華南地區雷電沖擊電壓測量系統測量標準的建立及應用

戴汶清 段晚晴

廣東省計量科學研究院 廣東廣州 510000

標準沖擊測量系統一般由沖擊分壓器、測量電纜、數字式記錄儀組成。其中沖擊分壓器由均壓環、高壓臂、低壓臂、測量電纜等組成，利用電阻分壓或電容分壓的方式將沖擊高電壓轉換為可供數字記錄儀測量的沖擊低電壓信號進行測量。影響測量系統的因素有測試環境、標準測試系統、接線方式、軟件算法等因素。

1 環境條件

大氣條件：沖擊電壓分壓器的環境溫度應滿足 5℃～35℃，相對濕度（30～80）% 。場地條件：在與沖擊電壓分壓器身高度相當的周邊范圍內，除測量引線外應無其它物體。接地條件：沖擊電壓分壓器的接地應使用寬度不小于0.3m的銅、鋁金屬帶或金屬箔，試驗回路應單點接地[1]。

2 標準測量系統

對于標準測量系統，干擾電平應不超過試驗電壓峰值的0.5%。標準沖擊電壓分壓器標準沖擊電壓分壓器應滿足以下要求：（1）標準沖擊分壓器的準確度比被校分壓器高一個準確度等級；（2）額定電壓不低于被校沖擊分壓器額定電壓的20%；（3）階躍波響參數滿足GB/T 16927.2的要求；（4）射頻同軸電纜的波阻抗為50Ω或75Ω，長度不超過30m。數字記錄儀應滿足以下要求：（5）垂直分辨率≥10Bit；（6）采樣率≥100MS/s；（7）動態非線性、靜態非線性、干擾水平、上升時間等特性應滿足DL/T 992的要求；與之配套的分析軟件通過GB 16896.2中TDG數據發生器的驗證。沖擊電壓發生器應能產生符合GB/T 16927.1的標準雷電沖擊全波或操作沖擊全波。

3 雷電沖擊測量系統測量標準應用的分析

沖擊分壓器或整套測量系統的基本誤差可通過與標準測量系統比對來確定。同時，盡量做到雷電沖擊測量系統與標準測量裝置的夾角為90度，以減少雜散電容對其的影響。根據校準方法文件的校準方法，校準一臺500kV沖擊電壓分壓器測量系統的峰值。標準測量系統的額定電壓為1000kV，分壓比為1000，擴展不確定度為Urel=1.5×10-2（k=2），時間參數擴展不確定度為Urel=3×10-2（k=2）。被校沖擊分壓器標稱分壓比為700[2-3]。

表1 20%UN電壓下的校準結果

表1為20%UN下校準的校準數據，表1為不同電壓點的校準數據，每個電壓點進行20次重復試驗，表2中被校分壓器的平均分壓比為696.7，其不確定由實驗標準偏差的最大值進行估算：

表2 各電壓水平下校準結果

考慮其它的不確定因素引起的不確定度，最終分析出來的測量不確定度為：Urel=1.8×10-2（k=2）

4 結語

通過建立雷電沖擊電壓測量系統測量標準，填補了華南地區在雷電沖擊測量溯源方面的空白，對測量標準的分析可知可以滿足GB/T 16927.1 《高電壓試驗技術 第1部分：一般定義及試驗要求》及GB/T 16927.2 《高電壓試驗技術 第2部分：測量系統》的要求，建立的雷電沖擊測量系統測量標準可以對外開展量值傳遞。