[国家计量标准]-JJG563-1988.pdf

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1、高压电容电桥检定规程 J J G 5 6 3 - 1 9 8 8 狡夺冬今吞 高压电容电桥检定规程 V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f Hig h V o l t a g e C a p a c i ta n c e B r i d g e 了 冷.4 . . p . 幸幸 J J G 5 6 3 -1 9 8 8 丫壮人.人， 从.令一令. 令 . 令令.今.今. 令 一 令 尸 本检定规 程经国家计量局于1 9 8 8 年5 月1 3 日 批准， 并自1 9 8 9 年3 月1 3 日 起施行。 归口 单 位: 国家高电压计量站

2、起草单位:国家高电 压计量站 本规程技 术条文由起 草单位负责解释。 本规程主要起草人: 王乐仁 ( 国家高电压计量站) 参 加 起 草 人: 王 勤 ( 国家高电 压计量站) 王 立超 ( 国家高电压计量站) 张云 ( 上海沪光仪器厂) 目录 一概述 . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， ， 6 1 8 二技术要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 8 三 检 定条 件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 0 四 检 定 项目 和 检 定方 法 . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 1 五 检 定 结 果 处理 和 检 定 周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . 6 2 3 附录1 等功率电桥法检定高压电容电桥的原理与步骤 ， 一 6 2 4 附录2 低压导纳法检定高压电容电桥的 原理与步骤 ， 6 2 5 附录3 电容轮换法检定高压电容电 桥的 原理与步骤 4 一 6 2 6 附录4 电流比 较仪法检定高压电容电桥的原理 一 6 2 8 附录5 感应分流器法检定高压电容电 桥的原理 6 2 8 附录6 标准损耗器法检定高压电容电 桥的 原理 一 6 2 8 附录7 检定数据处理的 例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 9 高压电容电桥检定规程 本规程适用于 新制造、 使用中 和修理后的， 在工频电 压条件下测量电 容量和介质损耗因 数的西林型和电流比较仪型高压电容电桥的检定。 本规程不适用于高压电容电桥附加作交流电桥使用的桥路部分的检定。 一概述 1 高压电容电桥的工作原理 高 压电容电 桥从工 作原 理上可以 认为 是一种测量工频电 流比 率的装置。 当工频高压施加 在高压 标准电容器和 被测设备上时，即 产生与它 们的电 容量和介质损耗因 数成比 例的同相及 正交工 频电流分量，这 两个工频电 流分 量经电 桥作比 例测量后，即可

7、 得到被测设备相对于高 压标准电容器的电容量比值与介质损耗因数差值。 2 高压电 容电桥的分类 2 . 1 西林型高压电容电 桥 这 类电桥的电流比例 臂由电阻 器构成。流 过参考电流的比 例臂上并联有移相电容器。 采 用电势平衡指示。 2 . 2 电流比 较仪型高压电容电桥 这类电桥的电流比例 臂由电流比 较仪的比 例绕组构成。流 过参考电 流的比 例臂上附有移 相电路， 采用磁势平 衡指 示。按移相 方式可以 把这类电 桥分为 有源与 无源两 种。 属于无源的 一种用阻容电路直接移相; 属于有源的一 种用电 子放 大元 件配 合阻容元件正交移相。 用磁势 合成方法实现所需相移。 3 高 压

8、电 容电 桥的 配套器件 3 . 1 工频指零仪; 3 . 2 标准高压电 容器; 3 . 3 标准低感分流器; 3 . 4 标准电 流互感器; 3 . 5 屏蔽支路调节器。 二技术要求 4 高压电容 电桥的准确度 在高压电容电桥的国家标准颁布以前，高压电容电桥的准确度级别暂分类如下: 电容比率测量准确度级别为 0 . 0 0 1 , 0 . 0 0 2 , 0 . 0 0 5 , 0 . 0 1 , 0 . 0 2 , 0 . 0 5 , 0 . 0 . 5 , 1，2, 5 , 介质 损耗因数差 值测 量准确度级别为0 . 5 , 1 , 2 , 5 , 1 0 , 5 高压电 容电桥的基

