鄒松

摘 要：本文選用準(zhǔn)確度等級為0.2級的絕緣電阻表檢定裝置，對準(zhǔn)確度等級10級工作用模擬指示的絕緣電阻表基本誤差進(jìn)行檢定，建立了數(shù)學(xué)模型，分析了輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源，從標(biāo)準(zhǔn)電阻器的極限誤差、上級檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻器的傳遞誤差、標(biāo)準(zhǔn)電阻器年變化、溫度變化、濕度變化等幾個(gè)方面對絕緣電阻表示值誤差測量不確定度進(jìn)行評估，得出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。

關(guān)鍵詞：絕緣電阻表;示值誤差;不確定度

中圖分類號(hào)：TM934.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）02-0136-03

Said Insulation Resistance Value Error Measurement Uncertainty Evaluation

Abstract： In this paper， the basic errors of the insulation resistor meter with the analog indication for the accuracy level 10 were checked by using the verification device of the insulation resistor meter with the accuracy level 0.2. The mathematical model was established. The source of the standard uncertainty of the input quantity was analyzed. From the limit error of the standard resistor， the transfer error of the standard resistor of the higher level verification， the annual variation of the standard resistor and the temperature variation， the standard resistor was checked. The uncertainty of measurement of insulation resistance indication error was evaluated from chemical and humidity changes， and the synthetic uncertainty and extended uncertainty were obtained.

Keywords： insulation resistance meter;indication error;uncertainty

絕緣電阻表是一種專門用來測量最大電阻值、絕緣電阻吸收比和極化數(shù)值的電子裝置，可以對變壓器、互感器、電動(dòng)機(jī)、電力電纜及避雷針等電子設(shè)施的電阻進(jìn)行精確測量，以保證其實(shí)施的安全性。準(zhǔn)確測定設(shè)備的絕緣電阻值對驗(yàn)證設(shè)備絕緣性能防止事故的發(fā)生具有非常重要的意義。因此，要對絕緣電阻表檢定結(jié)果的測量不確定度進(jìn)行分析，找出影響測量結(jié)果的各種因素，以期為優(yōu)化測量方法及評定測量結(jié)果質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。本文主要選用準(zhǔn)確度等級為0.2級的絕緣電阻表檢定裝置，對準(zhǔn)確度等級10級工作用模擬指示的ZC25-3型絕緣電阻表10MΩ點(diǎn)為例進(jìn)行基本誤差的檢定。

1 測量概況

1.1 測量依據(jù)

《絕緣電阻表（兆歐表）檢定規(guī)程》（JJG 622—1997）[1]。

1.2 環(huán)境條件

溫度（23±5）℃，相對濕度40%～60%。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

絕緣電阻表檢定裝置。型號(hào)：ZX119-8;出廠編號(hào)：02538;測量范圍：U：0～5 000V;R：102～1011Ω;準(zhǔn)確度等級：0.2級。

1.4 被測對象

絕緣電阻表（10級）。型號(hào)：ZC25-3;出廠編號(hào)：0104021;測量范圍：0～500MΩ;準(zhǔn)確度等級：10級。

1.5 測量過程

采用符合法進(jìn)行測量，即用絕緣電阻表檢定裝置（標(biāo)準(zhǔn)電阻器）與被檢絕緣電阻表并接，啟動(dòng)恒速器，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻器的電阻值，使被檢絕緣電阻表的指針指在帶數(shù)字的刻度線上進(jìn)行基本誤差的檢定[2]。

2 數(shù)學(xué)模型

絕緣電阻表在測量點(diǎn)的示值誤差的計(jì)算公式為：

[Δ=RX-RN] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[RX]表示被檢絕緣電阻表的標(biāo)稱值;[RN]表示在標(biāo)準(zhǔn)電阻器上讀取的絕緣電阻的實(shí)際值。

3 方差和靈敏系數(shù)

由以下公式（2）得出公式（3）：

[u2cy=?f/?xi2u2xi] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

[u2c=u2Δ=c2RXu2RX+c2RNu2RN] ? ? ? （3）

其中靈敏系數(shù)為：

[cRX=?Δ/?RX=1] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

[cRN=?Δ/?RN=-1] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

故方差為：

[u2c=u2Δ=u2RX+u2RN] ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

4 輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度[urN]主要來源于兩方面。第一，標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度[uRN]，包括標(biāo)準(zhǔn)電阻器的極限誤差帶來的不確定度[uRN1]、上級檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻器的傳遞誤差[uRN2]、標(biāo)準(zhǔn)電阻器年變化引入的不確定度[uRN3]、溫度變化帶來的不確定度[uRN4]、濕度變化帶來的不確定度[uRN5];第二，被檢絕緣電阻表帶來的不確定度[uRX]，包括測量結(jié)果的重復(fù)性帶來的不確定度[uRX1]、數(shù)據(jù)化整引入的不確定度[uRX2][3]。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度[uRN]

