林艷紅

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用電需求不斷增加，使得電氣設(shè)備使用率顯著提升，但是其安全隱患始終存在。考量電氣設(shè)備安全與否的重要指標(biāo)之一，就是其絕緣程度的好壞。利用目前電力部門廣泛使用的TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀，人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的絕緣缺陷。本文淺析了其技術(shù)特點(diǎn)，采用適宜的計(jì)量方法對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行分析，以期建立完善的量值溯源體系。

關(guān)鍵詞：絕緣參數(shù);帶電測(cè)試;在線監(jiān)測(cè)

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）29-0050-03

Discussion on Calibration of Electric Test Instrument

for Insulation Parameters

LIN Yanhong

（Fujian Provincial Institute of Metrology，F(xiàn)uzhou Fujian 350003）

Abstract： With the rapid development of the social economy， the increasing demand for electricity has led to a significant increase in the use of electrical equipment， but its safety hazards have always existed. One of the important indicators to consider the safety of electrical equipment is the degree of insulation. With the TIR2000 insulation parameter live tester widely used in the power sector， people can find the insulation defects of electrical equipment in time. In this paper， the technical characteristics were discussed， and the calibration results were analyzed by suitable measurement methods， in order to establish a perfect value traceability system.

Keywords： insulation parameters;live testing;online monitoring

隨著人民生活質(zhì)量的快速提高，用電需求大幅增長(zhǎng)，大量電氣設(shè)備投入使用，而設(shè)備本身的安全可靠程度直接關(guān)系著大眾的人身安全，也關(guān)系著電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)能否正常有序運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，絕緣程度作為設(shè)備安全性的重要指標(biāo)之一，必須有一針對(duì)性的方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)措施以預(yù)防為主，即對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行定期的停電試驗(yàn)和檢修維護(hù)。雖然它能夠發(fā)現(xiàn)絕緣程度已存在重大問(wèn)題的設(shè)備，但是伴隨著電氣設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，密封技術(shù)更加完好的設(shè)備出現(xiàn)，造成傳統(tǒng)方法已難以滿足現(xiàn)實(shí)的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)需要。因此，通過(guò)不斷的研究，更具操作性的新方法應(yīng)運(yùn)而生。

在線監(jiān)測(cè)，即對(duì)被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而獲得真實(shí)可靠的測(cè)試結(jié)果，以此判斷運(yùn)行設(shè)備的絕緣狀況。與傳統(tǒng)方法相比，其更具優(yōu)勢(shì)。不能輕易斷電的設(shè)備運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)，可避免經(jīng)濟(jì)損失，消除社會(huì)不良影響;在線監(jiān)測(cè)可以避免對(duì)密封性良好的設(shè)備進(jìn)行解體，使得設(shè)備的完好性得以保全;在線監(jiān)測(cè)避免投入大量的人力、物力與財(cái)力，節(jié)約成本。傳統(tǒng)方法試驗(yàn)電壓一般在10kV以下[2]，試驗(yàn)電壓低，難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在線監(jiān)測(cè)可以反映設(shè)備運(yùn)行的真實(shí)情況，避免因停電檢修造成設(shè)備溫度降低和運(yùn)行環(huán)境改變。

目前，電力部門廣泛使用的TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀，就是運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)的原理，很好地完成了電氣設(shè)備絕緣程度的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)工作。因此，作為現(xiàn)場(chǎng)衡量電氣設(shè)備絕緣程度優(yōu)劣的最高標(biāo)準(zhǔn)，TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀自身的準(zhǔn)確性便顯得尤為重要，它將直接影響到其對(duì)電氣設(shè)備絕緣程度的判斷結(jié)果。本文對(duì)TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行淺析，利用科學(xué)的計(jì)量方法，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)分析。