9、本误差 5 . 1 西林型高压电容电桥的基本误差可表达为: 川(2) A X 一 士 揣( 卜 0 .0 0 3 X ) A D 一 士 儡 ( D + 0 .0 1 ) . 2电流比较仪型高压电容电桥的基本误差可表达为: X 二 士RN A 1 咬 ， ( ) 0. 1 X I 十-下丁 代N 0. 5D ( 3) A D 一 士 儡 ( D 十 。 .0 1 ) 5 . 3 各符号的意 义为: A N 允许的 电容比率绝对误差; D 允许的 介质损耗因 数差值绝对误差; A 用百分数表示的电容比 率M量准确度级别; B 用百分数表示的介质损耗因 数差值测量准确度级别; x 电容比 率侧量值

10、; D 一一 介质损耗因数差值侧量值; R N 一一电 容比 率量程定标值。它等于该量程最大比 率值按一位有效数字化整的数值。 5 . 4 备有内附量 程扩展器的高压电容电桥， 应列出各附加量程的 准确度级别或用公式、图 表表示。 6 绝缘 配有交流电 源插座的高 压电 容电 桥， 插座与电桥外 壳可 触及的金属 部件之间的 绝缘电阻 应大于1 0 M d 1 ， 并能耐 受5 0 1 - 1z 1 . 5 k V正弦电压( m in 试 验而不击穿。 若电桥具有与高压直接连结的端钮，则 该端钮与外壳可触及的金属部件之间的绝缘电阻 应大于l 0 0 M a ， 并能耐受5 0 H z l 5

11、k V正弦电 压I m i n 试验而 不击穿。 7 稳定性 在 遵守制 造厂 规定的使用、运 输及贮 存条 件下， 2 年内电桥应符合原准确度级别基本误 差的规定。 S 屏蔽支路调节器与工频指零仪 与高 压电容电桥配套使 用的 屏蔽支路调节器， 无论 是手动调节或自 动调节， 在 调整到电 桥规定的平衡状态时， 所引 起的 铡量值的变 化量应小于电桥允许误差的1 / 1 0 0 与电桥配套 使用的工频指零仪， 其高次 谐波抑制比和交叉调制系 数两项指标，对介质损 耗因数差值测 量准 确度为0 . 5 级的电 桥，应不小于5 0 d B ， 对1 级应不小于4 0 d B ， 其他情况 应不小

12、于3 0 d B 。 工频指零仪的阻尼时间应小于4 s 。工频指零仪的 灵敏度应满足如下要求: 当参考电流处于电桥规定的最低工作范围时， 若电桥渊量臂偏调量相当于允许 误差的1 / 1 0 , 则指零仪的偏 转不 小于1 m m o 配套使用的屏 蔽支路调节器与工频指 零仪在通电 预热3 m in 后， 其零位漂移对测量结果 的影响应小于允许 误差的1 / 1 0 0 ， 外观及标记 高压电容电 桥及配 套器 件外观应完好， 各转换开关和接线端钮的标记应齐全清晰， 接插 件接触 良好，开关转动灵活，定位准确。高压电桥上应有型号、名称、原理接线图以及使用 频率、 量程、 准 确度级别、 参考电流

13、工作范围和出厂编号等标记。高 压标准电容 器上应有电 容量、 介质 损耗因 数、 额定工 作电压、 出厂编号等标记。 三检定条件 1 0 环境与电源条件 检 定 场所 的 布 置应 使被 检电 桥与 高 压引 线的 距 离大 于夕 石 m ; 与电 流 母 线的 距 离 大于 沂m 。 其 中: U的 单 位 为k V ; 1 的 单 位 为A o 因 外界电磁场 影响而引起的误差，不 应超过电桥允许误差的1 / 1 0 。 或者当改变高压试 验电源的极 性时， 前后两次示值之差， 不超过电桥在这一点允许误差的1 / 5 检定电桥时， 应满足表1 规定的参考条件。 裹 1 被检电桥介质损耗因

14、数侧量准确度级别 环境温度 ( ) 相对湿度 ( %) 电源倾率 ( 比) 1电 薄 电 压 波 形 崎 变 系 数 ( %) 0. 5 , 12 0土5 3 5 一 。 5 5 0 1 0 . 2一 式 ( 1 )表明， 无论是西林型电桥还是电流比较仪型电 桥，都可以 用低压导纳法检定。 其区别只 在于零位修正 值的 大小而已。 2 检定步骤 置U 2 = 0 ， 用 被 检 电 桥 在 图2 状 态 侧 量 亡 1 / C 2 。 设 电 桥 示 值 为X o 和D o . . _ _. 、 卜 _ _二 _。. _ _，. _ _ _山 .、 ， ， U,._ _ 一_，_ _ _ ，、

