絕緣參數帶電測試儀的校準

林艷紅

摘 要：隨著社會經濟的高速發展，用電需求不斷增加，使得電氣設備使用率顯著提升，但是其安全隱患始終存在。考量電氣設備安全與否的重要指標之一，就是其絕緣程度的好壞。利用目前電力部門廣泛使用的TIR2000型絕緣參數帶電測試儀，人們能夠及時發現電氣設備的絕緣缺陷。本文淺析了其技術特點，采用適宜的計量方法對校準結果進行分析，以期建立完善的量值溯源體系。

關鍵詞：絕緣參數;帶電測試;在線監測

中圖分類號：TM934.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）29-0050-03

Discussion on Calibration of Electric Test Instrument

for Insulation Parameters

LIN Yanhong

（Fujian Provincial Institute of Metrology，Fuzhou 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

隨著人民生活質量的快速提高，用電需求大幅增長，大量電氣設備投入使用，而設備本身的安全可靠程度直接關系著大眾的人身安全，也關系著電力系統各個環節能否正常有序運轉。因此，絕緣程度作為設備安全性的重要指標之一，必須有一針對性的方法對其進行檢測與監測。

傳統措施以預防為主，即對電力設備進行定期的停電試驗和檢修維護。雖然它能夠發現絕緣程度已存在重大問題的設備，但是伴隨著電氣設備的不斷更新換代，密封技術更加完好的設備出現，造成傳統方法已難以滿足現實的檢測與監測需要。因此，通過不斷的研究，更具操作性的新方法應運而生。

在線監測，即對被測設備的運行狀態進行實時監測，從而獲得真實可靠的測試結果，以此判斷運行設備的絕緣狀況。與傳統方法相比，其更具優勢。不能輕易斷電的設備運用在線監測，可避免經濟損失，消除社會不良影響;在線監測可以避免對密封性良好的設備進行解體，使得設備的完好性得以保全;在線監測避免投入大量的人力、物力與財力，節約成本。傳統方法試驗電壓一般在10kV以下[2]，試驗電壓低，難以發現問題。在線監測可以反映設備運行的真實情況，避免因停電檢修造成設備溫度降低和運行環境改變。

目前，電力部門廣泛使用的TIR2000型絕緣參數帶電測試儀，就是運用在線監測的原理，很好地完成了電氣設備絕緣程度的檢測與監測工作。因此，作為現場衡量電氣設備絕緣程度優劣的最高標準，TIR2000型絕緣參數帶電測試儀自身的準確性便顯得尤為重要，它將直接影響到其對電氣設備絕緣程度的判斷結果。本文對TIR2000型絕緣參數帶電測試儀的技術特點進行淺析，利用科學的計量方法，對測量結果進行校準分析。

1 TIR2000型絕緣參數帶電測試儀的簡介

TIR2000型絕緣參數帶電測試儀，通過在線測試結果以及與傳統的預防試驗結果的對比，從可以更好地判斷出運行設備的絕緣狀況。其采用可自校的高精度電流傳感器，配以先進的數字鑒相技術，諧波干擾以及測試環境的影響被完全排除。它增加了同相電容型設備介質損耗差值及電容量比值的檢測功能，減弱了相間電場干擾的影響，避免了測試結果的失真。數字化處理技術的應用，降低了諧波干擾對阻性電流測試結果的影響，保證了測得阻性電流及基波分量峰值的準確性[3]。在僅設置參考電流[In]和被測電流[Ix]兩個信號輸入端的情況下，利用合適的電阻與輸入端串聯，運用其先進的嵌入式計算機系統[3]，即可轉化為相應的電壓信號，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，十分適用于現場檢測，因此在現今電力部門廣泛使用。

但是，國家頒布的檢定規程或校準規范中并無專門針對此類儀器的檢定和校準，造成對此類儀器的量值溯源工作出現空白。本文分析該儀器設置的參考電流[In]和被測電流[Ix]兩個重要且唯一直觀體現的校準數據結果，進而達到量值溯源的目的。

2 TIR2000型絕緣參數帶電測試儀的校準

從圖1可以看出，該儀器輸入的參考電流[In]和被測電流[Ix]的準確性直接影響著最后測量結果的判斷，其中一個電流信號的準確性出現偏差，都會造成兩個電流值的等同程度出現較大差異。因此，對二者的校準便十分必要。

