资料介绍
工频电流比例标准装置
校准 规范
本技术规范经国家质量技术监督局于2000年03月06日批准，并自 2000年07月01日起施行。
归口单位：全国交流电量计量技术委员会
起草单位：国家高电压计量站
本规范委托全国交流电量计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人：
王乐仁张泽平
参加起草人： 侯铁信鲍仕曼张玉萍
(国家高电压计量站)
工频电流比例标准装置校准规范
本规范适用于以电流比较仪为主标准器的工频电流比例标准装置的校准操作。
1 概述
1.1 电流比较仪
电流比较仪是一种用零磁通原理指示安匝平衡的装置，它的电气结构如图1所示。 图中 W₁ 和 W₂ 为一次和二次比例绕组， WB 为补偿绕组， WD 为零磁通检测绕组。当检流计D 指零时
I₁W₁+I₂W₂+△IWB=0
1.2 补偿式电流比较仪
补偿式电流比较仪是电流比较仪和电流互感器的一种组合结构，如图2所示。图中 I 为主铁芯，Ⅱ为屏蔽铁芯，比例绕组 W₁ 和 W₂ 以及屏蔽铁芯构成一台电流互感器， 通过 W₂ 可以向二次负荷供电。
图 1 电流比较仪原理图 2 补偿式电流比较仪原理
1.3 比较仪零磁通调节装置
电流比较仪本身不能产生被比较的二次电流，需要从外回路注入。为此应在比较仪二次回路施加一个调零电势，在调节比较仪平衡过程中，改变调零电势的大小和相位， 使二次电流变化，最后使比较仪的主铁芯达到零磁通状态。常用的调零方式有图3的阻抗箱调零和图4的小电势调零。阻抗箱调零要使用可调式电流互感器，它的主铁芯I 通常接近零磁通状态，辅助铁芯Ⅱ在部分二次比例绕组 W₂1和补偿绕组 Wp 上感应出电势，产生二次电流 I₂ 和补偿电流 Ip。调节 Zp 可改变 W₂1上的感应电势，从而使I₂ 发生变化。小电势调零的优点是可使用同电流比的普通电流互感器。调零电势一般从一次回路取出，以减少电源波动对平衡状态的影响。
为节省篇幅，本规范的线路图只举出阻抗箱调零的例子。小电势调零的线路可根据图4换用。
图 3 可调式电流互感器结构图 4 小电势调零接线
2 技术要求
2.1 工频电流比例标准装置的准确度等级
以标准器电流比的准确度定义，分为0.0001,0.0002,0.0005,0.001,0.002 等5个等级。各个等级的允许误差见表1。
表 1 工频电流比例标准装置的允许误差
工频电流比例标准装置按电流范围设置多台标准器时，装置的准确度可以按工作电流范围分段表示。
2.2 标准装置中的电流互感器和比较仪
各绕组之间应能耐受1kV 工频耐压试验，绕组与金属外壳之间应能耐受2kV 工频耐压试验，绝缘电阻不小于5MΩ。
2.3 标准装置中的电流比较仪的补偿绕组
阻抗应足够小。补偿绕组压降(也含一次接地绕组压降。特别是当校准分数电流比情况)对测量结果的影响，应不大于比较仪允许误差的1/10。
3 校准条件
3.1 实验室环境温度与湿度
实验室环境温度10℃~30℃,相对湿度35%～75%。
3.2 接地装置
实验室应有专用的接地装置，接地电阻不大于5Ω。
3.3 工作电源
频率为(50±0.5)Hz, 波形失真不大于5%。电源中性点与接地装置之间电压不大于0. 1V。工作电源应有足够的容量和稳定度，以保证测量能正常进行。
3.4 比较仪调零装置引起的误差
应不大于标准器允许误差的1/10。
3.5 误差测量装置对测量结果的影响应不大于标准器允许误差的1/10。
3.6 环境电磁干扰对测量结果的影响
