CN113156273B - 电气强度试验能力验证方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气强度试验能力验证方法及装置,所述方法包括如下步骤:连接电气强度测试装置与能力验证装置,在规定时间内升高能力验证装置两端的电压,直到流过其的电流达到击穿电流设定值,以施加于所述能力验证装置两端的电压作为该能力验证装置的电气强度测量值,根据所述电气强度测量值判断测量单位通过能力验证与否。本发明是一种基于电气强度定量测量的能力验证方法,通过本发明方法,能反应测量单位电气强度测量值的偏移程度,从而更精确地对测量单位的电气强度试验能力进行评价。

Description

电气强度试验能力验证方法及装置
技术领域
本发明涉及能力验证技术领域,特别涉及一种电气强度试验能力验证方法,还涉及一种电气强度试验能力验证装置。
背景技术
能力验证是实验室外部质量控制的一种重要措施,也是判断和监控实验室质量控制水平的一项重要而有效的手段,有利于促进合格评定机构的能力建设,是CNAS(中国合格评定国家认可委员会)对合格评定机构能力进行评价的主要方式之一,也是实验室维持CNAS认可资质的常用方式。通过参加能力验证,可综合考察实验室测试人员、设备、环境及方法等是否满足测试的标准要求,也可以使参加实验室了解自身的检测能力以及整个行业的整体检测水平。对于结果不满意的参与者可以从中发现问题,并采取有效措施进行整改以确保今后日常检测结果的准确。
电气强度测试在有的领域又叫耐压测试、抗电强度测试,是电气产品安全测试的必测项目,通常要求实验室按照适用的绝缘类别通过耐压测试仪对产品施加一定数值的交流电压(频率通常为50Hz或60Hz),根据在规定时间内是否出现绝缘击穿现象,判断产品是否满足安全要求。
能力验证过程跟产品的电气强度测试过程类似,给能力验证装置,该装置通常又称为能力验证标准样品,施加规定的交流电压,然后根据其是否击穿的结果与指定值是否一致判断其通过测试与否。可见,现有的能力验证只作一个定性的判定。实际能力验证过程中,可能会出现某些因素,如设备操作错误、电源频率错误、设备读数偏离等导致试验结果偏离,而传统能力验证方法不利于原因分析。同时,传统能力验证装置均为破坏性样品,只能使用一次,不能重复使用,并且样品的均匀性、稳定性检验只能通过抽样的方式进行。
发明内容
本发明的第一发明目的是,提供一种定量测量电气强度的能力验证方法。
本发明第一发明目的通过如下技术方案实现:一种电气强度试验能力验证方法,其特征在于,包括如下步骤:连接电气强度测试装置与能力验证装置,在规定时间内升高能力验证装置两端的电压,直到流过其的电流达到击穿电流设定值,以施加于所述能力验证装置两端的电压作为该能力验证装置的电气强度测量值,根据所述电气强度测量值判断测量单位通过能力验证与否。
所述能力验证方法还包括获得指定电压下通过所述能力验证装置的电流值的步骤,该步骤主要用于辅助调查测量单位所测得的电流值是否准确,进一步判断是否因电流测量不准确导致测得的电气强度值不准确。
所述能力验证方法还包括获得测量单位测试过程影像的步骤。
所述能力验证方法还包括获取测量单位电气强度测量装置最新校验数据的步骤。
所述能力验证方法还包括获取测量单位施加于所述能力验证装置两端电压的频率的步骤。
上面方案中,提供了一种定量测试电气强度的能力验证方法,同时还通过补充测试过程影像资料、相关校验数据和电压频率数据等,为分析测量单位测量数据偏差的原因提供依据。
本发明的第二发明目的是,推荐一种用于上面方法的能力验证装置。
本发明第二发明目的通过如下技术方案实现:一种能力验证装置,包括壳体,设置在壳体上的第一接线端、第三接线端,以及密封在所述壳体内的验证电路,所述验证电路的两端分别与所述第一、第三接线端相连,其特征在于,所述验证电路由一个电容电阻模块构成或由两个以上的电容电阻模块串联而成,所述电容电阻模块由1个电容与1个电阻并联组成。
