Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6099-2:2007 áp dụng cho hệ thống đo hoàn chỉnh và các thành phần của hệ thống được sử dụng để đo điện áp cao và dòng điện trong quá trình thử nghiệm bằng điện áp một chiều, điện áp xoay chiều, điện áp xung sét và xung đóng cắt và cho các thử nghiệm bằng dòng điện xung hoặc phối hợp các loại trên như qui định trong TCVN 6099-1 (IEC 60060-1).
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6099-2 : 2007 KỸ THUẬT THỬ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO - PHẦN 2: HỆ THỐNG ĐO High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems Lời nói đầu TCVN 6099-2 : 2007 thay TCVN 6099-3 : 1996 TCVN 6099-4 :1996; TCVN 6099-2 : 2007 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn IEC 60060-2 : 1994 sửa đổi : 1996; TCVN 6099-2 : 2007 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC/E1 Máy điện khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố KỸ THUẬT THỬ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO - PHẦN 2: HỆ THỐNG ĐO High-voltage test techniques – Part 2: Measuring systems Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống đo hoàn chỉnh thành phần hệ thống sử dụng để đo điện áp cao dòng điện trình thử nghiệm điện áp chiều, điện áp xoay chiều, điện áp xung sét xung đóng cắt cho thử nghiệm dòng điện xung phối hợp loại qui định TCVN 6099-1 (IEC 60060-1) Giới hạn độ không đảm bảo đo qui định tiêu chuẩn áp dụng cho mức thử nghiệm qui định IEC 60071-1 Các nguyên tắc tiêu chuẩn áp dụng cho mức cao độ không đảm bảo đo cao Tiêu chuẩn này: - định nghĩa thuật ngữ sử dụng; - đưa yêu cầu mà hệ thống đo phải thỏa mãn; - mô tả phương pháp công nhận hệ thống đo kiểm tra thành phần hệ thống; - mơ tả qui trình mà qua người sử dụng chứng tỏ hệ thống đo thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu ghi năm ban hành áp dụng nêu Đối với tài liệu không ghi năm ban hành áp dụng nhất, bao gồm sửa đổi Tuy nhiên, bên có thỏa thuận dựa tiêu chuẩn cần nghiên cứu khả áp dụng tài liệu liệt kê TCVN 6099-1 (IEC 60060-1), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao – Phần 1: Định nghĩa chung yêu cầu thử nghiệm IEC 60050 (301, 302, 303):1983, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 301: General terms on measurements in electricity; Chapter 302: Electrical measuring Instruments: Chapter 303: Electronic measuring instruments (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Chương 301: Thuật ngữ chung đo lường điện; Chương 302: Trang thiết bị đo điện; Chương 303: Thiết bị đo lường điện tử) IEC 60050(321) : 1986, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 321: Instrument transformers (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Chương 321: Máy biến áp đo lường) IEC 60051, Direct acting indicating analogue electrical-measuring instruments and their accessories (Thiết bị đo điện tương tự thị tác động trực tiếp phụ kiện) IEC 60052 : 2002, Voltage measurement by means of standard air gaps (Phép đo điện áp khe hở khơng khí tiêu chuẩn) IEC 60071-1 : 2006, Insulation co-ordination - Part 1: Definitions, principles and rules (Phối hợp cách điện - Phần 1: Định nghĩa, nguyên tắc qui tắc) IEC 790 : 1984, Oscilloscopes and peak voltmeters for impulse tests (Máy sóng vơn mét đỉnh dùng cho thử nghiệm xung) IEC 60833 : 1987, Measurement of power-frequency electric fields (Phép đo trường điện tần số công nghiệp) IEC 61083-1 : 2001, Instruments and software used for measurement in high-voltage impulse tests - Part 1: Requirements for instruments (Dụng cụ đo phần mềm dùng cho phép đo thử nghiệm xung điện áp cao - Phần 1: Yêu cầu dụng cụ đo) Định nghĩa ký hiệu Tiêu chuẩn áp dụng định nghĩa 3.1 Hệ thống đo 3.1.1 hệ thống đo (measuring system) tập hợp hoàn chỉnh thiết bị thích hợp để thực phép đo điện áp cao dòng điện xung CHÚ THÍCH 1: Hệ thống đo thường có thành phần sau: thiết bị biến đổi có dây dẫn cần thiết để nối thiết bị với đối tượng thử nghiệm để nối vào mạch dòng điện mối nối đất, hệ thống truyền dẫn để nối đầu nối thiết bị với thiết bị tự ghi thiết bị thị với mạng trở kháng