局部放電測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范　第1部分：超聲波法局部放電測(cè)試儀

JJF1856—20201局部放電測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范第1部分:超聲波法局部放電測(cè)試儀1范圍本規(guī)范適用于測(cè)量頻率在20kHz~500kHz范圍內(nèi)接觸式超聲波法局部放電測(cè)試儀的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T7354—2018高電壓試驗(yàn)技術(shù)局部放電測(cè)量DL/T1416—2015超聲波法局部放電測(cè)試儀通用技術(shù)條件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(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)范。3.1超聲波法局部放電測(cè)試儀ultrasonicpartialdischargetester將超聲波信號(hào)通過(guò)超聲傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給測(cè)量主機(jī),對(duì)電氣設(shè)備內(nèi)的局部放電水平進(jìn)行測(cè)量的裝置。[DL/T1416—2015,3.1]3.2接觸式傳感器contactsensor一種安裝或放置在電氣設(shè)備殼體上,通過(guò)接觸的方式接收超聲波信號(hào)的傳感器。[DL/T1416—2015,3.2]3.3中心頻率centerfrequency測(cè)試儀傳感器達(dá)到諧振狀態(tài)的頻率,此時(shí)測(cè)試儀頻率響應(yīng)最大。3.4上限截止頻率upperlimitfrequency以中心頻率為參考,信號(hào)頻率上升,使傳輸阻抗Z(f)由通帶峰值下降6dB時(shí)的頻率值。一般用符號(hào)f1表示。[GB/T7354—2018,3.9.2,有修改]3.5下限截止頻率lowerlimitfrequency以中心頻率為參考,信號(hào)頻率下降,使傳輸阻抗Z(f)由通帶峰值下降6dB時(shí)的頻率值。一般用符號(hào)f2表示。[GB/T7354—2018,3.9.2,有修改]3.6分貝幅度decibelamplitude以1μV或1mV為參考的超聲信號(hào)峰值幅度的對(duì)數(shù)測(cè)量值。單位為dB。2信號(hào)峰值幅度=20lg(A。/A?)。指脈沖信號(hào)前、后沿分別等于0.5Um(峰值)時(shí)相應(yīng)的時(shí)間間隔。超聲波法局部放電檢測(cè)是將超聲波信號(hào)通過(guò)設(shè)置在電氣設(shè)備器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部局部放電水平的測(cè)量和放法局部放電測(cè)試儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)試儀)一般由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、通信單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元等部分構(gòu)成，其工作原理如圖1所示。電路圖1測(cè)試儀工作原理圖上、下限截止頻率的相對(duì)誤差一般不超過(guò)±20%。測(cè)試儀電壓幅值誤差一般不超過(guò)±20%。5.3短期穩(wěn)定性S,在輸入信號(hào)強(qiáng)度不變的情況下，測(cè)試儀連續(xù)工作4h后，幅值變化量一般不超過(guò)其允許誤差的1/5。注：以上條款不作為合格性判斷依據(jù)，僅供參考。測(cè)試儀應(yīng)在表1規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。JJF1856—20203表1校準(zhǔn)環(huán)境條件序號(hào)影響量參比值允許偏差1環(huán)境溫度20℃±5℃2相對(duì)濕度55%±25%3電源電壓220V±10%4電源頻率50Hz±1%5其他因素?zé)o強(qiáng)磁場(chǎng)和振動(dòng)6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及輔助設(shè)備測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及輔助設(shè)備要求見(jiàn)表2。表2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及輔助設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)性能指標(biāo)1信號(hào)發(fā)生器具備正弦波信號(hào)和脈沖信號(hào)輸出功能;正弦波頻率范圍不小于10kHz~500kHz,最大允許誤差不超過(guò)±5%;幅值不小于5V;總諧波失真小于1%;脈沖信號(hào)寬度小于1μs,上升時(shí)間小于1.5μs,信號(hào)重復(fù)頻率不小于5Hz;幅度不小于5V,最大允許誤差不超過(guò)±5%2功率放大器在20kHz~500kHz頻率響應(yīng)不超過(guò)±0.1dB,增益偏差不超過(guò)±0.3dB3發(fā)射換能器寬頻帶發(fā)射換能器或諧振頻率高于500kHz超聲換能器4鋼質(zhì)試塊直徑400mm,高度180mm圓柱體,試塊兩個(gè)端面應(yīng)平整且平行度不應(yīng)超過(guò)0.12mm,粗糙度不超過(guò)1μm5參考傳感器在20kHz~500kHz范圍內(nèi)頻率響應(yīng)變化不超過(guò)20dB6數(shù)字示波器模擬帶寬≥100MHz,幅值測(cè)量最大允許誤差不超過(guò)±5%7絕緣電阻表測(cè)量電壓500V,準(zhǔn)確度等級(jí)不低于10級(jí)8耐電壓測(cè)試儀輸出電壓≥2000V,準(zhǔn)確度等級(jí)不低于5級(jí)7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目測(cè)試儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目如表3所示。