应不大于标准器允许误差的1/6。干扰程度可以用改变试验电源极性方法估计，两次测量结果之差，应不大于标准器允许误差的1/3。
3.7 监视用电流表的准确度等级不低于1.5级。
4 校准方法
4.1 外观检查
各台设备外观完好，铭牌标志完整，接线端子无缺陷。
4.2 绝缘电阻测量
使用500V 兆欧表，依次测量各绕组之间、绕组对地及机壳之间的绝缘电阻，应不小于5 MΩ。
4.3 电流比校准
电流比校准的目的，是通过校准得到各台标准器的电流比误差和不确定度。为了减小随机误差，本规范规定用统计方法试验，试验次数不小于6次。试验中的粗差除了要剔除外，还应补充足够的有效测量数据。
本规范对试验电流的百分数不作规定。实验室可根据装置技术条件拟定，除自校外，一般为额定电流的10%～30%。
4.3.1 自校线路
当电流比较仪的电流比 n=1 时，其误差可通过自校线路测量。原理线路如图5所示。平衡过程是调节误差测量装置输出的补偿电流，使D 指零。以ep 表示误差测量装置读数， εx表示被校电流比的误差，即有
Ep=Ex (1)
4.3.2 比较线路
当两台电流比较仪电流比相同时，可直接比较它们的误差。测量线路如图6所示。 平衡过程是用调零装置调节D₁ 指零，调节误差测量装置输出补偿电流使D₂ 指零。若参考比较仪误差为 εo, 则有
Ep=Ex-E0 (2)
比较仪T。误差修正值的标准不确定度应不大于被检电流比较仪准确度等级允许误差的1/10。
图 5 电流比较仪自校线路
图 6 电流比较仪互校线路
4.3.3 加法线路
把额定电流比为 n 的参考比较仪的一次和二次电流相加，作为另一台比较仪的一次电流，可校准另一台比较仪 ( n+1) 的电流比，测量线路见图7。
平衡过程是用调零装置调节D₁ 指零，调节误差测量装置输出补偿电流使 D₂ 指零。 用β表示参考比较仪流过二次绕组非极性端的电流与流过极性端的电流的相对误差， 则有
Ep=Ex+(eo+β)/(n+1)-e0 (3)
图 7 电流比较仪加法线路
β的值可以用图8线路测量。用调零装置调节 D₁ 指零，调节误差测量装置输出补
图 8 测量β的线路
偿电流使D₂ 指零。即有
Eβ=Es+β (4)
4.3.4 乘法线路
把两台电流比较仪级联接，组合后的电流比率是二台比较仪电流比率的乘积，即 n ₃=n₁·n₂。 乘法线路如图9所示，用调零装置调节D₁ 指零，调节D₂ 指零，调节误差测量装置输出补偿电流使D₃ 指零，用∈1、E₂、E₃ 表示三台比较仪的比率误差，则有
图 9 电流比较仪比率乘法线路
用图9线路也可以得到除法表达式，即n₁=n₃/n₂, 当 n₃ 小于n₂ 时，可用于测量小于1的电流比。被检比较仪的误差可根据乘法误差关系计算。
4.4 比率传递
用比较仪的自校、比较、加法、乘法、除法线路，可以实现电流比率从1/1到 m/ n 的扩展。
4.4. 1 用加法扩展电流比率
通过自校、比较、测β、加法线路扩展电流比率，需要使用两台同样结构的比较仪 A 和 B。测量数据填入表2。表中5/5自校时，“A 校 B” 栏的ε1为比较仪 A 用自校线路测得误差; εc 为它们在比较线路中测得误差，ε2=e₁+εe;“B 校 A” 栏的ε2为比较仪 B 用自校线路测得误差; e。为它们在比较线路中测得误差， E₁=E₂+€c。 “ 平均”栏的 e₁ 和 E₂ 是前面两栏 e₁ 和ε2的平均数。
表2比较仪A和比较仪B加法校准记录 e×10⁻⁶
10/5电流比较准时，“A 和B” 栏ea 为比较仪 A 接成加法线路校验比较仪B 的测量结果，eg 为比较仪 A 和β线路误差，e。为它们在电流比10/5比较线路中测得误差。 E2