首先，選取主標準器——多功能校準源的相應量程，直接連接帶電測試儀的電流輸入端，將主標準器輸出的標準電流值輸入被測帶電測試儀，在被測帶電測試儀上讀得相應的電流讀數。將讀得的電流值與標準器輸出的標準值相減，其差值即為被測帶電測試儀電流的示值誤差。然后，以參考電流[In]為例，構建數學模型，如式（1）所示。最終，對各分量的標準不確定度進行評定。

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

式中，[Δ]為電流示值誤差;[Ix]為被檢電流示值;[I0]為標準電流值。

2.1 輸入量[Ix]的標準不確定度[u（Ix）]的評定

由被檢儀器的重復性引起的輸入量[Ix]的標準不確定度，默認為線性，可針對被檢儀器在相同環境條件下進行單點連續測量，并用A類標準不確定度評定的方法對得出的校準數據結果進行評定。因此，對一臺TIR2000型緣參數帶電測試儀的參考電流[In]在1mA測量點連續測量10次的測量結果如表1所示。

根據貝塞爾公式，帶入有關數據，計算可得：

[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定

TIR2000型緣參數帶電測試儀的參考電流[In]在1mA測量點時的分辨力為0.01mA，半寬區間[a]=0.005mA，服從正態分布，取[k]=[3]，則[ak]=0.005/[3]=0.002 89mA。

根據《計量標準考核規范》（JJF 1033—2016）的規定，若重復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性引入的不確定度分量，則重復性引入的不確定度分量可以忽略不計[4]。

通過計算，參考電流[In]等于1mA時，重復性引入的不確定度分量為0.021 21mA，遠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]的標準不確定度[u（Ix）]為0.021 21mA。

2.3 輸入量[I0]的標準不確定度[u（I0）]的評定

輸入量[I0]的不確定度主要是由標準器輸出不準引起的，采用B類標準不確定度評定。由于主標準器的穩定度、調節細度及讀數分辨力所引起的不確定度已經包含在重復性條件下所測得的測量列的分散性中，可以忽略不計，參考其技術說明書給出的示值誤差，輸出電流在1mA測量點時，[u（I0）=a/k=]0.000 04/[3]=0.000 023mA。

2.4 合成標準不確定度的評定

靈敏系數：[C1=Δ/I=1]，[C2=Δ/I0=-1]，測量參數[Ix]與[I0]彼此獨立，互不相關，則其合成標準不確定度計算如下：

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

2.5 擴展不確定度[U]的評定

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

同理，參考電流[In]其他各個測量點的擴展不確定度[U]也可按此方法評定。例如，在2mA測量點時的測量結果如表2所示。

根據以上數據，標準偏差[S]=0.014 14mA，由被檢儀器的重復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。由于標準器帶來的不確定度為0.001 2mA，可以得到在2mA測量點時的合成標準不確定度為0.014 19mA，因此，參考電流[In]在2mA測量點時的擴展不確定度[U]為0.028 38，即[Urel]=2.8%，[k]=2。

綜上所述，TIR2000型絕緣參數帶電測試儀設置的兩個重要且唯一直觀體現的測量參數（參考電流[In]和被測電流[Ix]），其所有測量點皆可依據以上方法和相關步驟進行校準。

3 結語

TIR2000型絕緣參數帶電測試儀利用其在線監測的原理，能夠及時發現電氣設備的絕緣缺陷，與傳統的停電檢修方法相比，有著巨大的優勢。因此，該類儀器在現今電力部門中廣泛使用。作為現場衡量電氣設備絕緣程度優劣的最高標準，人們對其準確性提出了更高的要求。為保證該類儀器的準確性，本文對其設置的唯一兩個測量參數進行校準及不確定分析，不僅保證了該類儀器在電力部門檢修維護設備時的正常使用，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展提供了一定的技術依據。

參考文獻：

[1]宋奇吼.基于TIR2000型絕緣參數帶電測試儀的電容型設備帶電測試[J].電工技術，2010（4）：57-58.

[2]宋奇吼.基于TIR2000的電容型設備絕緣參數帶電測試儀[J].電測與儀表，2010（12）：24-26.

[3]李建明，歐陽，楊微可，等.TIR2000型絕緣參數帶電測試儀[J].四川電力技術，1999（3）：20-23.

[4]國家質量監督檢驗檢疫總局.計量標準考核規范：JJF 1033—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.