直流高压高值电阻器检定规程制定说明及实施要点

范巧成 宋 韬 邵海明

(1.山东电力研究院，济南 250002；2.山东省计量科学研究院，济南 250014；3.中国计量科学研究院，北京 100013)

0 引言

直流高压高值电阻器(以下简称高压高阻器)主要是检定绝缘电阻表的标准器，对电力安全生产和电气设备安全起着重要作用。原来对高压高阻器的检定依据是JJG 166—1993《直流电阻器》，该规程中关于直流电阻箱方面的检定方法和数据处理等，主要适合于总阻值小于107Ω的直流电阻箱。由于高压高阻器的特点是：标称使用电压高，总阻值高，最小步进阻值大，且低阻测量盘准确度高，高阻测量盘准确度低。因此，在残余电阻和开关接触电阻变差的要求与测量，一般检查的要求，基本误差的检定方法(如测量方法、检定电压)，检定结果的处理等方面就会与总阻值小于107Ω的直流电阻箱不同。另外，直流电阻箱的检定规程已从JJG 166—1993中独立出来，规程代号为：JJG 982—2003。

JJG 1072—2011《直流高压高值电阻器》是以JJG 166—1993《直流电阻器》为基础，对其中的高压高阻器部分的修订，并单列制定的检定规程。与JJG 166—1993相比，主要技术变化如下[1]：

本规程适用于标称使用电压大于1kV，总阻值大于10MΩ的高压高阻器的检定；开关器件有零位档的高压高阻器，当所有开关均置于零位时，输出端的残余电阻直接规定不大于1Ω；带有开关器件的高压高阻器，由开关触点接触引起的电阻变差直接规定不大于0.1Ω；明确了标称使用电压(或电流)；强调了高压高阻器应在参考条件下放置不少于24小时，以使其内部温、湿度与环境一致；简化了残余电阻测量和开关接触电阻变差的计算；基本误差测量给出了采用运放的分压法、分压法和电桥法三种测量原理；对电阻值修约间隔规定作了简化；增加了“检定原始记录格式”以及“检定证书和检定结果通知书的内页格式”附录。

1 制定依据

在规程的制定过程中，根据高压高阻器的特点，对大部分项目进行了试验，确定了高压高阻器的计量性能要求、通用技术要求、检定条件、检定项目和检定方法及检定结果的处理。根据现有国家标准、专业标准、企业标准和专家的意见、建议，以现有的生产技术、检定技术为前提，本着促进生产技术进步，鼓励先进、淘汰落后，提高、完善高压高阻器量传水平的愿望进行制定。其中有关测量不确定度评定和合格与否的判定符合JJF 1059—1999《测量不确定度评定与表示》和JJF 1094—2002《测量仪器特性评定》。规程的格式符合JJF 1002—2010《国家计量检定规程编写规则》。

2 主要内容及实施注意事项

2.1 范围

本规程适用于最高标称使用电压大于1kV，总阻值大于10MΩ的高压高阻器的首次检定、后续检定和使用中检查。

本规程不适用于有源和无源模拟电阻器，也不适用于在电路中作为永久性安装元件的电阻器。

2.2 计量性能要求

2.2.1 准确度等级和最大允许误差

在参考条件下，高压高阻器每个十进电阻盘或每个端钮电阻可以有各自的准确度等级和标称使用电压。

高压高阻器各十进电阻盘或每个端钮电阻相应准确度等级和最大允许误差应符合规程表1的规定。

高压高阻器的示值误差用相对误差表示：

δ=(Rn-Rx)/Rx×100%

(1)

式中，δ为被检高压高阻器的示值相对误差，%；Rx为被检高压高阻器电阻实际值，Ω；Rn为被检高压高阻器的标称值，Ω。

2.2.2 电压变差

高压高阻器的电压变差是指在参考环境条件下，高压高阻器在某一工作电压下的电阻值相对于标称使用电压下的电阻值的相对变化。电压变差的绝对值应不大于相应的最大允许误差绝对值的1/2。

电压变差按下式计算：

δV=(RVx-RV0)/RV0×100%

(2)

