范巧成 宋 韜 邵海明

(1.山東電力研究院，濟(jì)南 250002；2.山東省計(jì)量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014；3.中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100013)

0 引言

直流高壓高值電阻器(以下簡(jiǎn)稱高壓高阻器)主要是檢定絕緣電阻表的標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)電力安全生產(chǎn)和電氣設(shè)備安全起著重要作用。原來(lái)對(duì)高壓高阻器的檢定依據(jù)是JJG 166—1993《直流電阻器》，該規(guī)程中關(guān)于直流電阻箱方面的檢定方法和數(shù)據(jù)處理等，主要適合于總阻值小于107Ω的直流電阻箱。由于高壓高阻器的特點(diǎn)是：標(biāo)稱使用電壓高，總阻值高，最小步進(jìn)阻值大，且低阻測(cè)量盤準(zhǔn)確度高，高阻測(cè)量盤準(zhǔn)確度低。因此，在殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差的要求與測(cè)量，一般檢查的要求，基本誤差的檢定方法(如測(cè)量方法、檢定電壓)，檢定結(jié)果的處理等方面就會(huì)與總阻值小于107Ω的直流電阻箱不同。另外，直流電阻箱的檢定規(guī)程已從JJG 166—1993中獨(dú)立出來(lái)，規(guī)程代號(hào)為：JJG 982—2003。

JJG 1072—2011《直流高壓高值電阻器》是以JJG 166—1993《直流電阻器》為基礎(chǔ)，對(duì)其中的高壓高阻器部分的修訂，并單列制定的檢定規(guī)程。與JJG 166—1993相比，主要技術(shù)變化如下[1]：

本規(guī)程適用于標(biāo)稱使用電壓大于1kV，總阻值大于10MΩ的高壓高阻器的檢定；開關(guān)器件有零位檔的高壓高阻器，當(dāng)所有開關(guān)均置于零位時(shí)，輸出端的殘余電阻直接規(guī)定不大于1Ω；帶有開關(guān)器件的高壓高阻器，由開關(guān)觸點(diǎn)接觸引起的電阻變差直接規(guī)定不大于0.1Ω；明確了標(biāo)稱使用電壓(或電流)；強(qiáng)調(diào)了高壓高阻器應(yīng)在參考條件下放置不少于24小時(shí)，以使其內(nèi)部溫、濕度與環(huán)境一致；簡(jiǎn)化了殘余電阻測(cè)量和開關(guān)接觸電阻變差的計(jì)算；基本誤差測(cè)量給出了采用運(yùn)放的分壓法、分壓法和電橋法三種測(cè)量原理；對(duì)電阻值修約間隔規(guī)定作了簡(jiǎn)化；增加了“檢定原始記錄格式”以及“檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁(yè)格式”附錄。

1 制定依據(jù)

在規(guī)程的制定過程中，根據(jù)高壓高阻器的特點(diǎn)，對(duì)大部分項(xiàng)目進(jìn)行了試驗(yàn)，確定了高壓高阻器的計(jì)量性能要求、通用技術(shù)要求、檢定條件、檢定項(xiàng)目和檢定方法及檢定結(jié)果的處理。根據(jù)現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專家的意見、建議，以現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)、檢定技術(shù)為前提，本著促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，鼓勵(lì)先進(jìn)、淘汰落后，提高、完善高壓高阻器量傳水平的愿望進(jìn)行制定。其中有關(guān)測(cè)量不確定度評(píng)定和合格與否的判定符合JJF 1059—1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》和JJF 1094—2002《測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定》。規(guī)程的格式符合JJF 1002—2010《國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》。

2 主要內(nèi)容及實(shí)施注意事項(xiàng)

2.1 范圍

本規(guī)程適用于最高標(biāo)稱使用電壓大于1kV，總阻值大于10MΩ的高壓高阻器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。