1 TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀的簡(jiǎn)介

TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀，通過(guò)在線測(cè)試結(jié)果以及與傳統(tǒng)的預(yù)防試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，從可以更好地判斷出運(yùn)行設(shè)備的絕緣狀況。其采用可自校的高精度電流傳感器，配以先進(jìn)的數(shù)字鑒相技術(shù)，諧波干擾以及測(cè)試環(huán)境的影響被完全排除。它增加了同相電容型設(shè)備介質(zhì)損耗差值及電容量比值的檢測(cè)功能，減弱了相間電場(chǎng)干擾的影響，避免了測(cè)試結(jié)果的失真。數(shù)字化處理技術(shù)的應(yīng)用，降低了諧波干擾對(duì)阻性電流測(cè)試結(jié)果的影響，保證了測(cè)得阻性電流及基波分量峰值的準(zhǔn)確性[3]。在僅設(shè)置參考電流[In]和被測(cè)電流[Ix]兩個(gè)信號(hào)輸入端的情況下，利用合適的電阻與輸入端串聯(lián)，運(yùn)用其先進(jìn)的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[3]，即可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)，從而增加了該儀器的使用范圍。此外，使用輸入阻抗極低的傳感器，使其可承受較高的電流沖擊。自身重量低，攜帶方便，十分適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，因此在現(xiàn)今電力部門廣泛使用。

但是，國(guó)家頒布的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范中并無(wú)專門針對(duì)此類儀器的檢定和校準(zhǔn)，造成對(duì)此類儀器的量值溯源工作出現(xiàn)空白。本文分析該儀器設(shè)置的參考電流[In]和被測(cè)電流[Ix]兩個(gè)重要且唯一直觀體現(xiàn)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)而達(dá)到量值溯源的目的。

2 TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀的校準(zhǔn)

從圖1可以看出，該儀器輸入的參考電流[In]和被測(cè)電流[Ix]的準(zhǔn)確性直接影響著最后測(cè)量結(jié)果的判斷，其中一個(gè)電流信號(hào)的準(zhǔn)確性出現(xiàn)偏差，都會(huì)造成兩個(gè)電流值的等同程度出現(xiàn)較大差異。因此，對(duì)二者的校準(zhǔn)便十分必要。

首先，選取主標(biāo)準(zhǔn)器——多功能校準(zhǔn)源的相應(yīng)量程，直接連接帶電測(cè)試儀的電流輸入端，將主標(biāo)準(zhǔn)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流值輸入被測(cè)帶電測(cè)試儀，在被測(cè)帶電測(cè)試儀上讀得相應(yīng)的電流讀數(shù)。將讀得的電流值與標(biāo)準(zhǔn)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)值相減，其差值即為被測(cè)帶電測(cè)試儀電流的示值誤差。然后，以參考電流[In]為例，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，如式（1）所示。最終，對(duì)各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)定。

[Δ=Ix-I0]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[Δ]為電流示值誤差;[Ix]為被檢電流示值;[I0]為標(biāo)準(zhǔn)電流值。

2.1 輸入量[Ix]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（Ix）]的評(píng)定

由被檢儀器的重復(fù)性引起的輸入量[Ix]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，默認(rèn)為線性，可針對(duì)被檢儀器在相同環(huán)境條件下進(jìn)行單點(diǎn)連續(xù)測(cè)量，并用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定的方法對(duì)得出的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。因此，對(duì)一臺(tái)TIR2000型緣參數(shù)帶電測(cè)試儀的參考電流[In]在1mA測(cè)量點(diǎn)連續(xù)測(cè)量10次的測(cè)量結(jié)果如表1所示。

根據(jù)貝塞爾公式，帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算可得：

[s（x）=i=1n（xi-x）2n-1=0.021 21mA]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

2.2 被檢儀器分辨力引入的不確定度評(píng)定

TIR2000型緣參數(shù)帶電測(cè)試儀的參考電流[In]在1mA測(cè)量點(diǎn)時(shí)的分辨力為0.01mA，半寬區(qū)間[a]=0.005mA，服從正態(tài)分布，取[k]=[3]，則[ak]=0.005/[3]=0.002 89mA。

