浅析直流分流器检定过程中遇到的问题

苏建明 李华杰

摘 要：本文把多年从事直流分流器的检定、校准工作中遇到的问题一一列出，本着科学严谨的态度分析其原因，并给出详细的解决方法，供同行参考。

关键词：直流大电流;分流器;遇到的问题;分析

我国现代化工业的高质量发展，直流大电流扮演了重要的角色。比如电解铝、冶金、轨道交通、直流超高压输电、直流充电桩等都用到直流大电流。直流大电流的精准检定与校准关系到各企业的安全生产、产品质量、成本控制、节能减排等工作，因此对直流大电流进行快速准确测量显得尤为重要。

近年来，随着电力电子技术的发展，直流大电流测量技术也不断更新。直流分流器（以下简称“分流器”） 、直流互感器 、霍尔电流传感器、直流电流比较仪等。其中最为原始、普遍的分流器，在很多领域被广泛应用。分流器的计量性能直接影响直流大电流测量的准确性。如何科学的评估分流器的计量性能也很重要。

1分流器的结构原理

分流器是四端小电阻量具，它由两个铜接头及其之间的片状或棒

状电阻元件组成，这电阻元件由采用低温度系数的合金制成，普遍采用的是锰铜合金。分流器上的电压降由安装在接头上的电位端子引出。当铜接头施加输入电流I1，此时输出电压为U2，则分流器实际电阻值为RM=U2/I1。

2遇到的主要问题及分析

2.1 直流数字电压表如何选取

JJG 1069—2011直流分流器检定规程里介绍了两种检定方法：直流电流比较仪电压测差法、直流标准源法。在采用前者时，直流数字电压表是作为测量差值电压使用，规程要求应满足测量误差不大于±3%。后者是业内普遍使用的方法。测量时，直流数字电压表作为测量分流器输出电压值使用，规程要求应满足测量误差不大于被检分流器最大允许误差的1/10。选用电压表时，注意该表电压量程引入的误差。比如34401A这款表，该表100mV档技术指标为±（0.005%rdg+0.0035%fs）。如果简单理解该表为0.005级的电压表，可以用来检定0.1级分流器是不对的。通常分流器输出电压都是几十毫伏，对于额定输出电压为50mV的分流器，在其10%额定电流测量时，输出电压为5mV。该表在这点的最大允差为0.00375mV，已接近0.1%了，是不能用来检定0.1级的分流器。所以作为测量分流器输出电压值的电压表，不应只考虑该表的最大允许误差，还应考虑该表量程范围给测量结果带入的误差。34420A、2182A这些纳伏表准确度高，又有低电压量程就是不错的选择。

2.2 检定过程中安全预防

分流器在测量直流大电流时会存在发热现象，由于材料和制作工艺的缺陷，随着电流的增大和测量时间的延长，温度有时候会非常高。还有分流器铜接头表面不干净或夹具联接不牢固造成接触电阻过大，通大电流时也会造成分流器或夹具温度过高。如果检完后立即用手去拆卸，有烫伤的风险，存在一定的安全隐患。所以在进行大电流分流器检定时，应配备温度监视工具来监视分流器的温度。出现分流器温度异常升高，造成分流器输出电压异常增大，应立即停止检定，避免造成因发热带来的其他问题。

2.3 不同检定点结果出现差异

规程中规定了检定分流器的检定点为分流器额定电流的10%、20%、60%、80%、100%5个点。通常情况下，随着电流的增大和时间的延长，分流器的自热造成温度过高，影响到分流器在不同检定点下电阻值不一样，电阻值会随着材料的正温度系数或负温度系数相对应的增大或减小。大电流分流器的这种差异性会更明显。通常额定电流的10%和20%两个点检定结果接近且比较稳定，60%点检定结果开始发生变化，到额定电流点时，与前面结果出现很大差异。只有这5个点基本误差均小于分流器最大允许误差的要求，才能判定分流器检定合格。所以检定时不要不同检定点结果出现很大差异表示不理解，或以此判断分流器性能不好。只有在额定电流下检定了才能真实的反映分流器发热后的计量性能。客户也不要以额定电流的10%点电压值线性推算出100%点的电压值来使用。

还有首次检定的分流器在检定前需对分流器进行预处理。规程中明确规定了新制作的分流器必须在额定电流下进行（15～30）min预处理后，在参考工作温度下放置4h后再进行检定。这是因为新制造分流器的材料没有完全适应冷热交替工作状态，在不同电流下会影响分流器电阻值。通过预处理后，改善分流器焊接加工性能、消除了金属内应力，减少这种差异对检定结果带来的影响。

2.4 接线方式不同影响检定结果

曾经有客户送检了一个2000A的分流器，本实验室检定的结果与他们核查的结果相差较大，多方查找原因，最后发现客户使用时的接线方式（图1）与本实验室检定时电流输入铜排全部接触分流器铜接头的接线方式不同造成的。后来按照客户的接线方式重校一次，结果和客户的核查结果基本一致。再以0.2级、2000A/50mV的分流器（图2）为例，分析一下不同接线方式检定结果的差异。结果如表1：

可以看出不同接线方式造成的误差已大于分流器最大允许误差的1/3，不能忽略该因素對分流器基本误差的合格判定。

这种差异主要是因为大电流分流器铜接头比较宽大，电流的接入点不一样，使得分流器电阻元件流过的电流密度不均匀，再加上有些分流器焊接工艺上的缺陷，输出电压差异有时会比较明显。所以平时检定大电流分流器时，电流输入端要全部接触分流器铜接头，使得电阻元件流过的电流密度均匀，这样才能真正体现了分流器的电阻值。另外，也可以根据客户提供的接线方式进行校准，但是必须在证书里注明接线方式。因为该校准结果只能反映出这种接线方式下的电阻值。

3结束语

综上所述，我们不仅要认真学习理解检定规程，实际检定过程中还得消除上述问题带来的影响。以便科学、合理的评价分流器的计量性能，确保检定结果的准确可靠。

参考文献：

[1]刘浩 项琼 汪泉 章术汉.JJG1069-2011《直流分流器》检定规程解读[J].中国计量，2012：125～127

[2]JJG1069-2011《直流分流器检定规程》

（广东省计量科学研究院，广东 广州 510405）