15、 ， 。 然后按规程1 5 . 2 款选点规定预置介质损耗因数值。当 异 从 1 0 - 6 变到 1 0 - 3 ， 介质损耗 ” 司 曰 伪烤 “ “杯户 、， 娜亨了 卜卜污朴口“一U、 y 、“ 一 一 / ” 行 “ 因 数的预置值从1 0 - 4 变到1 。 设检定时预置 值为 D S ， 电桥示值为X和D 。根据规程 1 6 . 2 款计算得 A x= X一 K p X o ( 2 ) A D 一 D 一 D S 一 D n n f ( 3) 低压导纳法不适用于无屏蔽电位的电桥 ( 如 Q S1). 附录3 电 容轮换法检定高压电 容电 桥的原理与 步葬 电容换位法 6 2 6

16、用电容 换位 法可以 绝对 标定名义值相同的两电容之比 值与介质损耗因 数差值。设 被测电 容为C ， 和C Z ， 且 ( 1 ) + 一一 CI一q ( 2 ) 两次测量的比值为 、1、J、 内j4气ro 了厂口、厂日，r D, 一D2 =a 使用高压电容电桥1 : 1 比 率臂测量。设该比 率臂比差为a ， 角差为一 娜 X ， 和X 2 ， 介质 损耗因 数示值为D, 和D 2 - 则 X , =1 +a + X 2 =1 +a 一E D , = ,4 + a D 2 =Q一a 从上面四个式子可推导出 (7)(8) X, + X2 2 D, + D2 2 (9)(l0)洲(12) X,

17、 一凡 2 D, 一D 2 2 于 是电 桥1 : 1 比 率臂误差和C : 与C : 的比值以及它们的介质损耗因数差值均可确定。 2 电容 加法 设两个电 容器电 容量为C : 和C 2 ， 介质损耗因 数为D , 和D 2 ， 写成复数形式为 C, =C , ( 1 一9 D, ) C 2 = C 2 ( 1 一 j D 2 ) C , + C 2 = ( C , + C 2 ) C , D, +C 2 D2 C, +C 2 ( 1 3) 这 样， 借助电桥 作过渡，指定 一个参考电容 器 c N ，即可用电 容加法得到两个有确定比 率的 电容器组。 3 电 容比率乘法 借助 高压电 容电

18、 桥已 校准的比 率作过渡，可 传递更大的电容比率。 推导如下 ( 1 4 ) 6 2 7 5)6)比 (l(1其 鱼一 K C1 C 2 C C l C N C , C v =K, K2 附录 4 电流比较仪法检定高压电容电桥的原理 在原理线路图中， 低压电源通过电容器和电阻 器， 向 被检电 桥注人两路工频电流， 率由 标准电流比 较仪校准。 调节电 桥至平衡，即可 得到 测量 读数。 。履 C , R, J 尸 ， ， ，气尸 - ， 、 枯 二 一一沪 C Rz 瓣健 盛 瞥C CI QS 标准电流比 较仪的比 率准确度可以用 电流比较仪检定装置确定， 也可以用参考 电流法校 验， 还

19、可以 用等功率电 桥法或电 容轮换法校验。 图中: 丁 一 一调压器; R , ， R z 电阻箱; C , , C电容箱; c c 一 一 电 流比 较仪; I )一 一 工频指零仪; Qs - - 被检高压电桥。 附录5 感应分流器法枪定离压电容电桥的原理 在原理线路图中， 低压电源通过电 阻箱向 感应 分流器注入工 作电流， 经感 应分流器分流 后，向 被检电 桥注入已 知比 率的 两路工频电流，调 节电 桥至 平衡，即 可得到测 量读数。 感应分流器的 准确度可以 用电流比 较仪检定 装置确定， 也可以 用参考电 流法 校验。 感应分流器法，只适用于西林型电桥的检 定，对电流比较仪型电