表3校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)量特性條款號(hào)校準(zhǔn)方法對(duì)應(yīng)條款號(hào)1截止頻率誤差5.17.3.12電壓幅值誤差5.27.3.23短期穩(wěn)定性5.37.3.34b)各按鍵及開(kāi)關(guān)操作靈活，無(wú)卡澀現(xiàn)象；e)應(yīng)有明顯的專(zhuān)用接地端鈕(對(duì)手持式巡檢儀無(wú)此項(xiàng)要求)。a)電源輸入端對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻大于20MQ;b)電源輸入端與外殼之間施加2000V工頻電壓，歷時(shí)1min,無(wú)擊穿或其他放電為使超聲波傳感器、換能器、試塊各接觸面獲得良校準(zhǔn)按圖2接線(xiàn)，發(fā)射換能器置于試塊一側(cè)的中心位置，被校測(cè)試儀傳感器置于試塊另一側(cè)與發(fā)射換能器同軸的位置，各接觸面之間填充耦合劑置信號(hào)發(fā)生器于正弦波輸出擋，適當(dāng)設(shè)置功率放大器增益，在范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率，找出測(cè)試儀變，升高頻率，找出測(cè)試儀顯示值降幅達(dá)到6dB時(shí)的頻率點(diǎn)，此點(diǎn)即為實(shí)測(cè)的上限截止頻率；再降低頻率，以相同的方法找出下限截止頻率，按式(1)計(jì)算被校測(cè)試儀上、下限截止頻率相對(duì)誤差。32圖2上、下限截止頻率校準(zhǔn)接線(xiàn)圖5γ;——測(cè)試儀上、下限截止頻率的相對(duì)誤差；fg——測(cè)試儀上、下限截止頻率標(biāo)稱(chēng)值；f——測(cè)試儀上、下限截止頻率實(shí)測(cè)值。7.3.2電壓幅值誤差電壓幅值誤差校準(zhǔn)按圖3接線(xiàn)，發(fā)射換能器置于試塊一側(cè)的中心位置，被校測(cè)試儀傳感器與參考傳感器置于試塊另一側(cè)，兩者的中心與軸線(xiàn)處于中心對(duì)稱(chēng)位置，并盡可能接近軸線(xiàn)，各接觸面之間填充耦合劑。置信號(hào)發(fā)生器于脈沖輸出擋，適當(dāng)設(shè)置功率放大器增益，零起緩慢調(diào)節(jié)幅值，使被校測(cè)試儀顯示值剛好達(dá)到其量程范圍的上限值。而后依次降低輸入信號(hào)幅值，使由參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值以6dB值衰減，記錄被校測(cè)試儀顯示值A(chǔ)×,按式(2)計(jì)算其幅值顯示衰減值，按式(3)計(jì)算其電壓幅值相對(duì)誤差。△Ax——測(cè)試儀在前后兩次相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)幅值顯示衰減值；Ax(n),A(n+n)——測(cè)試儀在前后兩次相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)的顯示值。γA——測(cè)試儀電壓幅值相對(duì)誤差。33427.3.3短期穩(wěn)定性按圖3接線(xiàn)。置信號(hào)發(fā)生器于脈沖輸出擋，適當(dāng)設(shè)置功率放大器增益，輸出信號(hào)使被校測(cè)試儀顯示值為20dB。被校測(cè)試儀開(kāi)機(jī)連續(xù)工作4h,再次記錄測(cè)試儀顯示值，比較前后記錄值得到其短期穩(wěn)定性。JJF1856—20206式中:Ss—測(cè)試儀短期穩(wěn)定性;A4h—測(cè)試儀連續(xù)工作4h后的顯示值。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8.1校準(zhǔn)證書(shū)測(cè)試儀經(jīng)校準(zhǔn)后出具校準(zhǔn)證書(shū),校準(zhǔn)證書(shū)由封面和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)頁(yè)組成。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)至少包括以下信息:a)標(biāo)題,如“校準(zhǔn)證書(shū)”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書(shū)或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶(hù)的名稱(chēng)和地址;f)進(jìn)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(shí),應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收日期;g)對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱(chēng)及代號(hào);h)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明;i)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;j)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明;k)校準(zhǔn)證書(shū)和校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);l)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;m)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書(shū)或報(bào)告的聲明。