Методика поверки «ГСИ. ДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДН» (МП 030.М12-16)

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора

Государственная система обеспечения единства измерений

ДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДН

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ МП030.М12-16

Главнь ФГУП «В

С.Н. Негода

метролог ИОФИ»

«0Z> О g______2016г.

Москва 2016 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на «Делитель импульсного напряжения высоковольтный ДН», зав. № 01022016 (далее по тексту - делитель) производства Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»), Россия, и устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок.

• 1.2 Интервал между поверками - 1 год.

2.1 При проведении первичной и периодической поверок должны быть выполнены следующие операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

• 2.2 Метрологические характеристики делителя при проведении первичной и периодической поверок в соответствии с таблицей 1, определяются совместно с шунтом измерительным ШИ, зав.№01 из состава комплекта специализированных средств измерений импульсов тока, который используется в качестве нижнего (выходного) плеча делителя.

• 2.3 При получении отрицательных результатов при проведении любой операции поверка прекращается.

• 2.4 Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

• 2.5 Метрологические характеристики по таблице 1 допускается определять не в полном объеме, при этом поверка проводится по сокращенной программе. Объем поверочных работ определяется совместным решением (или по договоренности) между заказчиком и исполнителем проведения работ.

• 3.1 При проведении первичной и периодической поверок должны быть использова

ны следующие средства, указанные в таблице 2. Таблица 2

• 3.2 Допускается применение других средств поверки, не приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.

• 3.3 Средства измерений, указанные в таблице 2, должны быть поверены и аттестованы в установленном порядке.

• 4.1 К работе с делителем допускаются лица, изучившие настоящую методику поверки и руководства по эксплуатации, имеющие удостоверение квалификационной группы на право работы с электроустановками напряжением свыше 1000 В в соответствии с правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н.

• 5.1 Перед началом поверки необходимо изучить руководство по эксплуатации делителя и настоящую методику поверки.

• 5.2 При проведении поверки следует соблюдать требования, установленные правилами по охране труда и эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н. Оборудование, применяемое при испытаниях, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91. Воздух рабочей зоны должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 при температуре помещения, соответствующей условиям испытаний для легких физических работ.

• 5.3 Система электрического питания приборов должна быть защищена от колебаний и пиков сетевого напряжения, искровые генераторы не должны устанавливаться вблизи приборов.

• 5.4 При выполнении измерений должны соблюдаться требования, указанные в «Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором, а также требования руководства по эксплуатации делителя.

• 5.5 Помещение, в котором проводится поверка, должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

6 УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

6.1 При проведении поверки соблюдают следующие условия:

• 6.2 Помещение, где проводится поверка, должно быть чистым и сухим, свободным от пыли, паров кислот и щелочей.

• 6.3 В помещении, где проводится поверка, должны отсутствовать механические вибрации и посторонние источники излучения, а также мощные постоянные и переменные электрические и магнитные поля.

• 7.1 Проверьте наличие средств поверки по таблице 2, укомплектованность их документацией и необходимыми элементами соединений.

• 7.2 Используемые средства поверки разместите, заземлите и соедините в соответствии с требованиями их технической документации.

• 7.3 Подготовку, соединение, включение и прогрев поверяемого средства и средств поверки, регистрацию показаний и другие работы по поверке произведите в соответствии с документацией на указанные средства.

• 8 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 8.1.1 Проверяют комплектность делителя в соответствии с его руководством по эксплуатации КВФШ.411136.003 РЭ.

Комплектность комплекта должна соответствовать таблице 3.

Таблица 3

• 8.1.2 Проверяют делитель на отсутствие механических повреждений и ослаблений элементов конструкции, на соответствие расположения надписей и обозначений руководства по эксплуатации КВФШ.411136.003 РЭ.

• 8.1.3 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если не обнаружены несоответствия комплектности, механические повреждения, ослабления элементов конструкции, неисправности разъемов.

• 8.2.1 При опробовании делителя оценивают отклонение значения коэффициента преобразования от паспортного значения с целью выявления внутренних скрытых дефектов (нарушение целостности сборки), возникших при транспортировании или эксплуатации, препятствующих дальнейшей эксплуатации изделия.

• 8.2.2 Подключают высоковольтный выход генератора импульсов высокого напряжения экспоненциальной формы с источником питания Г-1 из состава ГПСЭ ГЭТ 148-2013 к входному верхнему резистивному элементу делителя (см. рисунок 1), а к нижнему выходному резистору подсоединяют низкоомную омическую нагрузку (или шунт измерительный ШИ, зав.№01 из состава комплекта специализированных средств измерений импульсов тока). Выход шунта с помощью 50-омного коаксиального радиочастотного кабеля длиной 1,8 м из его комплекта подключают к входу измерительного осциллографа Tektronix TDS 784D с установленным входным сопротивлением 50 Ом. Земляной электрод шунта ШИ располагают на плоскости заземления (металлическом листе) с размерами не менее 0,5><0,5 м.

