华南地区雷电冲击电压测量系统测量标准的建立及应用

戴汶清 段晚晴

广东省计量科学研究院 广东广州 510000

标准冲击测量系统一般由冲击分压器、测量电缆、数字式记录仪组成。其中冲击分压器由均压环、高压臂、低压臂、测量电缆等组成，利用电阻分压或电容分压的方式将冲击高电压转换为可供数字记录仪测量的冲击低电压信号进行测量。影响测量系统的因素有测试环境、标准测试系统、接线方式、软件算法等因素。

1 环境条件

大气条件：冲击电压分压器的环境温度应满足 5℃～35℃，相对湿度（30～80）% 。场地条件：在与冲击电压分压器身高度相当的周边范围内，除测量引线外应无其它物体。接地条件：冲击电压分压器的接地应使用宽度不小于0.3m的铜、铝金属带或金属箔，试验回路应单点接地[1]。

2 标准测量系统

对于标准测量系统，干扰电平应不超过试验电压峰值的0.5%。标准冲击电压分压器标准冲击电压分压器应满足以下要求：（1）标准冲击分压器的准确度比被校分压器高一个准确度等级；（2）额定电压不低于被校冲击分压器额定电压的20%；（3）阶跃波响参数满足GB/T 16927.2的要求；（4）射频同轴电缆的波阻抗为50Ω或75Ω，长度不超过30m。数字记录仪应满足以下要求：（5）垂直分辨率≥10Bit；（6）采样率≥100MS/s；（7）动态非线性、静态非线性、干扰水平、上升时间等特性应满足DL/T 992的要求；与之配套的分析软件通过GB 16896.2中TDG数据发生器的验证。冲击电压发生器应能产生符合GB/T 16927.1的标准雷电冲击全波或操作冲击全波。

3 雷电冲击测量系统测量标准应用的分析

冲击分压器或整套测量系统的基本误差可通过与标准测量系统比对来确定。同时，尽量做到雷电冲击测量系统与标准测量装置的夹角为90度，以减少杂散电容对其的影响。根据校准方法文件的校准方法，校准一台500kV冲击电压分压器测量系统的峰值。标准测量系统的额定电压为1000kV，分压比为1000，扩展不确定度为Urel=1.5×10-2（k=2），时间参数扩展不确定度为Urel=3×10-2（k=2）。被校冲击分压器标称分压比为700[2-3]。

表1 20%UN电压下的校准结果

表1为20%UN下校准的校准数据，表1为不同电压点的校准数据，每个电压点进行20次重复试验，表2中被校分压器的平均分压比为696.7，其不确定由实验标准偏差的最大值进行估算：

表2 各电压水平下校准结果

考虑其它的不确定因素引起的不确定度，最终分析出来的测量不确定度为：Urel=1.8×10-2（k=2）

4 结语

通过建立雷电冲击电压测量系统测量标准，填补了华南地区在雷电冲击测量溯源方面的空白，对测量标准的分析可知可以满足GB/T 16927.1 《高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求》及GB/T 16927.2 《高电压试验技术 第2部分：测量系统》的要求，建立的雷电冲击测量系统测量标准可以对外开展量值传递。