校準(zhǔn)結(jié)果測(cè)量不確定度評(píng)定參照附錄A,校準(zhǔn)原始記錄格式見(jiàn)附錄B,校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式見(jiàn)附錄C,校準(zhǔn)結(jié)果頁(yè)格式見(jiàn)附錄D。8.2數(shù)據(jù)有效位數(shù)證書(shū)中校準(zhǔn)結(jié)果的末位應(yīng)與擴(kuò)展不確定度的末位對(duì)齊。9復(fù)校時(shí)間間隔建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。JJF1856—20207附錄A電壓幅值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定示例本附錄給出了電壓幅值誤差校準(zhǔn)不確定度的評(píng)定示例。A.1校準(zhǔn)情況說(shuō)明A.1.1計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器相應(yīng)技術(shù)性能如表A.1所示。表A.1校準(zhǔn)主要標(biāo)準(zhǔn)器信息序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備名稱(chēng)主要技術(shù)指標(biāo)1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器正弦波輸出技術(shù)特性:頻率范圍1μHz~60MHz,頻率誤差為±(設(shè)置值×10-6+15pHz);總諧波失真小于1%;幅值可調(diào),最大峰峰值為10V。脈沖方波技術(shù)特性:最小脈寬小于1μs,上升時(shí)間小于1μs;重復(fù)頻率可調(diào);幅值可調(diào),最大峰峰值為10V,最大允許誤差為±1%2功率放大器在0~600kHz頻率響應(yīng)不超過(guò)±0.1dB,最大放大增益90倍3發(fā)射換能器諧振頻率為1MHz4參考傳感器在20kHz~200kHz范圍內(nèi)頻率響應(yīng)變化未超過(guò)20dB5示波器模擬帶寬為500MHz,幅值測(cè)量誤差不超過(guò)±1%A.1.2被校對(duì)象被校對(duì)象信息如表A.2所示。表A.2被校對(duì)象信息序號(hào)被校設(shè)備名稱(chēng)主要技術(shù)指標(biāo)1超聲波法局部放電測(cè)試儀頻率范圍:(20~200)kHz;測(cè)量范圍:(0~60)dBmV;分辨力:1dBmV;中心頻率:40kHzA.1.3校準(zhǔn)方法對(duì)被校測(cè)試儀在環(huán)境溫度為(20±5)℃,相對(duì)濕度為(30~80)%的條件下放置24h后依據(jù)本規(guī)范7.3.2進(jìn)行校準(zhǔn)。置校驗(yàn)系統(tǒng)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器于脈沖輸出擋,脈寬小于1μs,頻率大于5Hz。零起緩慢調(diào)節(jié)幅值,使被校測(cè)試儀顯示值剛好達(dá)到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時(shí)參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅值,使標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值降至A/2(即衰減6dB),記錄被校測(cè)試儀顯示值。A.2測(cè)量模型測(cè)試儀電壓幅值絕對(duì)誤差ΔA:ΔA=ΔAx-ΔAN(A.1)JJF1856—20208式中:ΔA—測(cè)試儀電壓幅值絕對(duì)誤差,dBmV;ΔAx—被校測(cè)試儀在前后兩次相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)電壓幅值顯示衰減值,dBmV;ΔAN—標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)在前后兩次相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)電壓峰值衰減設(shè)定值,dBmV。式中:ΔAx=Ax(n)-Ax(n+1)(A.2)Ax(n),Ax(n+1)———測(cè)試儀在前后兩次相鄰校準(zhǔn)點(diǎn)的顯示值。A.3不確定度傳播律由于各分量彼此不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為(A.3)uc(ΔA)=A.4不確定度來(lái)源式中,靈敏系數(shù)c1=?(ΔA)/?(ΔAx)=1,c2=?(ΔA)/?(ΔA(A.3)uc(ΔA)=A.4不確定度來(lái)源A.4.1由參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)幅值測(cè)量誤差引入的不確定度分量u1(AN),B類(lèi)評(píng)定。A.4.2被校測(cè)試儀測(cè)量分辨力引入的不確定度分量u2(Ax),B類(lèi)評(píng)定。A.4.3由被校測(cè)試儀電壓幅值誤差測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u3(Ax),A類(lèi)評(píng)定。A.5輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度A.5.1由參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)幅值測(cè)量誤差引入的不確定度分量u1(AN)。由參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)幅值測(cè)量最大允許誤差為±1%,換算成dB值為±0.2dBmV,服從均勻分布,包含因子k=,則:u1(AN)=0.2dBmV/3=0.12dBmVA.5.2被校測(cè)試儀測(cè)量分辨力引入的不確定度分量u2(Ax)。