  

  Рисунок 1 - Схема определения метрологических характеристик делителя ДН

• 8.2.3 Устанавливают (с точностью ± 10 %) амплитуду U_reH.r-i импульсов напряжения на выходе генератора высоковольтных импульсов Г-1 равной 20 кВ. Воспроизводят импульсы напряжения на выходе генератора Г-1, регистрируют с помощью осциллографа Tektronix TDS 784D импульсы на выходе нагрузки (шунта ШИ) и определяют среднее значение амплитуды напряжения ищи.имп.ср.

• 8.2.4 По формуле (1) вычисляют значение коэффициента преобразования делителя:

Кпр.ДН ~ Uген. Г-1 / Uujpj u^n cp                                   (1)

• 8.2.5 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если вычисленное значение коэффициента преобразования отличается от указанного в паспорте значения не более чем на± 10 %.

• 8.3 Определение метрологических характеристик

• 8.3.1.1 Проводят работы по п.п. 8.2.2 - 8.2.3, воспроизводят импульсы напряжения на выходе генератора Г-1 и обеспечивают регистрацию импульсов на выходе нагрузки (шунта ШИ).

По полученной осциллограмме при помощи маркеров осциллографа на вершине импульса измеряют две величины: И_тах - соответствующую максимальному значению амплитуды и И_т|п - соответствующую минимальному значению амплитуды (см. рисунок 2).

Описанные измерения производят п = 10 раз и по формулам (2) вычисляют средние арифметические значения И_тахи Г_т!п: где kmax i - z-e измерение напряжения К_тах>

Tmin i - z-e измерение напряжения K_mj_n

Значение коэффициента преобразования делителя определяют по формуле (3):

2-U

ген.Г-\

Рисунок 2 - Эпюра напряжения на выходе делителя (шунта ШИ) при определении коэффициента преобразования

Далее вычисляют средние квадратические отклонения (CKO) S(F_max) и S(V_min) измерений максимального И_тах и минимального К_т(_П значений напряжения на выходе шунта по формуле (4):

п(п -1)

п(п -1)

Из полученных значений {S(K_max) и S(K_min)} выбирают максимальное и принимают это значение в качестве оценки СКО для S(K_np).

Доверительные границы случайной погрешности результата измерений коэффициента преобразования делителя (совместно с шунтом ШИ, без учета знака) при доверительной вероятности Р = 0,95 и п = 10 находят по формуле (5):

^=2,262 Sfc,)-^-,

max/ min

где F_max/rain - соответствующее среднее значение, относящееся к выбранному в качестве максимальной величины S( И_тах) или S( И_т1П).

• 8.3.1.2 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если вычисленное значение коэффициента преобразования составляет: 6,3-10'⁵ ± 10 % В/В.

• 8.3.2.1 Доверительные границы случайной составляющей погрешности измерений коэффициента преобразования в предположении о нормальном распределении результатов измерений входящих величин при доверительной вероятности P=Q,95 и числе измерений п = 10 принимают равными значению, полученному в п.8.3.1.

• 8.3.2.2 Доверительные границы неисключенной систематической составляющей погрешности измерений коэффициента преобразования при доверительной вероятности Р=0,95 и поправочном коэффициенте к = 1,1 определяют по формуле (6):

©  = 1Г/©² +©²  +©²

'^JKnp           ⁺ ^Гтах ^{+ U}Kmin ’                              (₆)

где ©г-1 - 5,0 % - относительная погрешность воспроизведения амплитуды импульсы напряжения на выходе генератора Г-1 из состава ГЭТ 148-2013;

®vmax = 1,0 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix TDS 784D при определении максимальной амплитуды И_тах импульсов напряжения на выходе нагрузки (шунта ШИ);

®vmin= 1,0 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix TDS 784D при определении минимальной амплитуды Г_тт импульсов напряжения на выходе нагрузки (шунта ШИ);

• 8.3.2.3 Доверительные границы погрешности измерений коэффициента преобразования вычисляют по полученным значениям случайной и неисключенной систематической погрешности в соответствии с ГОСТ 8.736-2011 «ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения» по формуле (7):

&Кпр K'Se,

где К - коэффициент, зависящий от соотношения случайной составляющей погрешности и НСП,

Sx - суммарное среднее квадратическое отклонение измерения коэффициента преобразования, определяемое по формуле (8):

Si = IJ-JSe² + Ж,„Г ,

где S_@ - CKO НСП измерений коэффициента преобразования, вычисляемое по формуле (9):

(9)

Коэффициент К вычисляют по формуле (10):

^БКпр ⁺ ®Кпр

S(K_np) +S_Q

• 8.3.2.4 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если полученное значение погрешности коэффициента преобразования не превышает ± 10 %.