4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)電阻器的極限誤差帶來的不確定度[uRN1]。標(biāo)準(zhǔn)電阻器的極限誤差為0.2%，屬于均勻分布，故標(biāo)準(zhǔn)電阻器的極限誤差帶來的不確定度為：

[uRN1=0.2%/3=1.15×10-3] ? ? ? （7）

自由度為：

[vRN1=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

4.1.2 上級檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻器的傳遞誤差[uRN2]。由檢定證書得，檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻器的準(zhǔn)確度為0.05級，屬于均勻分布，故上級檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻器的傳遞誤差為：

[uRN2=5×10-4/3=2.89×10-4] ? ? ? ? ? ? ?（9）

自由度為：

[vRN2=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（10）

4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)電阻器年變化引入的不確定度[uRN3]。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電阻器歷年檢定證書，其年變化≤0.05%，屬于均勻分布，故標(biāo)準(zhǔn)電阻器年變化引入的不確定度為：

[uRN3=0.05%/3=2.89×10-4] ? ? ? ? ?（11）

自由度為：

[vRN3=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （12）

4.1.4 溫度變化帶來的不確定度[uRN4]。由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)電阻器受溫度變化影響引起的誤差≤0.1%，屬于均勻分布，故溫度變化帶來的不確定度為：

[uRN4=0.1%/3=5.77×10-4] ? ? ? ? ? ? ?（13）

自由度為：

[vRN4=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （14）

4.1.5 濕度變化帶來的不確定度[uRN5]。標(biāo)準(zhǔn)電阻器受濕度變化影響引起的誤差≤0.1%，屬于均勻分布，故濕度變化帶來的不確定度為：

[uRN5=0.1%/3=5.77×10-4] ? ? ? ? ?（15）

自由度為：

[vRN5=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （16）

以上五項(xiàng)合成：

[uRN=u2RN1+u2RN2+u2RN3+u2RN4+u2RN5] （17）

則[uRN]=1.5×10-3。

自由度為：

[uRN=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （18）

4.2 被檢絕緣電阻表帶來的不確定度[uRX]

4.2.1 測量結(jié)果的重復(fù)性帶來的不確定度[uRX1]。對ZC25-3型絕緣電阻表的第10MΩ點(diǎn)進(jìn)行10次等精度測量，測得數(shù)據(jù)如表1所示。

計(jì)算得：S=0.023MΩ.

測量結(jié)果取1次讀數(shù)，故測量結(jié)果的重復(fù)性帶來的不確定度為：

[uRX1=S/10MΩ=0.023MΩ/10MΩ=2.3×10-3] ?（19）

自由度為：

[vRX1=10-1=9] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （20）

4.2.2 數(shù)據(jù)修約間隔引入的不確定度[uRX2]。依據(jù)規(guī)程《絕緣電阻表》（JJG 622—97），被檢絕緣電阻表的檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)修約間隔為允許誤差限值的1/10，按四舍五入及偶數(shù)法則進(jìn)行處理，屬于均勻分布，故數(shù)據(jù)修約間隔引入的不確定度為：

[uRX2=1/20×α%/3=2.89×10-3] ? ? ? ? ? （21）

自由度為：

[vRX2=∞] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（22）

以上兩項(xiàng)合成：

[vRX=u2RX1+u2RX2=3.69×10-3] ? ? ? ? ? （23）

自由度為：

[vRX=u4RX/u4RX1/vRX1+u4RX2/vRX2=59] ? ?（24）

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

不確定度分量分析表見表2[4]。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成不標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

[uc=u2RN+u2RX=1.5×10-32+3.7×10-32=3.9×10-3] ? ? （25）

[veff=u4c/u4VN/vVN+u4RX/vRX=1 584] ? ? ?   （26）

通過計(jì)算可得，[uc=3.9×10-3]，[veff≈∞]。

7 擴(kuò)展不確定度

取置信概率p=99%，[kp=tpveff=2.58]，則擴(kuò)展不確定度為：

[U99=k·u=2.58×3.9×10-3=1.0×10-2] ? ? ? ? ? ? ? ?（27）

8 測量不確定度報(bào)告

絕緣電阻表示值誤差測量值不確定度為（測量點(diǎn)10MΩ）：[U99=1.0×10-2，kp=2.58]。

9 結(jié)語

本文選擇準(zhǔn)確度等級為0.2級的絕緣電阻表檢定裝置，以準(zhǔn)確度等級10級工作用模擬指示的ZC25-3型絕緣電阻表10MΩ點(diǎn)為例進(jìn)行基本誤差的測量結(jié)果不確度評定與分析，以期使絕緣電阻表測量值更加完善，提高對絕緣電阻表測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局.絕緣電阻表（兆歐表）檢定規(guī)程：JJG 622-1997[S].北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

[2]東北國家計(jì)量培訓(xùn)中心.建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告100例[M].北京：中國計(jì)量出版社，1989.

[3]陳奕欽.測量不確定度93國際指南應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國計(jì)量出版社，1998.

[4]肖明耀.誤差理論與應(yīng)用[M].北京：計(jì)量出版社，1985.