suy giảm, kết cuối thích nghi, thiết bị tự ghi thiết bị thị có đấu nối tới nguồn cấp điện Hệ thống đo bao gồm số số thành phần nêu dựa nguyên tắc không theo qui ước chấp nhận chúng thỏa mãn yêu cầu độ xác qui định tiêu chuẩn Các thành phần gồm nhiều phần tử phần tử, ví dụ, tụ điện điện áp cao chia tụ điện gồm nhiều tụ điện điện áp thấp tụ điện khí CHÚ THÍCH 2: Mơi trường hệ thống đo hoạt động, khe hở khơng khí đến kết cấu mang điện nối đất có mặt trường điện truờng từ ảnh hưởng đáng kể đến độ xác hệ thống đo 3.1.2 hồ sơ tính hệ thống đo (record of performance of a measuring system) hồ sơ chi tiết, người sử dụng lập, mô tả hệ thống có chứng đáp ứng yêu cầu nêu tiêu chuẩn Bằng chứng phải bao gồm kết thử nghiệm tính ban đầu chương trình kết thử nghiệm tính kiểm tra tính 3.1.3 hệ thống đo chấp nhận (approved measuring system) hệ thống đo chứng tỏ phù hợp với nhiều tập hợp yêu cầu đặt tiêu chuẩn thông qua: - thử nghiệm tính ban đầu; - kiểm tra tính thử nghiệm tính tiếp theo; - tập hợp kết thử nghiệm hồ sơ tính Đã huỷ Hệ thống chấp nhận cho cách bố trí điều kiện làm việc nêu hồ sơ tính hệ thống 3.1.4 hệ thống đo chuẩn (reference measuring system) hệ thống đo có đủ độ xác tính ổn định để sử dụng vào việc chấp nhận hệ thống khác cách thực phép đo so sánh đồng thời với loại dạng sóng dãy điện áp dòng điện cụ thể CHÚ THÍCH: Hệ thống đo chuẩn (duy trì theo u cầu tiêu chuẩn này) sử dụng hệ thống đo chấp nhận ngược lại không 3.1.5 thiết bị đo tiêu chuẩn theo IEC (IEC Standard measuring device) thiết bị sử dụng để đo điện áp cao với độ xác qui định (ví dụ sử dụng khe hở cầu khe hở thanh/thanh theo TCVN 6099-1 (IEC 60060-1)) 3.2 Thiết bị biến đổi 3.2.1 thiết bị biến đổi (converting device) thiết bị dùng để biến đổi đại lượng đo thành đại lượng khác, tương thích với dụng cụ ghi thị 3.2.2 phân áp (voltage divider) thiết bị biến đổi gồm nhánh điện áp cao nhánh điện áp thấp cho điện áp đầu vào đặt lên thiết bị hoàn chỉnh điện áp đầu lấy từ nhánh điện áp thấp [IEV 301-0513, sửa đổi] CHÚ THÍCH: Các phần tử hai nhánh thường điện trở tụ điện kết hợp hai thiết bị mô tả theo loại cách bố trí phần tử (ví dụ: điện trở, tụ điện điện trở-tụ điện) 3.2.3 máy biến điện áp (voltage transformer) máy biến áp giảm áp theo nấc dùng cho phép đo tham số điện áp cao xoay chiều [IEV 32103-01, sửa đổi] 3.2.4 trở kháng điện áp cao (high-voltage measuring impedance) thiết bị mang dòng điện tỷ lệ với điện áp đặt 3.2.5 sun đo dòng điện (current-measuring shunt) điện trở qua điện áp tỷ lệ với dòng điện cần đo [IEV 321-06-05, sửa đổi] 3.2.6 thiết bị đo dòng có bù (compensated current-measuring device) thiết bị đo dòng điện có mạch điện bù 3.2.7 máy biến dòng điện (current transformer) máy biến dòng tạo dòng điện đầu tỷ lệ với dòng điện đầu vào [IEV 321-02-01, sửa đổi] CHÚ THÍCH: Cuộn dây Rogowski sử dụng với mạch tích hợp máy biến dòng dải rộng 3.2.8 Đầu đo trường điện (electric-field probe) thiết bị biến đổi dùng để đo biên độ dạng sóng trường điện CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng đầu đo trường điện để đo dạng sóng điện áp sinh trường với điều kiện phép đo không bị ảnh hưởng vầng quang 3.3 hệ thống truyền dẫn (transmission system) tập hợp thiết bị truyền tín hiệu đầu thiết bị biến đổi đến dụng cụ thị và/hoặc dụng cụ ghi CHÚ THÍCH 1: Hệ thống truyền dẫn thường có cáp đồng trục với trở kháng đầu nối, gồm suy giảm thiết bị khác nối thiết bị biến đổi dụng cụ Ví dụ, đường liên kết quang gồm máy phát, cáp quang máy thu khuếch đại liên quan CHÚ THÍCH 2: Hệ thống truyền dẫn nằm phần hoàn toàn thiết bị biến đổi 3.4 dụng cụ thị ghi (indicating or recordìng instrument) thiết bị thiết kế để hiển thị cung cấp hồ sơ giá trị đại lượng đo giá trị liên quan [lEV 301-02-11 12, sửa đổi] 3.5 Hệ số thang đo 3.5.1 hệ số thang đo hệ thống đo (scale factor of a measuring system) hệ số nhân với giá trị số đọc dụng cụ thu giá trị đại lượng đầu vào CHÚ THÍCH 1: Hệ thống đo có nhiều hệ số thang đo, ví dụ, hệ thống có hệ số thang đo khác dải tần dạng sóng khác (xem 3.6.1) CHÚ THÍCH 2: Đối với số hệ thống đo, giá trị đại lượng đầu vào hiển