所述验证电路由N个所述电容电阻模块串联而成,N≧2,所述壳体上还设有第二接线端,所述第二接线端与第三接线端分别与第N个电容电阻模块的两端相连。
所述壳体上还设有第四接线端,所述第四接线端与所述电容电阻模块相互独立设置。
相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1)相比于现有技术只作定性判定,本发明是一种基于电气强度定量测量的能力验证方法,通过本发明方法,能反应测量单位电气强度测量值的偏移程度,从而更精确地对测量单位的电气强度试验能力进行评价,获得电气强度测量值相比于作定性判定,更有利于探求测量单位测量结果偏移的原因;
2)本发明能力验证方法还包括指定电压测电流的步骤,该步骤主要用于辅助调查测量单位所测得的电流值是否准确,进一步判断是否因电流测量不准确导致测得的电气强度值不准确;
3)本发明方法同时要求测量单位提供测试过程影像资料、相关校验数据和电压频率数据等,测试过程影像资料可以辅助发现设备操作错误,电压频率数据可以辅助发现测量单位的电源频率设定错误,校验数据则有利于察觉测量单位的设备读数偏离问题,所以,相比于现有技术,本发明方法更有利于分析测量单位测量数据偏差的原因;
4)采用本发明方法,其中的能力验证装置可以反复利用,测量单位,也即能力验证参与者可以多次测量,以便进行核对,能力验证机构也可通过修改击穿电流、电压频率指定值等,使装置得以重复利用;并且该方法可对所有装置进行进行均匀性、稳定性检验,以更好的保证装置的品质。
附图说明
图1为本发明能力验证装置优选实施方式的电气原理图,图中R是电阻,C是电容,N为大于1的正整数;
图2为本发明能力验证装置优选实施例的的电路原理图,图中R=510kΩ、C=0.82uF、电容电阻模块组数N=5;
图3为在图2电路基础上的电路仿真图,模拟耐压测试仪在A、B两接线端间施加有效值为1536V、频率50Hz的电压时的效果;
图4为在图2电路基础上的电路仿真图,模拟耐压测试仪在A、B两接线端间施加有效值为1536V、频率60Hz的电压时的效果。
具体实施方式
本发明提供了一种基于电气强度定量测量的电气强度试验能力验证方法,同时还推荐一种可以应用于该方法的能力验证装置。图1示出了本发明推荐的能力验证装置的一种优选实施方式的电路原理图。该能力验证装置包括封闭的壳体和内部电子线路板。壳体(未画出)上设有四个接线端,分别称为A、B、C、D,它们与壳体内部电路的对应关系如图1中标示。图1中的电路布置在所述电子线路板上。上面壳体的正面还贴有1标贴,标贴中标示有装置名称、编号和能力验证机构LOGO。图1中的电路由N组相同的电容电阻模块串联而成。N为大于1的正整数,通常取值在5-10之间,但并非意味N在其他实施例中也不能取2-4。每组电容电阻模块由1个电容与1个电阻并联组成。在电容两端并联电阻,断电后电阻可以消耗掉电容中储存的电荷,以防止人手碰触接线端子时发生触电事故,提升装置的安全性。A、B、D端与电容电阻串联模块的连接关系如图1所示。C端与串联的N组电容电阻模块实质是分离的。它主要用于在电气强度测试装置,通常为耐压测试仪,本身不带电流显示功能的情况下,方便能力验证参与者可以在B、C端或D、C端间串入电流表等电流计量装置。
图1中A、B两接线端间的电压与流过的电流关系为即流过A、B两接线端间的电流将随着A、B两接线端间的电压和频率的增加而线性增加。A、D端电流、电压的关系可照此类推。
下面将结合图1中类型的能力验证装置,对本发明能力验证方法进行详细介绍。并不失一般性,将直接采用耐压测试仪来代表电气强度测试的装置。
电气强度试验能力验证一般由能力验证机构和能力验证参与者共同完成,能力验证机构提供能力验证装置,能力验证参与者按照上面标准操作所述能力验证装置和返回试验数据,能力验证机构再根据收集的所述试验数据对能力验证参与者进行电气强度试验的能力进行评价。