• 8.3.3.1 Проводят работы по п.8.2.2 и устанавливают (с точностью ± 5 %) на выходе высоковольтного генератора импульсов высокого напряжения Г-1 из состава ГПСЭ ГЭТ 148-2013 амплитуду и_ген.мин импульсов напряжения равной 1 кВ, соответствующую нижней границе рабочего диапазона делителя. Десятикратно воспроизводят импульсы напряжения на выходе генератора Г-1 с длительностью фронта между уровнями 0,1-0,9 от амплитуды порядка 10 нс и постоянной времени спада импульсов по уровню 0,37 от амплитуды порядка 150 мкс и визуально контролируют наличие электрических пробоев по высоковольтным частям установки и пробоев на «землю». Проводят регистрацию импульсов напряжения с помощью осциллографа Tektronix TDS 784D на выходе нагрузки (шунта ШИ).

• 8.3.3.2 Подключают высоковольтный выход генератора однократных импульсов напряжения IP 55/1100 L из состава ГПСЭ ТЭТ 204-2012 к входному верхнему резистивному элементу делителя и далее проводят работы по п.8.2.2. Устанавливают (с точностью ± 5 %) на выходе высоковольтного генератора импульсов IP 55/1100 L последовательно следующие значения амплитуд: и_ген.максл ~ 300, 430, 450, 460, 460 кВ, соответствующие верхней границе рабочего диапазона делителя. В каждой амплитудной точке последовательно три раза воспроизводят импульсы напряжения на выходе генератора IP 55/1100 L с длительностью фронта между уровнями 0,1-0,9 от амплитуды порядка 1 мкс и длительностью импульсов по уровню 0,5 от амплитуды порядка 50 мкс. Визуально контролируют наличие электрических пробоев по высоковольтным частям установки и пробоев на «землю». Проводят регистрацию импульсов напряжения с помощью осциллографа Tektronix TDS 784D на выходе нагрузки (шунта ШИ).

• 8.3.3.3 Максимальное значение амплитуды измеряемого импульса силы тока определяют по формуле (11):

1изм.тах.ДН ~ Umax.flH / Т-вер.плДН,                                 (11)

где и_тах.дн = 450 кВ - верхняя граница рабочего диапазона делителя;

Ввер.пл.дн = 0,5 кОм - сопротивление верхнего плеча делителя (в соответствии с руководство по эксплуатации КВФШ.411136.003 РЭ).

• 8.3.3.4 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если диапазон измеряемых значений амплитуды импульсного напряжения и максимальное значение амплитуды измеряемого импульса силы тока соответствуют таблице 4, и в процессе нагружения импульсами высокого напряжения, соответствующим нижней и верхней границам рабочего амплитудного диапазона не наблюдалось наличия электрических пробоев по высоковольтным частям установки и пробоев на «землю» и на зафиксированных осциллограммах не наблюдался срез воздействующих испытательных импульсов.

Таблица 4

• 8.3.4.1 Проводят работы по п.п. 8.2.2. - 8.2.3. Последовательно воспроизводят 10 импульсов напряжения с амплитудой 20 кВ и регистрируют их с помощью осциллографа Tektronix TDS 784D. С помощью маркеров определяют длительность фронта Тфj зарегистрированных импульсов между уровнями 0,1 - 0,9 от установившегося значения напряжения на выходе нагрузки (шунта ШИ).

• 8.3.4.2 Время нарастания переходной характеристики делителя между уровнями 0,1 -0,9 от установившегося значения вычисляют по формуле (12):

у¹          _ _^->2     _у 2

¹ н.ПХ.ДН.1 ~ у¹ ф_1   ¹фр.Г-\   ¹ осц ’                                Q2)

где Тфj - i-oe зарегистрированное значение длительности фронта импульсов между уровнями 0,1 - 0,9 от установившегося значения;

Тфр.г-i ⁼ 8,4 нс - длительность фронта импульсов между уровнями 0,1-0,9 от амплитуды на выходе высоковольтного генератора импульсов высокого напряжения Г-1 из состава ГПСЭ ГЭТ 148-2013;

Тосц ⁼ 0,36 нс - время нарастания переходной характеристики осциллографа Tektronix TDS 784D.