20、桥，由于内阻抗过大或放 大器自 激， 不能满足检定条件。 图中: R 电阻箱; I C L - 一 感 应分流器。 附录6 标准拐耗器法检定离压电容电桥的原理 电容器的介质损耗可以用并联电阻模拟，也 可 以 用 串 联 电 阻 等 效 。 根 据 电 工 学 ， 并 联 时 等 效 的 介 质 损 耗 因 数 值 为 X 0申 联 时 为 R 因 “ 州 J ， 、 一 叼 J “ 践 “ 一 J2 协” J “ 卜时 J Z 卜卜 f “ 朴 R，一协 , X 了 此， 可以在标准电容器上并联或串 联合适的标准电 阻组成有确定介质损耗因数 值的 标准损耗 器。 标准损耗器的准确度可以用已校准

21、的高压电容电桥标定 附录 7 检定数据处理的例子 西林 型高 压电 容电 桥电容比 率盘检定数据处理例见表 1 。 电 流比 较仪型高压电容电 桥电 容比 率盘检定数据处理例见表2 。 介 质损耗因 数盘检定数据处理例见表3 表 1 名义值实际值测量盘示值测量值误差化整允许误差 3X 9D 氏 33 33 既一95 4 ， 75 0 . 3 33 哭 5 一 0 16X1 0月 沙 阅 02 佣0 0 芝 泪 ) 2 即D5 沐1 0 5 3X 8。 0一 3 7 5 0 5 ， 8 5 8 七 80 3 7 5 0 5 30Z xl o通 1 0 0叨 1 67 0 叨 O 1 5 B 一I

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24、2 0 8 64 又1 0一 41 6拭1 0月 0 阅 0 3 2 200 叨3 4 3 2试1 055 xl 0 ， 襄 2 名义值实际值 测 量 盘 示 值 一 测 量 值 误差化整允许误差 lX 9D 0 1 1 1 1 3 00， 1 1 1 1 3 1l x1 0 1 只1 0， 0 0 00 04 0 。. 00 00 1 8一2又1 0一 5 一 2X 9。 C. 2 2 2 2 6 0 0忍2 2 肠1 I X1 0一 6I KL 05 0. 0 0 0 0 4 0 0的0 0 3 6 0 1火1 0 3x 9。 0. 3 3 3 3 9 00乃3 3 3 9 0 l。 l

25、xl 05 0 0 阅 0 4 00. 00 0 叫 10l xl o习 4X 9D 幻 4 4 4 5 2 00月4 4 5 1 9一 l x l o ll x l 。 竺 C. 0 0 0 0 4 0。. 0 叨以3 011 义 l oJ 5丫 9。 l 05 5 5 6 4 9 0乃5 5 64 8 一1入1 0 l xl OS 一 0 0 0 0 0 4 00 0 阴 0 4 4 1 火1 0 本 6 2 9 名义值实际值测量盘示值 测量值误差化整允许误差 6X 90 一 0 卜 的 6 7 7 7 一 1 义1 05 0 . 阅 叨 如0 0 0 朋 4 50I x1 0 一 习 7

26、X 90 0 . ” 为 的 一 幻 7 7 7 9 0 7 一ZX1 0一 6lx1 0 5 0 叨 00 叨一 侧叨 Q43 一 01 xl 0 一 门 一 8X ，D 心 8 卯 0 3 90 5 的 0 3 6 一3KI O 一 I XI 05 0 0 的 04 0。 . 叨0 以401袱1 0 一 gXl o 阅1 石 9 9o10 刀阅040 1 . 阁 01 6 711一 2 x10l xl 05 一。0 阅040 。 . 阅00410 IX1 0一 闷 1 oX 10 1 0. 0D2 5 51 0 0 脸 拐一1 汉1 051义1 04 。 . 即009 4 00 001 1

27、 1一 l xI 05 I XI O 裹 3 名义值 实 际 值一 测 量 盘 示 值 测最值误差化整! 允 许 误 差 X 0一 0 1 D 09 9 9 8 9 20 一 卯 9 8 9 7O0 ， 叨 5 0. 01 0 1 1 70 乃 1 0 1 加O 1 . 1 试 1 0 书 X 0. 02 D 一0 ， 卯的眨一 O0 C I 0 刀2 0 1 1 7C . 0 20 1 1 5一0 ZI XI O一 习 X C. C 3 D 09 卯如700. 0 1 5 0. 叮0 1 1 7 0 刀 加1 1 2 03 l x l o X 0 0 4 D 0 月9 9 9 t 2 一 0

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