式中，δV为高压高阻器的电压变差，%；RVx为某一工作电压下的电阻实际值，Ω；RV0为标称使用电压下的电阻实际值，Ω。

2.2.3 残余电阻和开关接触电阻变差

开关器件有零位档的高压高阻器，当所有开关均置于零位时，输出端的电阻不大于1Ω。这里不再采用“残余电阻值不应超过其最小步进电阻值最大允许绝对误差的50%”[2-3]，而是直接规定不大于1Ω，这充分考虑了高压高阻器的实际使用情况和现状。这一规定对于最小步进电阻值为1kΩ(0.2级)的高压高阻器正好是其最大允许绝对误差的50%，而对于最小步进电阻值为100Ω(0.2级)的高压高阻器则是其最大允许绝对误差的500%。对于一般的直流电阻箱，1Ω的残余电阻是不可想象的，但对于高压高阻器实际使用时，该阻值是可忽略不计的。

带有开关器件的高压高阻器，由开关触点接触引起的电阻变差不大于0.1Ω。这里也不再采用“由每个开关触头接触引起的电阻变差应不大于最小步进电阻值允许绝对误差值的50%”[2-3]， 而是直接规定不大于0.1Ω，这也是充分考虑了高压高阻器的实际使用情况和现状。

2.3 通用技术要求

高压高阻器的标称使用电压(或电流)系列见规程的表2，其中的标称电流系列最大值为10mA，去除目前高压高阻器上标注的20mA和50mA，从表1的输出电流实验结果来看，标称电流系列最大值为10mA是可行的，这将为高压高阻器及其检定标准的制造降低了成本。

表1 输出电流实验结果

在结构上规定高压高阻器应有单独的泄漏屏蔽端钮和接地端钮。规定高压高阻器输出端钮和与输出端钮无电气连接的任何其他外部金属部件之间的绝缘电阻应不小于500MΩ，这只是从安全考虑的，其实际的绝缘电阻远大于该值。给出了温度、相对湿度标称使用条件，各等级高压高阻器的标称使用温度为(20±5)℃，相对湿度为25%～75%。标称使用条件下由温度或湿度引起的电阻值相对于参考条件下电阻值的相对变化应不大于最大允许误差。实验结果表明温度对各阻值的影响并不明显；在相对湿度小于70%时各阻值变化并不明显，对于10GΩ以上的电阻，当相对湿度处在70%～80%时其阻值将明显变小，但其相对变化一般仍不大于最大允许误差。

2.4 计量器具控制

2.4.1 检定条件

强调高压高阻器的检定装置应有良好的屏蔽和接地，以避免外界干扰。由检定装置及环境条件等引起的扩展不确定度U(k=2)应不大于被检高压高阻器相应最大允许误差绝对值的1/3[4]。检定环境条件为：温度20℃±3℃，相对湿度为30%～60%。强调被检高压高阻器应在参考条件下放置不少于24小时，以使其内部温、湿度与环境一致。

2.4.2 检定项目和检定方法

2.4.2.1 检定项目

高压高阻器的检定项目包括：外观及线路、绝缘电阻、工频耐压试验、基本误差和电压变差，对于十进电阻盘串联结构多值电阻器还要做残余电阻和开关接触电阻变差。其中工频耐压试验和电压变差可只在首次检定时做。

2.4.2.2 检定方法

1)外观及线路检查：用绝缘电阻表对被检高压高阻器进行初步测量，应无明显不稳定及短路或开路现象。这种测量将检查到开关在切换时是否存在开路现象，若无明显不稳定及短路或开路现象也将最大限度地保护检定用标准器。

2)绝缘电阻测量：用绝缘电阻表测量绝缘电阻，测量应在高压高阻器输出端钮和与线路无电气连接的外部金属点(通常为机壳)间进行。测量绝缘电阻的试验电压为高压高阻器标称使用电压最高值。测量结果应不小于500MΩ。

