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1、t r 盯 F 中华人民共和国国家计量技术规范 J J F 1 0 6 8 -2 0 0 0 工频电流比例标准装置校准规范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r S e t s o f C u r r e n t Ra t i o S t a n d a r d s a t P o w e r F r e q u e n c y 2 0 0 0 一0 3 一0 6发布 2 0 0 0 一0 7 一O l实施 国 家 质 量 技 术 监 督 局发布 J J F 1 0 6 8 -2 0 0 0 工频电流比例标准装置 校 准 规
2、 范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r S e t s o f C u r r e n t Ra t i o S t a n d a r d s a t P o we r F r e q u e n c y 口 . 0. 补砂。、 乙4 弓4 弓4 J J F 1 0 6 8 - 2 0 0 0 乙全 弓4 、. 0 . 0份 . 0 沪 本技术规范经国家质量技术监督局于2 0 0 0年0 3月0 6日批准，并自 2 0 0 0年 0 7 月 0 1日 起施行。 归 口 单 位 :全国交流电量计量技术委员会 起 草 单
3、位 :国家高电压计量站 本规范委托全国交流电量计量技术委员会负责解释 . I JF 1 0 68 - 20 00 本规范主要起草人 : 王乐仁 张泽平 参加起草人 : 侯铁信 鲍仕曼 张玉 萍 ( 国家高电压计量站) ( 国家高电压计量站) ( 国家高电压计量站) ( 国家高电压计量站) ( 国家高电压计量站) J JF 1 0 68 - 2 00 0 目录 概述 电流比较仪 补偿式电流比较仪 比较仪零磁通调节装置 技术要求 工频电流比例标准装置的准确度等级 2. 2标准装置中的电流互感器和比较仪 2. 3标准装置中的电流比较仪的补偿绕组 校准条件 实验室环境温度与湿度 3. 2 3. 3 接
4、地装置 工作 电源 3. 4比较仪调零装置引起的误差 3. 5 3. 6 误差测量装置对测量结果的影响 环境电磁干扰对测量结果的影响 3. 7监视用电流表的准确度等级 校准方法 外观检查 4. 2绝缘 电阻测量 4. 3电流 比校 准 4. 4 比率传递 校准数据处理和校准间隔 校准结果 5. 2比率误差校准值 校准值的合成标准不确定度 5. 4 校准结果处理 校准 间隔 J J F 1 0 6 8 -2 0 0 0 工频电流比例标准装置校准规范 本规范适用于以电流比较仪为主标准器的工频电流比例标准装置的校准操作。 概迷 1 . 1 电流比较仪 电流比较仪是一种用零磁通原理指示安匝平衡的装置，
5、它的电气结构如图 1 所示。 图中W, 和 WZ 为一次和二次比 例绕组，WB 为补偿绕组，Wp 为零磁通检测绕组。当 检流计 D指零时 1 , w, +1 2 W2 + A I WB =0 1 . 2 补偿式电流比较仪 补偿式电流比较仪是电流比较仪和电流互感器的一种组合结构，如图 2 所示。图中 1 为主铁芯，II 为屏蔽铁芯，比例绕组 W, 和 w: 以及屏蔽铁芯构成一台电流互感器， 通过 w: 可以向二次负荷供电。 曰 _ 哪 ntb b A1 /1 / / / 州 Dl47 侧一一门 图 1 电流比较仪原理图2 补偿式电流比较仪原理 1 . 3 比较仪零磁通调节装置 电流比较仪本身不能
6、产生被比较的二次电流，需要从外回路注人。为此应在比较仪 二次回路施加一个调零电势，在调节 比较仪平衡过程中，改变调零电势的大小和相位， 使二次电流变化，最后使比较仪的主铁芯达到零磁通状态。常用的调零方式有图 3的阻 抗箱调零和图4的小电势调零。阻抗箱调零要使用可调式电流互感器，它的主铁芯 工 通 常 接近零磁通状态， 辅助铁芯II 在部分二次比 例绕组 w2 ， 和补偿绕组 WP 上感应出电 势， 产生二次电流几和补偿电 流 几。调节Z , 可改变 W2 1 上的 感应电势， 从而使 1 : 发 生变化。小电势调零的优点是可使用同电流比的普通电流互感器。调零电势一般从一次 回路取出，以减少电源
7、波动对平衡状态的影响。 为节省篇幅，本规范的线路图只举出阻抗箱调零的例子。小电势调零的线路可根据 图 4换 用 。 II F 1 0 68-20 00 /-行肠 -叮琳玄 也且T寿 图 3 可调式电流互感器结构 图4 小电势调零接线 2 技术要求 2 . 1 工频电流比例标准装置的准确度等级 以标准器电流比的准确度定义，分为 0 . 0 0 0 等 5 个等级。各个等级的允许误差见表 t o 0. 0 00 2. 0. 0 0 0 5. 0. 0 01，0. 0 0 2 表 1 工频电流 比例标 准装v的允许误差 准确度等级 0. 0 00 10. 00 0 20. 00 0 5 0. 001
8、0. 0 02 比 值差 ( 1 0 一 6 ) 士1士2士5士1 0士20 相位差 ( 1, r a d ) 士1 士2士5士1 0士20 工频电流比例标准装置按电流范围设置多台标准器时，装置的准确度可以按工作电 流范围分段表示。 2 . 2 标准装置中的电流互感器和比较仪 各绕组之间应能耐受 1 k V工频耐压试验，绕组与金属外壳之间应能耐受2 k V工频 耐压试验，绝缘电阻不小于 5 Mn . 2 . 3 标准装置中的电流比较仪的补偿绕组 阻抗应足够小。补偿绕组压降 ( 也含一次接地绕组压降。特别是当校准分数电流比 情况)对测量结果的影响，应不大于比较仪允许误差的 1 / 1 0 . 3
9、 校准 条件 3 . 1 实验室环境温度与湿度 实验室环境温度 1 0一3 0，相对湿度 3 5 %一7 5 9 6 。 3 . 2 接地装置 实验室应有专用的接地装置，接地电阻不大于5n 。 J J F 1 0 6 8 -2 0 0 0 3 . 3 工作电源 频率为 ( 5 0 1 0 . 5 ) H z ，波形失真不大于 5 %。电源中性点与接地装置之间电压不 大于 0 . 1 V。工作电源应有足够的容量和稳定度 ，以保证测量能正常进行。 3 . 4 比较仪调零装置引起的误差 应不大于标准器允许误差的1 / 1 0 0 3 . 5 误差测量装置对测量结果的影响 应不大于标准器允许误差的1
10、/ 1 0 . 3 . 6 环境电磁于扰对测量结果的影响 应不大于标准器允许误差的 1 / 6 。干扰程度可以用改变试验电源极性方法估计，两 次测量结果之差，应不大于标准器允许误差的 1 / 3 0 3 . 7 监视用电流表的准确度等级 不低于 1 . 5级。 校准方 法 4 . 1 外观检查 各台设备外观完好，铭牌标志完整 ， 接线端子无缺陷。 4 . 2 绝缘电阻测量 使用 5 0 0 V兆欧表，依次测量各绕组之间、绕组对地及机壳之间的绝缘电阻，应不 小于 5 Mf l . 4 . 3 电流比校准 电流比校准的目的，是通过校准得到各台标准器的电流比误差和不确定度。为了减 小随机误差，本规范
11、规定用统计方法试验，试验次数不小于 6 次。试验中的粗差除了要 剔除外，还应补充足够的有效测量数据。 本规范对试验电流的百分数不作规定。实验室可根据装置技术条件拟定，除自校 外 ，一般为额定电流的 1 0 %-3 0 % o 4 . 3 . 1 自校线路 当电流比较仪的电流比 n 二1 时，其误差可通过自校线路测量。原理线路如图 5 所 示。平衡过程是调节误差测量装置输出的 补偿电流， 使D指零。以 。 。 表示误差测量装 置读数， 。 二 表示被校电 流比的误差，即 有 E p =。 、( 1 ) 4 . 3 . 2 比较线路 当两台电流比较仪电流比相同时，可直接比较它们的误差。测量线路如图