thị trực tiếp (nghĩa hệ số thang đo hệ thống đo một) 3.5.2 hệ số thang đo thiết bị biến đổi (scale factor of a converting device) hệ số nhân với đầu thiết bị biến đổi thu đại lượng đầu vào thiết bị CHÚ THÍCH: Hệ số thang đo thiết bị biến đổi khơng có thứ nguyên (ví dụ, tỷ số phận áp) có thứ ngun (ví dụ, trở kháng tổng trở đo điện áp cao) 3.5.3 hệ số thang đo hệ thống truyền dẫn (scale factor of a transmission system) hệ số nhân với đầu hệ thống truyền dẫn thu đại lượng đầu vào hệ thống 3.5.4 hệ số thang đo dụng cụ ghi thị (scale factor of an indicating or recording instrument) hệ số nhân với số đọc dụng cụ thu đại lượng đầu vào dụng cụ 3.5.5 hệ số thang đo ấn định (assigned scale factor) hệ số thang đo hệ thống đo xác định thử nghiệm tính CHÚ THÍCH: Hệ thống đo có nhiều hệ số thang đo ấn định, ví dụ, hệ thống có nhiều mốc danh nghĩa, mốc có giá trị khác (xem 3.6.1) 3.6 Định nghĩa liên quan đến đáp ứng động hệ thống đo 3.6.1 mốc danh nghĩa τ N (nominal epoch τ N) (phép đo xung, đầu sóng xung) dãy giá trị từ nhỏ (tmin) đến lớn (tmax) tham số thời gian liên quan xung mà hệ thống đo cần công nhận thời gian Tham số thời gian liên quan là: thời gian đầu sóng T1, xung sét tồn sóng xung cắt sóng xung dòng điện thời gian đến thời điểm cắt Tc xung cắt đầu sóng thời gian tới đỉnh Tp xung đóng cắt CHÚ THÍCH 1: Hệ thống đo có một, hai nhiều mốc danh nghĩa cốc dạng sóng khác Ví dụ, hệ thống đo cụ thể cơng nhận: - xung sét tồn sóng có hệ số thang đo ấn định F1 mốc danh nghĩa τ N1 từ T1 = 0,8 µs đến T1 = 1,2 µs - xung sét cắt đầu sóng có hệ số thang đo ấn định F2 mốc danh nghĩa τ N2 từ Tc = 0,5 µs đến Tc = 0,9 µs - xung đóng cắt có hệ số thang đo ấn định F3 mốc danh nghĩa τ N3 từ Tp = 200 µs đến Tp = 300 µs CHÚ THlCH 2: "Xung cắt đầu sóng” dùng để xung cắt có thời gian tới thời điểm cắt nằm dải từ 0,5 µs đến µs phân biệt với "xung cắt sóng’’ có thời gian tới thời điểm cắt lớn µs 3.6.2 đáp tuyến G hệ thống đo (response of a measuring system G) đầu ra, hàm số thời gian tần số, đặt điện áp dòng điện qui định lên đầu vào hệ thống 3.6.3 đáp tuyến biên độ/tần số G(f) (amplitude/frequency response G(f)) tỷ số đầu đầu vào hệ thống đo hàm số tần số f, đầu vào sóng hình sin (xem hình 1) 3.6.4 đáp tuyến bậc thang G(t) (step response G(t)) đầu hệ thống đo hàm số thời gian, đầu vào hàm bậc thang 3.7 Tham số đáp tuyến 3.7.1 tham số đáp tuyến (response parameters) tham số rút từ đáp tuyến biên độ/tần số đo đáp tuyến bậc thang đo cách áp dụng qui trình qui định 3.7.2 tần số giới hạn f1 f2 (limit frequencies f1 and f2) giới hạn giới hạn dải mà phạm vi đáp tuyến biên độ/tần số gần không đổi Các giới hạn có trường hợp đáp tuyến lần sai lệch ± dB so với giá trị khơng đổi (xem hình 1) 3.7.3 mức chuẩn lR (reference level lR) (chỉ riêng phép đo xung) giá trị trung bình đáp tuyến bậc thang lấy từ mốc danh nghĩa (xem hình 2) CHÚ THÍCH: Hệ thống đo có nhiều mức chuẩn, ví dụ, hệ thống có hệ số thang đo khác dạng sóng khác (xem 3.6.1 hình 2) 3.7.4 điểm gốc giả định O1 đáp tuyến bậc thang (virtual origin of a step response O1) điểm giao với trục thời gian đường thẳng vẽ tiếp tuyến với phần dốc đầu sóng đáp tuyến bậc thang Trong trường hợp đáp tuyến có dao động đầu sóng, qua dao động vẽ đường cong trung bình sử dụng để xác định đường tiếp tuyến Bỏ qua méo ban đầu vẽ đường tiếp tuyến (xem hình 3a) CHÚ THÍCH 1: Tất giá trị thời gian đo từ điểm gốc giả định O1 CHÚ THÍCH 2: Đối với đáp tuyến trơn đường cong trơn vẽ qua dao động, phần dốc xuất gần điểm bắt đầu đáp tuyến 3.7.5 đáp tuyến bậc thang chuẩn hóa g(t) (normalized step response g(t)) đáp tuyến bậc thang chuẩn hóa cho mức chuẩn CHÚ THÍCH: Hệ thống đo có đáp tuyến bậc thang chuẩn hóa cho mức chuẩn 3.7.6 tích phân đáp tuyến bậc thang T(t) (step response integral T(t)) tích phân từ O1 đến t trừ đáp tuyến bậc thang chuẩn hoá g(t), với phần đầu g(t) thay đường thẳng vẽ để xác định O1 (xem 3.7.4) 3.7.7 thời gian đáp ứng thực nghiệm TN (experimental response time TN) giá trị tích phân đáp tuyến bậc thang tmax (xem 3.6.1): TN = T(tmax) 3.7.8 thời gian đáp ứng phần Tα (partial response