本发明能力验证方法特别之处主要在于,其是一种基于定量测量电气强度的能力验证方法,该方法要求能力验证参与者按照标准设定耐压测试仪的击穿电流设定值,一般为100mA,设定输出电压频率,一般为50或60Hz,然后在规定时间内升高能力验证装置A、B两接线端间或A、C两接线端间(适用于所配耐压测试仪没有电流显示功能的情况,同时要求在其B、C两接线端间串联1个交流电流表)的电压,直到流过耐压测试仪的电流达到击穿电流设定值,以所施加的电压值作为上面能力验证装置的电气强度测量值,并根据标准上报所测得的电压值和其设定的电压频率。
与现有技术的另一个区别之处在于,本发明能力验证方法还要求能力验证参与者在规定时间内按规定频率升高能力验证装置A、D两接线端间或A、C两接线端间(适用于所配耐压测试仪没有电流显示功能的情况,同时要求在其C、D两接线端间串联1个交流电流表)的电压到规定值,并根据标准上报所测得的电流值和具体设定的电压频率。该步骤主要用于判断能力验证参与者所测得的电流值是否准确,进而辅助判断是否因电流测量不准确导致测得的电气强度值不准确。
上面步骤中,升压时间通常设定为10s-15s,试验时间(参数达到设定值后的停留时间)通常设定为10-15s。
在上面能力验证方法中,能力验证装置可重复使用,能力验证参与者若想多次测试,只需稍等几分钟,待装置散热后即可再次测试。其中,电气强度值取多次测试中的最小值。能力验证机构也可通过修改击穿电流、电压频率指定值等,使装置得以重复利用。
上面方法中,电压、电流测量采用不完全一致的电路,避免上面步骤中电压测量值与下面步骤中电压规定值较为接近时,能力验证参与者直接以上面步骤中的击穿电流设定值作为下面步骤的测量结果的现象,使下面步骤能发挥其实际价值。
本发明是一种基于电气强度定量测量的方法,通过本发明方法,能反应能力验证参与者电气强度测量值的偏移程度,从而更精确地对其电气强度试验能力进行评价。
上面步骤中,收集能力验证参与者的频率数据用于核对是否存在电源频率错误的问题。除上面介绍的外,本发明方法还要求能力验证参与者提供试验过程影像资料和耐压测试仪最新的校准证书。测试过程影像资料可以辅助发现设备操作错误,校验数据则有利于察觉测量单位的设备读数偏离问题。所以,相比于现有技术,本发明方法有利于分析测量单位测量数据偏差的原因。
以下通过电气强度理论值计算、电脑仿真和实际测试三种方式对本发明进行进一步分析。
1、电气强度理论值计算
对编号为CVC2019S01的能力验证装置进行电气强度理论值计算,该批次能力验证装置的电路原理图如图2所示,其中R=510kΩ、C=0.82uF、N=5。
对图2的电路图进行电气强度理论值计算,击穿电流设定值I设定为100mA,f为50Hz,A、B端间的电压理论值U通过下式得到:
即CVC2019S01能力验证装置的电气强度理论值为1550V。
I值、f值变化时,通过上面公式即可得到对应的U值。
2、电路仿真
在计算机上对图2的电路进行仿真,如图3所示,在A、B两接线端间施加有效值为1536V、频率50Hz的电压时,达到击穿电流设定值100mA,即计算机仿真得到的电气强度值为1536V。
在CVC2019S01中,电气强度的指定值为1555V,电气强度值在1555V±40V范围内为满意结果,上述计算机仿真结果为1536V与CVC2019S01的指定值1555V接近且在满意结果范围内。
当在计算机上对图2的电路进行如图4所示的仿真,以模拟错误使用电源频率导致得到错误的测试结果,在A、B两接线端间施加有效值为1536V、频率60Hz的电压时,击穿电流值达到121mA,为100mA的1.2倍。即当频率增加到1.2倍时,电流也增加到1.2倍。电气强度测量值偏差时,可根据电流与电压频率的线性关系分析该偏差是否由电源频率设置错误引起。
图4中的电路仿真也说明了错误使用电源频率确实会对测试结果产生影响。电源频率升高将使击穿电流增大。
3、实际测试
由于本发明方法是一种基于定量测量电气强度的能力验证方法,该方法并不追求能力验证装置的真实击穿电流,只是设定一个明显小于其真实击穿电流的电流值作为界限值,并测定对应该界限值的电气强度值。所以本发明方法对能力验证装置不具有破坏性,可对所有装置进行进行均匀性、稳定性检验,以更好的保证装置的品质。