• 8.3.4.3 По формуле (13) вычисляют среднее арифметическое значение Т ц.пх.дн времени нарастания переходной характеристики по 10 измерениям.

  

(13)

где Т_{н пх},_дн j-i~^тый результат измерений,

п - количество измерений.

• 8.3.4.4 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если полученное значение времени нарастания переходной характеристики между уровнями 0,1 - 0,9 от установившегося значения составляет не более 20 нс.

• 8.3.5.1 Доверительные границы относительной погрешности измерений времени нарастания переходной характеристики при доверительной вероятности Р=0,95 и поправочном коэффициенте к = 1,1 определяют по формуле (14).

  

(14)

где 0ф_Р = 1,0 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix TDS 784D при определении длительности фронта импульсов между уровнями 0,1 - 0,9 от установившегося значения напряжения на выходе нагрузки (шунта ШИ);

©г-1 = 6,0 % - относительная погрешность воспроизведения длительности фронта импульсов между уровнями 0,1 - 0,9 от установившегося значения напряжения на выходе высоковольтного генератора импульсов высокого напряжения Г-1 из состава ГПСЭ ГЭТ 1482013.

• 8.3.5.2 Делитель признается прошедшим операцию поверки, если полученное значение доверительных границ относительной погрешности измерений времени нарастания переходной характеристики при доверительной вероятности /’=0,95 составляет не более ± 10 %.

• 8.3.6.1 Определение максимальной длительности измеряемого импульса на уровне 0,5 от амплитуды (при максимальной амплитуде напряжения) совмещают с проведением работ по п.8.3.3.2 при воздействии высоковольтных импульсов напряжения с длительностью фронта между уровнями 0,1 -0,9 от амплитуды порядка 1 мкс и длительностью импульсов по уровню 0,5 от амплитуды порядка 50 мкс ±10 %..

• 8.3.6.2 Делитель признается прошедшим операцию поверки и максимальная длительность измеряемого импульса на уровне 0,5 от амплитуды (при максимальной амплитуде напряжения) принимается равной 50 мкс, если выполняется условие испытаний по п.4.10.4 и длительность воздействующих импульсов составляет 50 мкс ± 10 % (так как вследствие малого входного сопротивления делителя длительность воздействующих импульсов напряжения может незначительно изменяться).

• 9.1 Делитель прошедший поверку с положительным результатом, признается годным и допускается к применению. На него выдается протокол (в соответствии с приложением А) и свидетельство о поверке установленной формы с указанием полученных по п.п. 8.3.1 - 8.3.6 фактических значений метрологических характеристик делителя, наносят знак поверки (место нанесения указано в описании типа) согласно Приказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015 г. «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», и комплекс допускают к эксплуатации.

• 9.2 При отрицательных результатах поверки делитель признается негодным, не допускается к применению и на него выдается «Извещение о непригодности» с указанием причин в соответствии с требованиями Приказа Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015 г. Свидетельство о предыдущей поверке и (или) знак поверки аннулируется.

Начальник отдела ФГУП «ВНИИОФИ»

Ведущий инженер ФГУП «ВНИИОФИ»

Ведущий научный сотрудник

ФГУП «ВНИИОФИ»

Инженер ФГУП «ВНИИОФИ»

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

ПРОТОКОЛ первичной / периодической поверки от «_______»____________201__года

Средство измерений: Делитель импульсного напряжения высоковольтный ДН____

(Наименование СИ, тип (если в состав СИ входит несколько автономных блоков

то приводят их перечень (наименования) и типы с разделением знаком «косая дробь» /)

Зав.№01022016 №

Заводские номера блоков

Принадлежащее.......................................................

Наименование юридического лица, ИНН

Поверено в соответствии с методикой поверки «ГСИ. Делитель импульсного напряжения высоковольтный ДН. Методика поверки МП 030.М12-16», утвержденной ФГУП «ВНИИОФИ» «  »      2016 г.____________________________________________

Наименование документа на поверку, кем утвержден (согласован), дата

С применением эталонов_______________________________________________

(наименование, заводской номер, разряд, класс точности или погрешность)

При следующих значениях влияющих факторов:   _______________________

(приводят перечень и значения влияющих факторов, нормированных в методике поверки)

• -  температура окружающего воздуха, °C

• -  относительная влажность воздуха, %, не более

• -  атмосферное давление, кПа

• -  напряжение питания сети, В

• -  частота сети, Гц

Получены результаты поверки метрологических характеристик:

Рекомендации________________________________________________________

Средство измерений признать пригодным (или непригодным) для применения

Исполнители:_________________________________________________________________

подписи, ФИО, должность