time Tα) giá trị lớn tích phân đáp tuyến bậc thang (xem hình 3b) CHÚ THÍCH: Thơng thường, Tα = T(t1) t1 thời gian g(t) lần đạt đến biên độ 3.7.9 thời gian đáp ứng dư TR(ti) (residual response time TR(ti)) thời gian đáp tuyến thực nghiệm trừ giá trị tích phân đáp tuyến bậc thang thời gian ti cụ thể ti < tmax TR(ti) = TN – T(ti) 3.7.10 vượt β (overshoot β) lượng mà giá trị lớn đáp tuyến bậc thang chuẩn hoá g(t) vượt đơn vị 3.7.11 thời gian méo ban đầu To (initial distortion time To) vùng giới hạn đường thẳng “không”, đáp tuyến bậc thang chuẩn hoá g(t) đường thẳng dùng để xác định O1 (xem hình 3a) 3.7.12 thời gian xuống ts (setting time ts) thời gian ngắn đạt đến thời gian đáp ứng dư TR(t) trì nhỏ % t: |TN – T(t)| < 0,02 ts tất giá trị t giai đoạn từ ts đến tmax (xem hình 3b) 3.7.13 thời gian tương đương TE (equivalent time TE) thông số thời gian dạng sóng hiệu chuẩn mà: - điện chiều TE 100 ms (tùy ý), - điện xoay chiều TE phần tư thời gian, - xung TE thời gian tới đỉnh Tp (đối với xung sét, sử dụng định nghĩa Tp dùng cho xung đóng cắt) 3.8 độ khơng đảm bảo tổng e (overall uncertainty e) ước lượng đặc trưng cho dãy giá trị quanh kết phép đo mà giá trị thực đại lượng đo nằm phạm vi đó; kết hợp nhiều độ khơng đảm bảo đo riêng rẽ có mặt nhiều đại lượng gây ảnh hưởng CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn giả định hầu hết nguồn khơng đảm bảo đo coi có tính ngẫu nhiên coi độc lập; ước lượng ưu tiên độ không đảm bảo đo tổng e là: e ei biểu diễn mức độ tin cậy 3.9 Giá trị danh định 3.9.1 điện áp đo danh định dòng điện đo danh định (rated measuring voltage or rated measuring current) mức lớn điện áp dòng điện có tần số dạng sóng qui định, sử dụng hệ thống đo phạm vi giới hạn độ không đảm bảo đo nêu tiêu chuẩn 3.9.2 dãy điện áp dòng điện làm việc (operating voltage or current range) dãy điện áp dòng điện có tần số dạng sóng quy định, sử dụng hệ thống đo phạm vi giới hạn độ không đảm bảo đo nêu tiêu chuẩn CHÚ THÍCH: Giới hạn dãy làm việc người sử dụng lựa chọn kiểm tra thử nghiệm tính qui định tiêu chuẩn 3.9.3 thời gian làm việc (đối với diện áp chiều xoay chiều) (operating time (for direct or alternating voltages)) thời gian vận hành hệ thống đo điện áp đo danh định hệ thống phạm vi giới hạn độ không đảm bảo đo nêu tiêu chuẩn 3.9.4 tốc độ đặt lớn (đối với xung) (maximum rate of application (for impulses)) tốc độ đặt lớn xung có dạng sóng qui định mà vận hành hệ thống đo phạm vi giới hạn độ không đảm bảo đo nêu tiêu chuẩn điện áp đo danh định dòng điện đo danh định hệ thống thời gian qui định 3.10 Định nghĩa liên quan đến thử nghiệm 3.10.1 thử nghiệm chấp nhận (acceptance test) thử nghiệm thiết bị hệ thống đo trước chấp nhận để sử dụng Thử nghiệm chấp nhận bao gồm thử nghiệm điển hình (thực thiết bị có thiết kế) thử nghiệm thường xuyên (thực thiết bị) để đánh giá đặc tính riêng, ví dụ, phép đo hệ số nhiệt độ phần tử, thử nghiệm chịu thử, v.v Ngoài ra, thử nghiệm chấp nhận hệ thống đo bao gồm thử nghiệm tính 3.10.2 thử nghiệm tính (performance test) thử nghiệm hệ thống đo hồn chỉnh để mơ tả hệ thống điều kiện làm việc 3.10.3 kiểm tra tính (performance check) qui trình đơn giản để đảm bảo thử nghiệm tính gần hiệu lực 3.10.4 hồ sơ tham chiếu (reference record) (chỉ phép đo xung) hồ sơ lập điều kiện qui định thử nghiệm tính giữ để so sánh với hồ hơ lập thử nghiệm kiểm tra sau điều kiện (xem 9.3.2, 10.3.2 11.3.2) Qui trình hạn định sử dụng hệ thống đo 4.1 Nguyên tắc chung Hệ thống đo công nhận cần phải trải qua thử nghiệm chấp nhận sau thử nghiệm kiểm tra suốt thời gian phục vụ hệ thống Thông thường, cần có: - thử nghiệm chấp nhận thành phần hệ thống (chỉ yêu cầu thực lần), - thử nghiệm tính hệ thống (định kỳ, xem 4.2), - kiểm tra tính hệ thống (định kỳ, xem 4.3) Yêu cầu chủ yếu thiết bị biến đổi, hệ thống truyền dẫn thiết bị đo sử dụng hệ thống đo tính ổn định phạm vi dải điều kiện làm việc qui định cho hệ số thang đo hệ thống đo trì khơng đổi khoảng thời gian dài Hệ số thang đo xác định thử nghiệm tính Cơ sở thử nghiệm phải sử dụng thử nghiệm nêu tiêu chuẩn để xác định lực (các) hệ thống đo Một cách khác, sở thử nghiệm chọn để phòng thử nghiệm quốc gia phòng thử nghiệm hiệu chuẩn cơng nhận thực thử nghiệm tính năng: trường hợp này, thời gian hiệu lực hiệu chuẩn phòng thử nghiệm quốc gia quan công nhận đặt Các quốc gia lựa chọn chấp nhận qui trình cơng nhận để có khả truy tìm nguồn gốc chứng nhận áp dụng tiêu chuẩn phải thỏa mãn yêu cầu nêu phụ lục A Phụ lục A không áp dụng cho nước khơng chọn áp dụng qui trình cơng nhận Bảng tổng hợp thử nghiệm cần tiến hành loại hệ thống đo cho phụ lục F 4.2 Chương trình thử nghiệm tính Để trì chất lượng hệ thống đo, (các) hệ số thang đo ấn định hệ thống phải xác định thử nghiệm tính điều lặp lại định kỳ: khuyến cáo hàng năm cần thực lại thử nghiệm điều trường hợp bất kỳ, năm năm phải thực lại lần Phải thực thử nghiệm tính sau sửa chữa lớn hệ thống đo cần sử dụng bố trí mạch điện vượt xa giới hạn cho trước hồ sơ tính Khi thử nghiệm tính yêu cầu việc kiểm tra tính cho thấy hệ số thang đo ấn định có thay đổi đáng kể, nguyên nhân thay đổi phải nghiên cứu trước thực thử nghiệm tính 4.3 Chương trình kiểm tra tính Kiểm tra tính phải thực khoảng thời gian dựa tính ổn định ghi hệ thống đo thể hồ sơ tính Kiểm tra tính ban đầu phải thực khoảng thời gian ngắn để xác định tính ổn định Kiểm tra tính mơ tả 7.4, 8.4, 9.4, 10.4 11.4 Khơng có phương pháp chuẩn kiểm tra tính độ xác yêu cầu thấp so với yêu cầu thử nghiệm tính năng: người sử dụng đòi hỏi độ xác cao cần lặp lại thử nghiệm tính thường xuyên 4.4 Yêu cầu hồ sơ tính 4.4.1 Nội dung hồ sơ tính Kết tất thử nghiệm kiểm tra với điều kiện thu kết phải lưu hồ sơ tính người sử dụng lập trì Đề cương hồ sơ tính cho 4.4.3, dạng đầy đủ hồ sơ tính khuyến cáo cho phụ lục B (tham khảo), điều B.1 đến B.6 mẫu tối thiểu cho điều B.7 4.4.2 Ngoại lệ Trong trường hợp thiết bị chế tạo trước ngày ban hành tiêu chuẩn này, khơng có sẵn chứng u cầu số thử nghiệm chấp nhận (ví dụ 5.6 5.9) thực thử nghiệm tính (theo điều 6) kiểm tra theo tiêu chuẩn coi thích hợp ban hành trước với điều kiện chứng tỏ hệ số thang đo ổn định Kết kiểm tra trước phải lưu hồ sơ tính Hệ thống đo công nhận gồm nhiều mẫu thiết bị sử dụng đổi lẫn, đề cập hồ sơ tính bao gồm kết hợp với lượng nhân đơi Đặc biệt, thiết bị biến đổi phải lưu riêng hệ thống truyền dẫn trang thiết bị lưu chung cho dãy chiều dài cáp công cụ tương tự thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn IEC liên quan 4.4.3 Đề cương hồ sơ tính Khuyến cáo mẫu hồ sơ tính sau: Chương A: Mơ tả chung hệ thống đo (xem điều B.2) Chương B: Kết thử nghiệm chấp nhận thiết bị biến đổi, hệ thống truyền dẫn dụng cụ đo (xem điều B.3) Chương C: Kết thử nghiệm thường xuyên hệ thống đo, hoàn thành (xem điều B.4) Chương D: Kết thử nghiệm tính hệ thống đo (xem điều B.5) Chương E: Kết kiểm tra tính hệ thống đo (xem điều B.6) Các chương liên tiếp phân định chữ số thơng thường cần (ví dụ, chương A1 mô tả chung hệ thống, Chương A2 mô tả hệ thống sau có thay đổi đáng kể đầu tiên, v.v , Chương D1 thử nghiệm tính ban đầu hệ thống, Chương D2 thử nghiệm thứ hai, v.v Chương B Chương C không cần thiết phải lặp lại) Thông tin chi tiết xem phụ lục B Hệ số thang đo ấn định cần sử dụng phải hệ số xác định thử nghiệm tính phải điền vào cuối Chương D 4.5 Điều kiện làm việc Hệ thống đo công nhận điện áp phải nối trực tiếp với đầu nối đối tượng thử nghiệm Việc ghép ký sinh mạch thử nghiệm mạch đo cần giảm thiểu Hệ thống đo cơng nhận dòng điện phải mắc nối tiếp với đối tượng thử nghiệm Hệ thống đo công nhận thường thiết kế để làm việc phạm vi giới hạn độ không đảm bảo đo yêu cầu điều kiện khô khơng có nhiễm bẩn Nếu khơng có qui định khác, hệ thống đo dùng cho điện áp chiều xoay chiều phải thiết kế để làm việc liên tục Nếu khơng có qui định khác, tốc độ đặt lớn hệ thống đo dùng cho xung phải hai lần đặt phút Thử nghiệm chấp nhận thành phần hệ thống đo công nhận 5.1 Khả áp dụng Các thử nghiệm mô tả điều cần thiết thành phần hệ thống đo Tuy Thử nghiệm tính tuyến tính - - - - Tính ổn định ngắn hạn - - - - 5.5 5.5 5.5 5.5 11.2 11.2 11.2 11.2 5.6 5.6 5.6 5.6 11.2 11.2 11.2 11.2 Ảnh hưởng khoảng cách gần - 5.7 (nếu có yêu cầu) - - Đáp ứng động3) - 5.8, 11.2 (nếu có yêu cầu) 5.8 5.8 11.2 11.2 Thử nghiệm nhiễu - - 6.4 (tích cực) - Thử nghiệm chịu thử4) - - - - Tính ổn định dài hạn Ảnh hưởng nhiệt độ Tỷ lệ lặp lại thử nghiệm 5.3 - - - - 5.4 5.4 5.4 11.2 11.2 11.2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11.2.1 5.9 11.2 Từ liệu thử nghiệm đơn nguyên mẫu Một lần 1) Không phải cáp 2) Dụng cụ đo phải phù hợp với tiêu chuẩn liên quan phải kiểm tra 3) Đáp tuyến bậc thang đáp tuyến biên độ/tần số 6.3 11.3 6.4 11.3 - 11.4.2 - Một lần/một năm Tùy thuộc vào (khuyến thông lệ cáo) Thử nghiệm chịu khô Thử nghiệm ẩm thử nghiệm nhiễm bẩn có u cầu (thử nghiệm điển hình) 4) Một lần năm lần năm năm; sau lần sửa chữa, thử nghiệm loại bỏ khơng có hồ sơ tính kết kiểm tra tính khơng phải giá trị qui định hồ sơ tính 5) Phụ lục G (tham khảo) Khu vực cần ý đặc biệt G.1 Phép đo hệ số thang đo chia (xem 5.2) Tỷ số chia xác định cách đo trở kháng nhánh điện áp cao điện áp thấp riêng rẽ Sau đó, tỷ số có cách chia tổng trở kháng cho trở kháng nhánh điện áp thấp Một phương pháp khác để chọn lựa đặt điện áp vào chia đo đồng thời điện áp vào điện áp Tỷ số xác định cách chia điện áp vào cho điện áp Đối với chia điện trở, điện trở nhánh điện áp cao điện áp thấp thường đo với điện áp thấp chiều phương pháp cầu Wheatstone ơmmét với điều kiện ơmmét có đủ độ xác Tỷ số chia kiểu tụ điện bị ảnh hưởng điện dung tạp tán, vậy, cần xác định tỷ số chúng nhánh điện áp cao đặt vị trí bình thường trình thử nghiệm Đối với chia tụ điện điện trở/tụ điện mắc nối tiếp, điện dung nhánh điện áp cao đo phương pháp cầu Schering tỷ số biến áp-nhánh cầu Khơng nên sử dụng cầu RLC mục đích chung điện áp thấp dây dẫn điện dung tạp tán có phép đo kết bị sai lệch Đối với chia điện trở/tụ điện mắc song song, đo điện trở điện dung nhánh điện áp cao cách tạm thời tháo điện trở khỏi nhánh điện áp cao đo điện dung nhánh lại dùng phương pháp mô tả Điện trở nhánh điện áp cao đo vị trí điện trở tạm thời tháo khỏi nhánh tụ điện Tỷ số điện trở điện dung hai nhánh chia phải Nếu tháo điện trở khỏi nhánh điện áp cao xác định tỷ số cách đo tỷ số nhánh có điện trở với điện áp chiều sau kiểm tra đáp ứng chia hồn chỉnh với sóng vng Thời gian tăng sóng vng phải cho đáp ứng chia không dao động Dạng sóng vào phải khơng có dấu hiệu vượt q Phương pháp khơng xác phương pháp nêu G.2 Đầu đo suy giảm bên ngồi Cần có phòng ngừa đặc biệt để tránh thay đổi không chủ ý sử dụng đầu đo dao động với phân áp để làm giảm tín hiệu đến mức thích hợp ghi số máy sóng Cần phải điều chỉnh xác việc bù đầu đo trước đo Tiến hành bù cách đặt tín hiệu điện áp dạng sóng vng điều chỉnh phần tử điều chỉnh mạch đầu đo mạch suy giảm quan sát tín hiệu từ đầu đo hình máy sóng Cần ý phát sóng vng lắp hầu hết máy sóng khơng có thời gian tăng đủ nhanh mức đỉnh đủ dài để bù sử dụng đầu đo để đo xung sét tiêu chuẩn Vì vậy, nên sử dụng máy phát tín hiệu bên ngồi có thời gian tăng nhỏ 0,1 µs có mức đỉnh có thời gian tồn ms Nếu sử dụng đầu đo để xác định đáp tuyến bậc thang hệ thống đo thời gian tăng sóng vng phải nhỏ ns G.3 Hệ số thang đo đầu đo Hệ số thang đo số đầu đo sóng khơng thể xác định từ phép đo trở kháng; trường hợp xác định hệ số thang đo cách đặt điện áp vào đầu đo đo cách xác vơnmét bên ngồi đo điện áp máy sóng (hiệu chỉnh theo tiêu chuẩn IEC liên quan) Việc bù đầu đo phải điều chỉnh để có đáp ứng tối ưu trước đo Có thể sử dụng máy phát bậc mức chiều trước đặt tín hiệu bậc thang tín hiệu đầu vào cần đo Cách khác, sử dụng tín hiệu xoay chiều với điều kiện tần số nằm khả đo vơnmét bên ngồi Một phương pháp khác sử dụng máy phát xung chuẩn (IEC 610831) miễn có đủ độ xác Sử dụng phương pháp tín hiệu đầu đo cần phù hợp với vơnmét bên hiệu chỉnh xung phải đáp ứng phạm vi % Khi sử dụng hai đầu đo giống phép đo so sánh, tiến hành kiểm tra có hiệu cách nối hai đầu đo với tín hiệu vào giống Các dạng sóng có được sai khác phạm vi 0,5 % phép đo biên độ % phép đo thông số thời gian G.4 Sử dụng mức thích hợp Để đạt đến độ xác yêu cầu trình đo xung hệ số thang đo hệ thống đo cần điều chỉnh cho độ lệch tín