12、6所示。 平衡过程是用调零装置调节D , 指零， 调节误差测量装置输出补偿电流使D : 指零。若参 考比 较仪误差为 。 。 ， 则有 。 。 二。 x 一。 。( 2 ) 比 较仪T 。 误差修正值的 标准不确定度应不大于被检电流比 较仪准确度等级允许误 差的 1 / 1 0 . J JF 1 0 68- 2 00 0 图5 电流比较仪自校线路 刃.呼二占K .卜.-G d叨-E 一-H T. u t iZ e F =IZ 4- T . 图6 电流比较仪互校线路 4 . 3 . 3 加法线路 把额定电流比为 n的参考比较仪的一次和二次电流相加，作为另一台比较仪的一 次电流，可校准另一台比较仪
13、 ( n+ 1 )的电流比，测量线路见图 7 0 平衡过程是用调零装置调节D ; 指零， 调节误差测量装置输出补偿电流使D 2 指零。 用N 表示参考比较仪流过二次绕组非极性端的电流与流过极性端的电流的相对误差， 则 有 4 JJ F 1 06 8- 2 000 ， =。 二 +( C O +Q ) ( n+ 1 ) 一。 。 ( 3 ) 川曰1 I I 甲一41 葡 T , T KD 图 7 电流比较仪加法线路 R 的值可以 用图8 线路测量。 用调零装置调节 D l 指零， 调节误差测量装置输出补 图8 测量R 的线路 偿电流使 D 2 指零。即有 口= ， +9 ( 4 ) J JF 1
14、 068 - 20 00 4 . 3 . 4 乘法线路 把两台电流比较仪级联接 ，组合后的电流比率是二台比较仪电流比率的乘积，即 n 3 = n 1 “ n 2 。 乘法线路如图9 所示， 用调零装置调节D l 指零， 调节 D : 指零， 调节误差 测量装置输出补 偿电 流使D 3 指零， 用 。 1 1 E l l E 3 表示三台比 较仪的比 率误差， 则有 EP = E 3一 E 1一 2 ( 5 ) _T , rf r_rn 司 KD 巨异 图 9 电流比较仪比率乘法线路 用图9 线路也可以得到除法表达式，即n 1 二n 3 / n 2 ， 当n 3 小于n 2 时，可用于测量 小于
15、 1的电流比。被检比较仪的误差可根据乘法误差关系计算。 4 . 4 比率传递 用比较仪的自校、比较、加法、乘法、除法线路，可以实现电流比率从 1 / 1 到 m/ n的扩展。 4 . 4 . 1 用加法扩展电流比率 通过自 校、比较、 测R 、 加法线路扩展电流比率， 需要使用两台同 样结构的比较仪 A和B 。 测量数据填人表 2 。表中5 1 5 自校时，“ A校B 栏的: ， 为比 较仪A用自 校线 路测得误差;。 。 为它们在比 较线路中测得误差， E 2 二 : 1 + E c + “ B校A “栏的。 : 为比较 仪B用自 校线路测得误差;: 。 为它们在比较线路中测得误差， : ，
16、 二。 : +: C 。“ 平均”栏 的云 。 和 E : 是前面两栏。 1 和。 : 的 平均数。 6 JJ F 1 06 8- 2 00 0 表 2比较仪 A和比较仪 日加法校准记录x10 电流比误差 A校 B B校 A平均 C 1E a 月 C cCzE 2Ea E p E ,E tE1仁z 5/5 f S 1 0/ 5 f S f s 1 0 / 5 电流比 校准时，“ A校B 栏E a 为比 较仪A接成加法线路校验比 较仪B 的测量 结果， 。 。 为比较仪A的a 线路误差，。 。 为它们在电流比1 0 / 5 比 较线路中测得误差。E 2 = E . + ( E 1* 一 ,8 )
17、 / 2 , E 1. 取 “ 5 / 5 “栏云 : 的值，E 1 = E 2 一 。 c ; B校A ”栏: 。 为比 较仪 B 接成加法线路校验比较仪A的测量结果，: 。 为比较仪B的Q 线路误差，: 。 为它们在 电 流比1 0 / 5 比 较线路中测得误差。E 1 = E e + ( 时 一川 / 2 ,时 取 5 / 5 ”栏几 的 值， C 2 = E ， 一 : c , E 1 ,。 : 的 计算方法与 “ 5 / 5 “ 栏相同。 依此类推， 电流比 ( 二 + 1 )校准时，“ A 校 B 栏 E 2 =E a +( n e 1一 R )/( n + 1 ) ; “ B 校