3)工频耐压试验：用耐压测试仪进行工频耐压试验。试验应在高压高阻器输出端钮与测试用参考接地端之间进行。工频耐压试验试验时，击穿动作电流置为1mA。试验电压应平稳上升至规程表3所规定的电压值，保持1min。试验结果应无击穿与飞弧现象。

4)残余电阻测量：将被检高压高阻器的每只开关从零位至最大值来回转动数次，然后使开关置于零位进行测量。以上步骤重复不少于3次，取多次测得值的平均值作为测量结果。

5)开关接触电阻变差：在测量残余电阻中，取测得值中最大值与最小值之差作为开关接触电阻变差。这里不再像文献[2]、[3]那样对每个开关逐个测量。

6)基本误差测量：基本误差的测量在参考条件下进行，一般采用直接测量法，测量原理主要有三种(采用运放的分压法、分压法和电桥法)，具体参见规程附录A。强调高压高阻器与检定装置的安全接地端应可靠连接。检定时施加于被检高压高阻器的电压应为其标称使用电压。规定检定时电流对高压高阻器要有足够的作用时间，使测量值达到稳定状态。同时提出高压高阻器检定时，也可采用经认证的保证满足本规程关于检定扩展不确定度U(k=2)要求的其它方法。

7)电压变差测量：对十进电阻盘高压高阻器，选择步进值为1MΩ及以上盘的示值1、2和10三个点进行测量，对端钮式结构的高压高阻器，应对1MΩ及以上所有点进行测量。在参考条件下，对高压高阻器施加1/5标称使用电压和标称使用电压，分别测得电阻实际值RVx和RV0。电压变差的计算按式(2)计算。

2.4.3 检定结果处理

对开关有零位档的高压高阻器，各盘均不包含残余电阻。这一要求主要对×100Ω测量盘有影响，对于以前生产的高压高阻器，当其残余电阻较大时，若扣残余电阻除可能导致前几个点不合格，此时可有两种处理办法，一是可将该测量盘降一级，二是可采用不扣除残余电阻，但在证书中应予以说明。

检定数据按四舍五入偶数法则修约，检定数据的位数应按下述原则给出。

1)电阻值修约间隔。对十进电阻盘高压高阻器的某测量盘第1点，修约到该点最大允许绝对误差的1/10位，其余各点的修约间隔与第1点相同。对端钮式高压高阻器，各检定点修约到其最大允许绝对误差的1/10位。这种修约方式与文献[3]一致，就是说不再采用“0.5单位修约”或“0.2单位修约”。例如×100Ω测量盘允许相对误差为±0.2%，则该盘所有点修约间隔按0.01Ω修约，而不是按0.02Ω修约；同样如×10GΩ测量盘允许相对误差为±5%，则该盘所有点修约间隔按0.01GΩ修约，而不是按0.05GΩ修约。

2)残余电阻及开关接触电阻变差修约到0.01Ω位。

3)绝缘电阻及工频耐压试验只判断合格与否，可不给出检定数据。

对检定项目全部合格者出具检定证书；凡有一项不合格者，出具检定结果通知书，并注明不合格的项目和原因。基本误差不合格的，在满足用户使用要求的情况下允许降一级使用，但必须满足所定等级的全部技术要求。检定证书上应给出电阻实际值、检定时的温度、相对湿度、检定电压及检定结论。

3 结束语

规程的制定使得高压高阻器的制造和检定有了更科学的依据。规程中给出的“检定原始记录格式”以及“检定证书和检定结果通知书的内页格式”附录，是统一原始记录和证书出具格式而制定的，基本符合实验室认可和计量标准考核的要求，为出具的报告趋于统一奠定了基础。

[1] 国家质量监督检验检疫总局.直流高压高值电阻器(JJG 1072—2011).北京：中国计量出版社，2011

[2] 国家质量技术监督局.直流电阻器(JJG 166—1993).北京：中国计量出版社，1993

[3] 国家质量监督检验检疫总局.直流电阻箱(JJG 982—2003).北京：中国计量出版社，2003

[4] 国家质量监督检验检疫总局.测量仪器特性评定(JJF 1094—2002).北京：中国计量出版社，2002