替代测量法在工频高压试验装置现场核验中的适用性

黄 萱

（国网江苏省电力有限公司海安市供电分公司）

0 引言

工频高压试验装置是发电厂、供电企业和各种大型工厂针对低压、高压电器设备、绝缘材料实施绝缘强度检测的重要仪器，主要是通过高压试验变压器以及控制箱共同组成。为了能够更好地适用现场试验的各项要求和频繁移动的情况，对装置的整体技术性能进行提升非常有必要［1］。尽管通过充气式轻型试验变压器构成的工频高压试验装置本身表现出较高的稳定性与安全性，但因工频高压试验装置需要从实验室搬移到现场开展检测作业，故而在进入现场后非常容易出现高压输出偏差问题，不利于检测结果的准确性［2］。为此，在开展现场试验操作之前，对装置实施适用性现场核验是保障结果准确的关键环节。替代测量法主要是借助变压器特性，通过分压替代的方式来开展量值测量，借助被测装置的分压比替代标准分压器分压比来达到测试结果转换，是当前一种全新的工频高压试验装置核验方法［3］，但目前应用推广范围并不广，为此，关于替代测量法的具体适用性还需要通过对比研究来进一步了解。

1 工频高压试验装置运作原理

工频高压试验装置是开展工频耐压试验操作的关键设备，主要应用于对元器件、电器设备和绝缘材料等产品性能的衡量、考核。工频高压试验装置在实际运作期间，主要是借助升压变换基本原理来实现对控制箱输入的工频低电压来转变成工频高电压输出，工频电源电压输入可促使箱内调压器得到有效控制，试验变压器的控制回路能够与调压器二次侧相互连接，并经由大小调控来实现对高电压输出的管理，基于测量单元来与试验变压器的测量回路进行对接，最后再通过变比换算后即可获得相应的高电压值［4］。

2 替代测量法

在开展现场高压试验操作期间，因现场作业条件相对有限，标准分压器测量系统往往很难彻底落实现场配置，结合高压试验装置的测量原理以及现场测试经验，可基于工频高压试验装置的运作原理，即UH＝kUL（其中UL主要是指变压器二次侧低电压；UH主要是指变压器一次侧高电压；k主要是指变压器的变压比），实现了高压检测转化为低电压检测，进而达到借助变比测试仪器来替代多用表，满足现场核验的要求。

替代测量法在应用期间，主要是进行测量结果的转换，具体的核验原理如图所示。

图 替代测量法核验原理

在开展电压示值核验期间，对试验变压器的变压比偏差值进行核对，再以测试仪器来进行分压比测试，测试连接情况如图（a）所示。随后将数字多用表与变压器测量端相互连接，控制箱来对试验输出高压进行控制，记录电压数值变化，再通过与实际变压器分压比相乘得到最终的测试结果，与控制箱显示数字对比（如图（b）所示），即可确定装置数值是否准确。

3 替代测量法在工频高压试验装置现场核验中的实践应用

3.1 替代测量法与直接测量法对比试验

为了充分了解替代测量法在现场核验中的适用性，本研究选取直接测量法来作为对照，对替代测量法与直接测量法共同测试一台工频高压试验装置，获取测量结果数据信息。采用一台具有较高稳定性的100kV工频高压试验装置作为测试样品，同时选用变比测试仪、数字多用表、标准分压器作为测量标准。本次所选用的测量标准均有着相同的准确度，且多次测量结果显示误差在允许范围的1／5以内，故认为两套装置有较高一致性。结合被测试装置电压量程的10%、20%、50%、80%、100%来开展测量工作。每个点分别测试两次，取结果均值作为结果，具体见表1。

表1 两种方法测量值结果

3.2 测量结果不确定度对比

3.2.1 基本模型

工频高压试验装置的电压示值误差测量模型见如下公式：

上述公式中：Δγ主要用于对工频高压试验装置的相对误差进行表示；F主要用于对分压比或者实测分压比进行表示；UH主要用于对测试装置的输出电压值进行表示；UL主要用于对数字多用表的实测电压值进行表示。

3.2.2 不确定度计算

（1）基于电压示值下的重复性不确定度（u1rel）。

结合被测试装置电压量程的10%、20%、50%、80%、100%来开展测量电压示值的测量，具体见表2、表3。

表2 50kV电压下两种方法测量值结果

表3 各电压水平下测量结果

根据上述结果来看，因标准偏差最大的数值为0.512、0.467，表明电压示值重复性引入的相对标准不确定度分量，本身的概率分别表现出正态特性，本次结合A类方法来进行评定，具体为：

（2）基于电压示值线性度下的相对标准不确定度（u2rel）。

线性度试验主要运用与近似线性的电压值对比方法来开展测量工作。根据表3的测试结果来看，在不同电压点实际获得的误差结果与平均结果表现出的最主要差值为-0.215、-0.403，基于电压示值线性度下来进行相对标准不确定度的计算，因本身分布较为均匀，本次结合B类方法来进行评定，具体为：

（3）基于短时稳定性的相对标准不确定度（u3rel）。

本次所对比的短时稳定性，主要是指借助对测试装置进行短距离运动，同时在0.5h时间内完成对移动前与移动后装置的测量。具体见表4，因引入短时稳定性测量后结果呈现为均匀分布，本次结合B类方法来进行评定，具体为：

表4 短时稳定性示值误差测量结果 单位：%

3.3 数据分析与总结

借助归一化方法对上述结果进行综合评价，具体计算公式如下：

根据表1的结果来看，当测试数值达到80kV时，两种方法均会出现较大的偏差，误差偏差值也在0.32%左右，仅约为被测试装置测试结果准确度的1／10。结合上述公式获得结果为0.30＜1，表明测量结果无较大差异。基于此，可了解到标准器的准确性是引起测量结果偏差的关键性因素。当标准器结果达到一致时，两种测试方法的结果均相同。

4 结束语

本研究从提升工频高压试验装置现场核验适用性出发，对替代测量法的实际运用情况进行了测量，并与直接测量法进行了对比，借助归一化方法综合评价证实两种测量方法在相同标准器下结果无明显差异。这就表明基于可靠理论分析结果和实践操作下，针对工频高压试验装置进行现场测试前，运用替代测量法进行核验，不仅能够获得准确可靠的数据结果，同时还能够保证操作安全性，且具有更高的操作经济价值。