18、A “栏 E 1 =E a + ( n 一 Q )/( n + 1 ) , : 厂 、 。 犷取电流比n 栏E 1 E : 的值。 其它 参数的计算方法与 “ 1 0 / 5 ”栏相同。 4 . 4 . 2 用乘法扩展电流比 率 用乘法扩展电流比率也应使用两台有相同电流 比的被校比较仪 ，测量数据填人表 30 表3 的 “ A X B 校C , 栏中，E m 为乘法线路测量读数，E 3 为比较仪C的误差计算 值，E 3 二 : m 十 。 1 + E 2 ;在 “ AX B 校D 栏中， C “ , 为乘法线路测量读数，。 ; 为比 较仪D 的误差计算值，E 4 二: m +E 1 + E 2
19、 + E 1 和。 : 为比 较仪A和B的 误差。: 。 为C和D比 较线 路测量 读数， . . C 校D 栏中，E 4 二 。 3 + E c , “ D校C , 栏中， E 3 二: 4 + E c ， 最后一栏的: 3 是 “ A X B 校C , 栏的: 3 和 D 校C , r 栏E 3 的平均数。 E ; 是 AX B校D 栏。 4 和 校D ”栏。 ; 的平均数。 4 . 4 . 3 用除法扩展电流比率 J JF 10 68 - 2 00 0 用乘法线路可以进行电流比率除法，导出比较仪分数电流比的误差。这时级联中的 第一级比 较仪是被校对象。测量数据填人表4 。 表4 的 DX
20、 A校 C 栏中。 4 二 。 3一 。 1 一 。 m , “ C x A校D 栏中。 3 - E 4一 。 ， 一 。 m E 1 为比 较仪A的误差，E 3 和 。 ; 是比较仪 C和D 分数电流比的误差， 。 犷和 叮 是比 较仪C和D已 校电流比的误差 %， 为乘法线 路测量读数，。 。 为互校线路测量读数。其它参数计算方法与表3 相同。 裹 3 比较仪 O和D用比较仪 AX 日校准记录 X1 0一 6 电流比 之1 出左 AXB校 C C校 DAXB校 DD校 C平均 吸 天 之艺 E mE 3E亡仁 4CmC4C cC3C 3C 4 了 占 75/ 5 f a 了 s 表 4 比
21、较仪c和 D除法线路校准记录 X to 电流 比 误差 DXA校 CD校 CCXA校 DC校 D平均 CmE4右 ,仁3E mC 3CcE 4E3E4 f 8 0. 5/ 5 了 S f 8 JJ F 1 06 8- 2 00 0 5 校准数据处理和校准间隔 5 . 1 校准结果 校准结果取两位有效数字。当最后一位有效数字已小于被校量限误差限值的 1 / 2 0 时，允许取一位有效数字。 5 . 2 比率误差校准值 从表 2 、表 3 和表 4 计算得到的被校比较仪各电流比率的误差，取不少于 6 次的测 量结果 ( 按同电流比校准次数计算)进行统计 ，得到的平均值作为比率误差校准结果 ， 标准
22、差作为标准不确定度 、 I o 5 . 3 校准值的合成标准不确定度 计算表2 各电流比 校准值中， 通过两个途径得到的。 1 之间的差，通过两个途径得 到的: 2 之间的差; 计算表3 及表4 各电流比 校准值中， 通过两个途径得到的E 3 之间的 差以 及通过两个途径得到的。 、 之间的 差。分别按每个电流比计算这些差值的平均值a 和标准差、 2 。并取 a / 4 . 3 2 的 绝对值作为标准 不确定度 u s ，自 由 度为1 3 0 校准值的合成标准不确定度为: u 。 =了 : 子 / 。+: 呈 / 2 n+u 资 ( 6 ) 式中:n -测量次数。 5 . 4 校准结果处理 接受校准的工频电流比例标准装置，如果外观检查和绝缘试验合格，可发给校准证 书。 证书中给出比较仪各个电 流比的误差校准值以及校准值的 扩展不确定度 U 9 5 。 经校 准的量值允许使用。 55 校准间隔 工频电流比例标准装置校准间隔为2 -4 年。