根據(jù)《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》（JJF 1033—2016）的規(guī)定，若重復(fù)性引入的不確定度分量大于被校儀器的分辨力引入的不確定度分量，可以忽略分辨力引入的不確定度分量，反之，若被校儀器的分辨力引入的不確定度分量大于重復(fù)性引入的不確定度分量，則重復(fù)性引入的不確定度分量可以忽略不計(jì)[4]。

通過(guò)計(jì)算，參考電流[In]等于1mA時(shí)，重復(fù)性引入的不確定度分量為0.021 21mA，遠(yuǎn)大于因分辨力引入的不確定度分量0.002 89mA，則分辨力引入的不確定度可以不予考慮。因此，輸入量[Ix]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（Ix）]為0.021 21mA。

2.3 輸入量[I0]的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（I0）]的評(píng)定

輸入量[I0]的不確定度主要是由標(biāo)準(zhǔn)器輸出不準(zhǔn)引起的，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。由于主標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定度、調(diào)節(jié)細(xì)度及讀數(shù)分辨力所引起的不確定度已經(jīng)包含在重復(fù)性條件下所測(cè)得的測(cè)量列的分散性中，可以忽略不計(jì)，參考其技術(shù)說(shuō)明書(shū)給出的示值誤差，輸出電流在1mA測(cè)量點(diǎn)時(shí)，[u（I0）=a/k=]0.000 04/[3]=0.000 023mA。

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

靈敏系數(shù)：[C1=Δ/I=1]，[C2=Δ/I0=-1]，測(cè)量參數(shù)[Ix]與[I0]彼此獨(dú)立，互不相關(guān)，則其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算如下：

[ucΔ=C1u2（I）+C2u2（I0）=0.021 212+0.000 0232=0.021 21]? ? ? ? ? ? ? ?（3）

2.5 擴(kuò)展不確定度[U]的評(píng)定

一般情況下，取包含因子[k]=2，參考電流[Ix]在1mA時(shí)的擴(kuò)展不確定度[U=k·uc（Δ）=0.042 42]，即[Urel]=4.2%，[k]=2。

同理，參考電流[In]其他各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度[U]也可按此方法評(píng)定。例如，在2mA測(cè)量點(diǎn)時(shí)的測(cè)量結(jié)果如表2所示。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)偏差[S]=0.014 14mA，由被檢儀器的重復(fù)性引入的不確定度分量大于其分辨力引入的不確定度，因此也可以忽略不計(jì)。由于標(biāo)準(zhǔn)器帶來(lái)的不確定度為0.001 2mA，可以得到在2mA測(cè)量點(diǎn)時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.014 19mA，因此，參考電流[In]在2mA測(cè)量點(diǎn)時(shí)的擴(kuò)展不確定度[U]為0.028 38，即[Urel]=2.8%，[k]=2。

綜上所述，TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀設(shè)置的兩個(gè)重要且唯一直觀體現(xiàn)的測(cè)量參數(shù)（參考電流[In]和被測(cè)電流[Ix]），其所有測(cè)量點(diǎn)皆可依據(jù)以上方法和相關(guān)步驟進(jìn)行校準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

TIR2000型絕緣參數(shù)帶電測(cè)試儀利用其在線監(jiān)測(cè)的原理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的絕緣缺陷，與傳統(tǒng)的停電檢修方法相比，有著巨大的優(yōu)勢(shì)。因此，該類儀器在現(xiàn)今電力部門中廣泛使用。作為現(xiàn)場(chǎng)衡量電氣設(shè)備絕緣程度優(yōu)劣的最高標(biāo)準(zhǔn)，人們對(duì)其準(zhǔn)確性提出了更高的要求。為保證該類儀器的準(zhǔn)確性，本文對(duì)其設(shè)置的唯一兩個(gè)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)及不確定分析，不僅保證了該類儀器在電力部門檢修維護(hù)設(shè)備時(shí)的正常使用，也完善了該類儀器的量值溯源體系，為今后該類儀器的更新發(fā)展提供了一定的技術(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范：JJF 1033—2016[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.