本規(guī)程不適用于有源和無(wú)源模擬電阻器，也不適用于在電路中作為永久性安裝元件的電阻器。

2.2 計(jì)量性能要求

2.2.1 準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差

在參考條件下，高壓高阻器每個(gè)十進(jìn)電阻盤或每個(gè)端鈕電阻可以有各自的準(zhǔn)確度等級(jí)和標(biāo)稱使用電壓。

高壓高阻器各十進(jìn)電阻盤或每個(gè)端鈕電阻相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差應(yīng)符合規(guī)程表1的規(guī)定。

高壓高阻器的示值誤差用相對(duì)誤差表示：

δ=(Rn-Rx)/Rx×100%

(1)

式中，δ為被檢高壓高阻器的示值相對(duì)誤差，%；Rx為被檢高壓高阻器電阻實(shí)際值，Ω；Rn為被檢高壓高阻器的標(biāo)稱值，Ω。

2.2.2 電壓變差

高壓高阻器的電壓變差是指在參考環(huán)境條件下，高壓高阻器在某一工作電壓下的電阻值相對(duì)于標(biāo)稱使用電壓下的電阻值的相對(duì)變化。電壓變差的絕對(duì)值應(yīng)不大于相應(yīng)的最大允許誤差絕對(duì)值的1/2。

電壓變差按下式計(jì)算：

δV=(RVx-RV0)/RV0×100%

(2)

式中，δV為高壓高阻器的電壓變差，%；RVx為某一工作電壓下的電阻實(shí)際值，Ω；RV0為標(biāo)稱使用電壓下的電阻實(shí)際值，Ω。

2.2.3 殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差

開關(guān)器件有零位檔的高壓高阻器，當(dāng)所有開關(guān)均置于零位時(shí)，輸出端的電阻不大于1Ω。這里不再采用“殘余電阻值不應(yīng)超過其最小步進(jìn)電阻值最大允許絕對(duì)誤差的50%”[2-3]，而是直接規(guī)定不大于1Ω，這充分考慮了高壓高阻器的實(shí)際使用情況和現(xiàn)狀。這一規(guī)定對(duì)于最小步進(jìn)電阻值為1kΩ(0.2級(jí))的高壓高阻器正好是其最大允許絕對(duì)誤差的50%，而對(duì)于最小步進(jìn)電阻值為100Ω(0.2級(jí))的高壓高阻器則是其最大允許絕對(duì)誤差的500%。對(duì)于一般的直流電阻箱，1Ω的殘余電阻是不可想象的，但對(duì)于高壓高阻器實(shí)際使用時(shí)，該阻值是可忽略不計(jì)的。

帶有開關(guān)器件的高壓高阻器，由開關(guān)觸點(diǎn)接觸引起的電阻變差不大于0.1Ω。這里也不再采用“由每個(gè)開關(guān)觸頭接觸引起的電阻變差應(yīng)不大于最小步進(jìn)電阻值允許絕對(duì)誤差值的50%”[2-3]， 而是直接規(guī)定不大于0.1Ω，這也是充分考慮了高壓高阻器的實(shí)際使用情況和現(xiàn)狀。

2.3 通用技術(shù)要求

高壓高阻器的標(biāo)稱使用電壓(或電流)系列見規(guī)程的表2，其中的標(biāo)稱電流系列最大值為10mA，去除目前高壓高阻器上標(biāo)注的20mA和50mA，從表1的輸出電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，標(biāo)稱電流系列最大值為10mA是可行的，這將為高壓高阻器及其檢定標(biāo)準(zhǔn)的制造降低了成本。

表1 輸出電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在結(jié)構(gòu)上規(guī)定高壓高阻器應(yīng)有單獨(dú)的泄漏屏蔽端鈕和接地端鈕。規(guī)定高壓高阻器輸出端鈕和與輸出端鈕無(wú)電氣連接的任何其他外部金屬部件之間的絕緣電阻應(yīng)不小于500MΩ，這只是從安全考慮的，其實(shí)際的絕緣電阻遠(yuǎn)大于該值。給出了溫度、相對(duì)濕度標(biāo)稱使用條件，各等級(jí)高壓高阻器的標(biāo)稱使用溫度為(20±5)℃，相對(duì)濕度為25%～75%。標(biāo)稱使用條件下由溫度或濕度引起的電阻值相對(duì)于參考條件下電阻值的相對(duì)變化應(yīng)不大于最大允許誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度對(duì)各阻值的影響并不明顯；在相對(duì)濕度小于70%時(shí)各阻值變化并不明顯，對(duì)于10GΩ以上的電阻，當(dāng)相對(duì)濕度處在70%～80%時(shí)其阻值將明顯變小，但其相對(duì)變化一般仍不大于最大允許誤差。