被校測(cè)試儀分辨力為1dBmV,在±0.5dBmV區(qū)間服從均勻分布,包含因子k=,則:u2(Ax)=0.5dBmV/=0.29dBmV。A.5.3由被校測(cè)試儀電壓幅值顯示衰減值測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u3(Ax)。當(dāng)被校測(cè)試儀顯示值剛好達(dá)到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時(shí)參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅值,使標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值降至A/2(即衰減6dB),記錄被校測(cè)試儀顯示值,計(jì)算其前后電壓幅值顯示衰減值。重復(fù)上述步驟10次,測(cè)量數(shù)據(jù)如表A.3所示。JJF1856—20209表A.3重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)k顯示值/dBmV幅值顯示衰減值ΔAk/dBmV[Ax(0)-Ax(1)]Ax(0)Ax(1)160546260546360546460546560537660546760546860546960546106054610次測(cè)量結(jié)果衰減值的算術(shù)平均值:ΔAΔAk(6+6+6+6+7+6+6+6+6+6)dBmV其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)6.1dBmVs(ΔAk)=(ΔAk-ΔA)2=0.32dBmVA.6實(shí)結(jié)果為最終測(cè)量結(jié)果,故u3(Ax)=s(ΔAk)=0.32dBmV標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表如表A.4所示。表A.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表不確定度來(lái)源評(píng)定方法分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值/dBmV標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)幅值測(cè)量誤差B類(lèi)均勻u1(AN)0.12被校測(cè)試儀測(cè)量分辨力B類(lèi)均勻u2(Ax)0.29被校測(cè)試儀電壓幅值顯示衰減值測(cè)量重復(fù)性A類(lèi)正態(tài)u3(Ax)0.32JJF1856—202010A.7合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度A.7.1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度經(jīng)過(guò)分析不確定度的來(lái)源,其各分量互為獨(dú)立量。又由于被校測(cè)試儀電壓幅值誤差測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量包含了被校測(cè)試儀測(cè)量分辨力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,為避免重復(fù)計(jì)算,只計(jì)算最大影響量u3(Ax),舍棄u2(Ax),則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:A.7.2擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則uA.7.2擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則A.8測(cè)量結(jié)果表述U=k×uc=2×0.34dBmV≈1dBmV當(dāng)被校測(cè)試儀顯示值剛好達(dá)到其量程范圍的上限值60dBmV,記錄此時(shí)參考傳感器和示波器組成的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值為A。而后降低函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅值,使標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的峰值降至A/2(即衰減6dB)時(shí),以絕對(duì)值表示的電壓幅值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度為:換算至相對(duì)擴(kuò)展不確定度為:U=1dBmV,k=2Urel=1.7×10-2,k=2JJF1856—202011附錄B校準(zhǔn)原始記錄格式超聲波法局部放電測(cè)試儀校準(zhǔn)原始記錄1校準(zhǔn)基本信息送檢單位證書(shū)編號(hào)器具名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格出廠(chǎng)編號(hào)出廠(chǎng)日期技術(shù)指標(biāo)校準(zhǔn)日期環(huán)境溫度℃環(huán)境濕度%RH校準(zhǔn)地點(diǎn)2校準(zhǔn)依據(jù)2)3校準(zhǔn)時(shí)使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具型號(hào)及名稱(chēng)制造廠(chǎng)商技術(shù)指標(biāo)器具編號(hào)證書(shū)有效期限上級(jí)溯源機(jī)構(gòu)溯源證書(shū)編號(hào)4外觀檢查5絕緣檢查JJF1856—202012檢查項(xiàng)目施加電壓試驗(yàn)結(jié)果/現(xiàn)象絕緣電阻測(cè)量介電強(qiáng)度試驗(yàn)6截止頻率誤差γf校準(zhǔn)頻帶標(biāo)稱(chēng)值/kHz實(shí)測(cè)值/kHz誤差γf不確定度/k=2下限截止頻率上限截止頻率7電壓幅