对能力验证装置进行均匀性测试,共80个,进行全检,每个重复测试2次。利用单因子方差分析法(F检验)对装置的最小击穿电压(对应击穿电流设定值的电压两次测量中的较小值)的均匀性进行检验。
能力验证装置电气强度均匀性检验评定数据见表1:
表1电气强度均匀性评定数据
电气强度均匀性分析结果见表2
表2电气强度均匀性分析结果
由于1.42<临界值F0.05(79,80)=1.45,计算的F统计量值小于F临界值,表明在0.05显著性水平时,能力验证样品电气强度分析结果是均匀的。上述80个能力验证装置均匀性测试得到的电气强度测试平均值为1557V,与理论值1550V十分接近,证明本发明中的能力验证装置是适用的。
本发明对实验室提交的校准证书的应用:
从CVC2019S01电气强度试验能力验证计划中结果为不满意的实验室数据看,例如,实验室代码为CVC2019S01-002的实验室,击穿报警电流设定值为100mA,但校准证书为97.52mA,推测这是该实验室最小击穿电压偏低的原因;实验室代码为CVC2019S01-016的实验室,击穿报警电流设定值为100mA,但校准证书为101.7mA,推测这是该实验室电气强度测试结果偏高的原因。所以校准证书可为实验室测试结果的偏离提供依据。
本发明对实验室提交的电流测量值的应用:
假如加在能力验证装置A、D两接线端或A、C两接线端间的电压规定值为1500V,则对应的试验理论电流值为 (公式中1550为电气强度的理论值,5为N的取值,4为N-1的取值,100为电气强度测试中规定的电流值)。查实验室代码为CVC2019S01-020,提交的电流结果为91.0mA,实验室提交的电气强度结果为1305V,可以推测该实验室的耐压测试仪要么电压显示结果偏低,要么电流显示结果偏高,实验室需要进一步检查耐压测试仪的准确性,必要时核查耐压仪的计量准确性。通过后续测试,该实验室在C、D接线端连接高精度电流表的情况下,实验室测试结果与指定值接近,可以确定实验室结果偏离原因为耐压测试仪设备自身电流显示值不精确导致,本发明可为实验室测试结果的偏离提供指导。

Claims (8)

1.一种电气强度试验能力验证方法,其特征在于,包括如下步骤:连接电气强度测试装置与能力验证装置,在规定时间内升高能力验证装置两端的电压,直到流过其的电流达到击穿电流设定值,以施加于所述能力验证装置两端的电压作为该能力验证装置的电气强度测量值,根据所述电气强度测量值判断测量单位通过能力验证与否。
2.根据权利要求1所述的电气强度试验能力验证方法,其特征在于,所述能力验证方法还包括获得指定电压下通过所述能力验证装置的电流值的步骤,且所述电压、电流测量采用不完全一致的电路。
3.根据权利要求1所述的电气强度试验能力验证方法,其特征在于,所述能力验证方法还包括获得测量单位测试过程影像的步骤。
4.根据权利要求1所述的电气强度试验能力验证方法,其特征在于,所述能力验证方法还包括获取测量单位电气强度测量装置最新校验数据的步骤。
5.根据权利要求1所述的电气强度试验能力验证方法,其特征在于,所述能力验证方法还包括获取测量单位施加于所述能力验证装置两端电压的频率的步骤。
6.一种用于权利要求1-5任一项所述方法的能力验证装置,包括壳体,设置在壳体上的第一接线端、第三接线端,以及密封在所述壳体内的验证电路,所述验证电路的两端分别与所述第一、第三接线端相连,其特征在于,所述验证电路由一个电容电阻模块构成或由两个以上的电容电阻模块串联而成,所述电容电阻模块由1个电容与1个电阻并联组成。
7.根据权利要求6所述的能力验证装置,其特征在于,所述验证电路由N个所述电容电阻模块串联而成,N≧2,所述壳体上还设有第二接线端,所述第二接线端与第三接线端分别与第N个电容电阻模块的两端相连。
8.根据权利要求7所述的能力验证装置,其特征在于,所述壳体上还设有第四接线端,所述第四接线端与所述电容电阻模块相互独立设置。
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