2.4 計(jì)量器具控制

2.4.1 檢定條件

強(qiáng)調(diào)高壓高阻器的檢定裝置應(yīng)有良好的屏蔽和接地，以避免外界干擾。由檢定裝置及環(huán)境條件等引起的擴(kuò)展不確定度U(k=2)應(yīng)不大于被檢高壓高阻器相應(yīng)最大允許誤差絕對(duì)值的1/3[4]。檢定環(huán)境條件為：溫度20℃±3℃，相對(duì)濕度為30%～60%。強(qiáng)調(diào)被檢高壓高阻器應(yīng)在參考條件下放置不少于24小時(shí)，以使其內(nèi)部溫、濕度與環(huán)境一致。

2.4.2 檢定項(xiàng)目和檢定方法

2.4.2.1 檢定項(xiàng)目

高壓高阻器的檢定項(xiàng)目包括：外觀及線路、絕緣電阻、工頻耐壓試驗(yàn)、基本誤差和電壓變差，對(duì)于十進(jìn)電阻盤串聯(lián)結(jié)構(gòu)多值電阻器還要做殘余電阻和開關(guān)接觸電阻變差。其中工頻耐壓試驗(yàn)和電壓變差可只在首次檢定時(shí)做。

2.4.2.2 檢定方法

1)外觀及線路檢查：用絕緣電阻表對(duì)被檢高壓高阻器進(jìn)行初步測(cè)量，應(yīng)無(wú)明顯不穩(wěn)定及短路或開路現(xiàn)象。這種測(cè)量將檢查到開關(guān)在切換時(shí)是否存在開路現(xiàn)象，若無(wú)明顯不穩(wěn)定及短路或開路現(xiàn)象也將最大限度地保護(hù)檢定用標(biāo)準(zhǔn)器。

2)絕緣電阻測(cè)量：用絕緣電阻表測(cè)量絕緣電阻，測(cè)量應(yīng)在高壓高阻器輸出端鈕和與線路無(wú)電氣連接的外部金屬點(diǎn)(通常為機(jī)殼)間進(jìn)行。測(cè)量絕緣電阻的試驗(yàn)電壓為高壓高阻器標(biāo)稱使用電壓最高值。測(cè)量結(jié)果應(yīng)不小于500MΩ。

3)工頻耐壓試驗(yàn)：用耐壓測(cè)試儀進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)在高壓高阻器輸出端鈕與測(cè)試用參考接地端之間進(jìn)行。工頻耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，擊穿動(dòng)作電流置為1mA。試驗(yàn)電壓應(yīng)平穩(wěn)上升至規(guī)程表3所規(guī)定的電壓值，保持1min。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)無(wú)擊穿與飛弧現(xiàn)象。

4)殘余電阻測(cè)量：將被檢高壓高阻器的每只開關(guān)從零位至最大值來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)次，然后使開關(guān)置于零位進(jìn)行測(cè)量。以上步驟重復(fù)不少于3次，取多次測(cè)得值的平均值作為測(cè)量結(jié)果。

5)開關(guān)接觸電阻變差：在測(cè)量殘余電阻中，取測(cè)得值中最大值與最小值之差作為開關(guān)接觸電阻變差。這里不再像文獻(xiàn)[2]、[3]那樣對(duì)每個(gè)開關(guān)逐個(gè)測(cè)量。