hiệu chiếm hầu hết hình Ở ghi kỹ thuật số 8-bit, việc dẫn đến độ không đảm bảo đo biên độ xấp xỉ 0,5 % Nếu điều chỉnh độ lệch tín hiệu chiếm nửa hình độ khơng đảm bảo đo tăng lên % độ lệch nhỏ độ khơng đảm bảo đo lớn Độ khơng đảm bảo đo giảm sử dụng ghi số 10-bit 12-bit, với điều kiện tốc độ lấy mẫu đủ nhanh để đo thời gian đầu xung sét tiêu chuẩn Yêu cầu tốc độ lấy mẫu nhỏ 60 triệu mẫu giây (thời gian lấy mẫu = 17 ns) để đo xung sét nhanh Bộ ghi số máy sóng có suy giảm bên cần kiểm tra độ xác, tốt máy phát xung tiêu chuẩn Khi sử dụng hai kênh phép đo so sánh, việc kiểm tra mô tả cho đầu đo cần phải dùng cho kênh sử dụng Dạng sóng đo được sai khác phạm vi 0,5 % phép đo biên độ % phép đo thơng số thời gian G.5 Độ xác phép đo thời gian Đồng hồ bên ghi số đại thường có đủ độ xác ổn định để bỏ qua sai lệch từ nguồn Tuy nhiên, cần (và đủ) chứng tỏ dụng cụ phù hợp với yêu cầu IEC 61083-1 Phụ lục H (tham khảo) Qui trình đánh giá độ không đảm bảo đo phép đo điện áp cao H.1 Giới thiệu Tiêu chuẩn nêu yêu cầu dùng cho hệ thống đo công nhận sử dụng cho phép đo điện áp cao giới hạn độ không đảm bảo đo cho tiêu chuẩn nêu yêu cầu qui định liên quan cần đưa vào hồ sơ tính Phụ lục nêu qui trình đánh giá độ không đảm bảo đo tổng mức tin cậy cho trước Phụ lục nêu qui tắc làm tròn giá trị đo đánh giá độ không đảm bảo đo H.2 Nguyên tắc chung Độ không đảm bảo đo là: - giới hạn (± U) dãy giá trị mà giá trị thực phép đo nằm liên quan đến kết ghi được, - xác suất để giá trị thực nằm giới hạn này; xác suất thể mức tin cậy Một ví dụ phép đo có độ khơng đảm bảo đo là: 040 kV ± 20 kV (mức tin cậy ước tính khơng nhỏ 95 %) Tất phép đo khơng thực hồn hảo Hệ thống đo bị ảnh hưởng đại lượng thay đổi (ví dụ nhiệt độ, kết cấu nối đất kết cấu có điện gần, nhiễu, v.v ) Nói chung, dễ nhận thấy lặp lại phép đo vài lần kết nằm khoảng rộng (khoảng nhỏ đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn này) Khi lặp lại phép đo nhiều lần, hầu hết kết gần giá trị trung tâm giá trị trung tâm có xu hướng khơng đổi tăng số lần đo Nhiều thử nghiệm điện áp cao cho phép có phép đo Các thử nghiệm khác yêu cầu vài phép đo, ví dụ điều tiêu chuẩn đòi hỏi 10 phép đo Một phép đo cho giá trị phạm vi phân bố có nhiều khả Chênh lệch có giá trị (hoặc giá trị trung bình số phép đo) trung bình phân bố tất giá trị có tạo độ khơng đảm bảo đo ngẫu nhiên Phụ lục nêu qui trình giải số lần lặp lại phép đo Ở hầu hết phép đo, độ không đảm bảo đo tổng kết việc kết hợp số thành phần chia làm hai loại theo phương pháp đánh giá giá trị số chúng [1] H.2.1 Các yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống (Kiểu B [1]) Các yếu tố góp phần vào độ không đảm bảo đo hệ thống thành phần khơng theo đánh giá thống kê mà ước tính theo phương pháp khác Ví dụ như: - độ không đảm bảo đo việc hiệu chuẩn hệ thống đo (hoặc thành phần nó), qui định chứng hiệu chuẩn; - trôi giá trị hệ số thang đo hệ thống đo (ví dụ: già hoá); - sử dụng hệ thống đo điều kiện khơng đổi khác điều kiện hiệu chuẩn (ví dụ nhiệt độ khác nhau); - độ phân giải dụng cụ Khi hệ thống đo (hoặc thành phần hệ thống) hiệu chuẩn sau sử dụng thử nghiệm, độ không đảm bảo đo việc hiệu chuẩn xem độ khơng đảm bảo đo thành phần có hệ thống đánh giá độ không đảm bảo đo kết thử nghiệm H.2.1.1 Các yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống (hình chữ nhật) Giả thiết yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống có phân bố theo hình chữ nhật, nghĩa là, giá trị đo giới hạn ước tính (± a, a giá trị nửa dãy) giả thiết có xác suất Độ lệch tiêu chuẩn phân bố chữ nhật là; Khi kết hợp số (n) yếu tố góp phần khơng tương quan với (hình chữ nhật) [2] thì: a) độ lệch tiêu chuẩn là: a1 đến an giá trị nửa dãy độ không đảm bảo đo thành phần: b) có đủ số lượng yếu tố quan trọng phân bố xấp xỉ Gauxơ H.2.1.2 Các yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống (Gauxơ) Giả thiết yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống có phân bố Gauxơ Khi kết hợp số lượng yếu tố góp phần khơng tương quan (Gauxơ) tính bậc hai tổng bình phương sai lệch tiêu chuẩn (ssg) H.2.2 Kết hợp yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống Sai lệch tiêu chuẩn tất yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống là; H.2.3 Các yếu tố góp phần ngẫu nhiên (Kiểu A [1]) Các yếu tố góp phần ngẫu nhiên giá trị lấy theo thống kê từ phép đo lặp lại và, giá trị ngẫu nhiên, thường nhận thấy cách đo có xu hướng theo phân bố Gauxơ Từng yếu tố góp phần ngẫu nhiên đặc trưng sai lệch tiêu chuẩn theo thực nghiệm (s r) mẫu Chữ số bên dấu ngoặc vuông đề cập đến tài liệu tham khảo H.7 giá trị đo (xem công thức (H.11) H.3.3.1) H.2.4 Tương quan yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo Không nên bỏ qua mối tương quan đại lượng đo tồn lớn Nếu cần đánh giá thực nghiệm mối tương quan cách thay đổi đại lượng có tương quan Trong nhiều trường hợp, đại lượng đo độc lập đủ để giả thiết đại lượng ảnh hưởng không tương quan Nếu xác định bỏ qua xác định thực nghiệm mối tương quan đại lượng đo cần áp dụng qui trình ISO TAG 4, mục 5.1 [1] H.3 Độ không đảm bảo đo tổng H.3.1 Kết hợp yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo Độ không đảm bảo đo phân bố Gauxơ cho bởi: U = ks (mức tin cậy ước tính P %) (H.4) k hệ số phân bố chuẩn (hệ số phủ [1]) cho dòng cuối bảng H.1, n → ∞; P cho dòng bảng H.1 Nếu khơng có qui định khác thường đánh giá độ khơng đảm bảo đo mức tin cậy 95 % lấy giá trị làm tròn k = [1] Để kết hợp yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo, qui trình phụ lục yêu cầu các yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo hệ thống ngẫu nhiên hệ thống đo tính riêng rẽ Sai lệch độ khơng đảm bảo đo tổng U dựa bậc hai tổng bình phương yếu tố góp phần vào độ khơng đảm bảo đo có hệ thống độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên: Us Ur tính mức tin cậy lấy theo H.3.2 H.3.3 H.3.2 Ước tính độ khơng đảm bảo đo có hệ thống Cơng thức độ khơng đảm bảo đo có hệ thống Us là: (từ công thức (H.3) công thức (H.4)) Nếu đưa độ không đảm bảo đo hiệu chuẩn mà khơng mức tin cậy coi có phân bố chữ nhật với giá trị nửa dãy với độ không đảm bảo đo số hạng công thức (H.2) Khi cho độ không đảm bảo đo với mức tin cậy giá trị cần giả thiết có phân bố Gauxơ Vì vậy, độ khơng đảm bảo đo hiệu chuẩn cho mức tin cậy 95 % khuyến cáo chung giá trị 2s (tức k = 2), và: Cụ thể, trường hợp có hiệu chuẩn cho hệ thống đo hồn chỉnh cơng thức (H.6) trở thành: a1 đến an giá trị nửa dãy Dạng tổng quát công thức (H.6) là: U1 đến Um yếu tố góp phần hiệu chuẩn cho mức tin cậy qui định; k1 đến kn, hệ số phân bố chuẩn tương ứng CHÚ THÍCH: Nếu có yếu tố góp phần khác tính sở giả thiết phân bố Gauxơ yếu tố số hạng (U m/km)2 công thức (H.9) H.3.3 Ước tính độ khơng đảm bảo đo ngẫu nhiên Tất phép đo, lặp lại vài lần điều kiện nhau, cho khoảng giá trị đo (với điều kiện đủ độ phân giải) vậy, có độ khơng đảm bảo đo tính giá trị có Giá trị trung bình phép đo lặp lại có độ khơng đảm bảo đo giảm (theo bậc hai n) số lượng phép đo (n) tăng H.3.3.1 Ur có từ số lần đo (ví dụ: 10 lần yêu cầu điều tiêu chuẩn này) Khi Ur độ không đảm bảo đo giá trị trung bình, xm, số giá trị (n) Ur cho bởi: t hệ số Student t, lấy từ bảng H.1 dạng số lượng mẫu (n), P mức tin cậy yêu cầu, và: n số lần đo; xi giá trị đo i = đến n; xm trung bình giá trị đo Bảng H.1 - Phân bố Student t Các giá trị t mức tin cậy quy định P % hàm số lần đo n P% 68,3 90,0 95,0 99,7 1,84 6,31 12,7 - 1,32 2,92 4,30 - n 1,20 2,35 3,18 9,22 1,14 2,13 2,78 6,62 1,11 2,02 2,57 5,51 1,09 1,94 2,45 4,90 1,08 1,89 2,36 4,53 1,07 1,86 2,31 4,28 10 1,06 1,83 2,26 4,09 20 1,03 1,73 2,09 3,45 ∞ 1,00 1,65 1,96 2) 3,00 1) 1) Khi n → ∞, t → k 2) Với P = 95 %, k làm tròn [1 ] CHÚ THÍCH: Trong thống kê, n-1 gọi số bậc tự phân bố H.3.3.2 Ur có từ số lượng lớn lần đo (n >> 10) Ở mức tin cậy thích hợp 95 % mẫu có số lần đo n >> 10, t cơng thức (H.10) thay k Khi đó, độ khơng đảm bảo đo trung bình, xm, mẫu trở thành: H.3.3.3 Ur có từ số lượng lớn lần đo thiết lập từ trước Nếu giá trị sr thiết lập từ số lượng lớn lần đo (ví dụ n1 ≥ 20 mức tin cậy 95 %) với hệ thống đo khơng có thay đổi đáng kể độ khơng đảm bảo đo lần đo (hay lặp lại) là: n2 = (hoặc 2, v.v ) n2