=ea+ (e1-β)/2,e 1 取“5/5”栏 e₁ 的值，E₁=ε2-E。;“B 校 A” 栏 ea 为比较仪
B 接成加法线路校验比较仪 A 的测量结果，eβ 为比较仪 B 的β线路误差，e。 为它们在电流比10/5比较线路中测得误差。 )/2,ε取“5/5”栏 e₂ 的值， E₂=e₁ 一Ee;e1、e₂ 的计算方法与“5/5”栏相同。
依此类推，电流比 ( n+1) 校准 时，“A 校 B” 栏 e₂=ea+ (ne1-β)/(n+1);
“B 校A” 栏 e₁=ea+(ne₂-β)/(n+1),ei、e2 取电流比 n 栏e1、E2的值。其它参数的计算方法与“10/5”栏相同。
4.4. 2 用乘法扩展电流比率
用乘法扩展电流比率也应使用两台有相同电流比的被校比较仪，测量数据填入表
表 3 的“ A×B 校 C” 栏中，em 为乘法线路测量读数，ε3为比较仪 C 的误差计算值，e₃=em+e₁+e2; 在“A×B 校 D” 栏中，em为乘法线路测量读数， e4 为比较仪D
的误差计算值，ε4=em+ε1+ε2;E1 和 e₂ 为比较仪A 和 B 的误差。ε。为 C 和 D 比较线路测量读数，“C 校 D” 栏中，e₄=e₃+e。,“D 校 C” 栏中，e3=e₄+e。, 最后一栏的e₃ 是 “A×B 校 C” 栏的∈3和 “D 校 C” 栏 e₃ 的平均数。ε4是“A×B 校 D” 栏 e4 和“C 校 D” 栏ε4的平均数。
4.4.3 用除法扩展电流比率
用乘法线路可以进行电流比率除法，导出比较仪分数电流比的误差。这时级联中的第一级比较仪是被校对象。测量数据填入表4。表4的“D×A 校 C” 栏中 ε₄= e3-ε1
一em, “C×A 校 D” 栏中e ₃=ε4 一 ε1-Em,e1 为比较仪 A 的误差， ε3和ε4是比较仪 C 和 D 分数电流比的误差， e3 和 e4 是比较仪C 和 D 已校电流比的误差 em, 为乘法线路测量读数，ε。为互校线路测量读数。其它参数计算方法与表3相同。
表 3 比较 仪C 和 D 用比较仪A×B 校准记录 ε×10-6
表4比较仪C和D除法线路校准记录 e×10-6
5 校准数据处理和校准间隔
5.1 校准结果
校准结果取两位有效数字。当最后一位有效数字已小于被校量限误差限值的1/20 时，允许取一位有效数字。
5.2 比率误差校准值
从表2、表3和表4计算得到的被校比较仪各电流比率的误差，取不少于6次的测量结果(按同电流比较准次数计算)进行统计，得到的平均值作为比率误差校准结果， 标准差作为标准不确定度 s10
5.3 校准值的合成标准不确定度
计算表2各电流比较准值中，通过两个途径得到的 e₁ 之间的差，通过两个途径得到的ε2之间的差;计算表3及表4各电流比较准值中，通过两个途径得到的 e₃ 之间的差以及通过两个途径得到的 e₄ 之间的差。分别按每个电流比计算这些差值的平均值 a 和标准值s₂。并取 a/4.32 的绝对值作为标准不确定度 us, 自由度为13。
校准值的合成标准不确定度为：
uc=√s²/n+s2/2n+u? (6)
式中：n—— 测量次数
5.4 校准结果处理
接受校准的工频电流比例标准装置，如果外观检查和绝缘试验合格，可发给校准证书。证书中给出比较仪各个电流比的误差校准值以及校准值的扩展不确定度 U₉5。经校准的量值允许使用。
5.5 校准间隔
工频电流比例标准装置校准间隔为2～4年。