6)基本誤差測(cè)量：基本誤差的測(cè)量在參考條件下進(jìn)行，一般采用直接測(cè)量法，測(cè)量原理主要有三種(采用運(yùn)放的分壓法、分壓法和電橋法)，具體參見規(guī)程附錄A。強(qiáng)調(diào)高壓高阻器與檢定裝置的安全接地端應(yīng)可靠連接。檢定時(shí)施加于被檢高壓高阻器的電壓應(yīng)為其標(biāo)稱使用電壓。規(guī)定檢定時(shí)電流對(duì)高壓高阻器要有足夠的作用時(shí)間，使測(cè)量值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)提出高壓高阻器檢定時(shí)，也可采用經(jīng)認(rèn)證的保證滿足本規(guī)程關(guān)于檢定擴(kuò)展不確定度U(k=2)要求的其它方法。

7)電壓變差測(cè)量：對(duì)十進(jìn)電阻盤高壓高阻器，選擇步進(jìn)值為1MΩ及以上盤的示值1、2和10三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)端鈕式結(jié)構(gòu)的高壓高阻器，應(yīng)對(duì)1MΩ及以上所有點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。在參考條件下，對(duì)高壓高阻器施加1/5標(biāo)稱使用電壓和標(biāo)稱使用電壓，分別測(cè)得電阻實(shí)際值RVx和RV0。電壓變差的計(jì)算按式(2)計(jì)算。

2.4.3 檢定結(jié)果處理

對(duì)開關(guān)有零位檔的高壓高阻器，各盤均不包含殘余電阻。這一要求主要對(duì)×100Ω測(cè)量盤有影響，對(duì)于以前生產(chǎn)的高壓高阻器，當(dāng)其殘余電阻較大時(shí)，若扣殘余電阻除可能導(dǎo)致前幾個(gè)點(diǎn)不合格，此時(shí)可有兩種處理辦法，一是可將該測(cè)量盤降一級(jí)，二是可采用不扣除殘余電阻，但在證書中應(yīng)予以說明。

檢定數(shù)據(jù)按四舍五入偶數(shù)法則修約，檢定數(shù)據(jù)的位數(shù)應(yīng)按下述原則給出。

1)電阻值修約間隔。對(duì)十進(jìn)電阻盤高壓高阻器的某測(cè)量盤第1點(diǎn)，修約到該點(diǎn)最大允許絕對(duì)誤差的1/10位，其余各點(diǎn)的修約間隔與第1點(diǎn)相同。對(duì)端鈕式高壓高阻器，各檢定點(diǎn)修約到其最大允許絕對(duì)誤差的1/10位。這種修約方式與文獻(xiàn)[3]一致，就是說不再采用“0.5單位修約”或“0.2單位修約”。例如×100Ω測(cè)量盤允許相對(duì)誤差為±0.2%，則該盤所有點(diǎn)修約間隔按0.01Ω修約，而不是按0.02Ω修約；同樣如×10GΩ測(cè)量盤允許相對(duì)誤差為±5%，則該盤所有點(diǎn)修約間隔按0.01GΩ修約，而不是按0.05GΩ修約。

2)殘余電阻及開關(guān)接觸電阻變差修約到0.01Ω位。

3)絕緣電阻及工頻耐壓試驗(yàn)只判斷合格與否，可不給出檢定數(shù)據(jù)。

對(duì)檢定項(xiàng)目全部合格者出具檢定證書；凡有一項(xiàng)不合格者，出具檢定結(jié)果通知書，并注明不合格的項(xiàng)目和原因?；菊`差不合格的，在滿足用戶使用要求的情況下允許降一級(jí)使用，但必須滿足所定等級(jí)的全部技術(shù)要求。檢定證書上應(yīng)給出電阻實(shí)際值、檢定時(shí)的溫度、相對(duì)濕度、檢定電壓及檢定結(jié)論。

3 結(jié)束語(yǔ)

規(guī)程的制定使得高壓高阻器的制造和檢定有了更科學(xué)的依據(jù)。規(guī)程中給出的“檢定原始記錄格式”以及“檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁(yè)格式”附錄，是統(tǒng)一原始記錄和證書出具格式而制定的，基本符合實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核的要求，為出具的報(bào)告趨于統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)。

[1] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.直流高壓高值電阻器(JJG 1072—2011).北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011

[2] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.直流電阻器(JJG 166—1993).北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1993

[3] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.直流電阻箱(JJG 982—2003).北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2003

[4] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定(JJF 1094—2002).北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002