指数波响应校验以后，调试冲击电压发生器产生波前时刻μs～25μs，视在半峰值时刻2500μs～3250μs的标准操作冲击波，峰值电压为标准分压器额定电压的70%～100%。
依照数字记录示波器或暂态记录仪录下的操作冲击电压波形，对采样取得的数字量按参数的概念进行处置计算，取得波前时刻，半峰值时刻，峰值电压（电压折算到一次）等参数测量值。
以被校分压器测得值减去标准分压器测得值作为误差值并填入记录表，实验次数为3次。
然后互换输入通道重复测量3次。
实验响应时刻和振荡幅度比计算
测得的被校分压器和标准分压器指数波响应时刻差加上标准分压器的实验响应时刻作为被校分压器的实验响应时刻。
在被校分压器和标准分压器测得的雷电冲击波图上求出叠加在双指数波峰值周围的振荡幅值。
取二者之差与峰值幅度之比作为被校分压器的振荡幅度比。
9校准数据处置及校准结果
校准数据处置
校准数据填入表4，并进行统计处置。
表4校准数据记录表
项目：
高压臂电阻值或电容值测量
标准仪器名称
型号
编号
证书号
检定（
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