T/CPSS 1008-2018 核聚变装置用电流传感器检测规范
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应保证不低于直流电压1000V绝缘电阻测试能
电压等级交流1.5kV
玻璃标准规范范本电压等级交流1.5kV
目测法检验。电流传感器外观应符合下列要求: a) 壳体表面光洁、完好,无划痕及其他损伤; b 产品铭牌等应正确、完整、清晰,并牢固地固定在外壳上,铭牌信息应至少包括产品名称、型 号、出厂编号(或设备编号)、参数、生产厂家等; C 接线端子齐全,标牌正确、清晰,穿心式电流传感器设有电流方向箭头标记; d 无严重影响检测工作进行的其它缺陷。 确认外观检查无缺陷后,方可进行后续的试验和检测
试验条件下,选用额定直流电压为1kV的绝缘电阻表。被检电流传感器电源端口、二次信号处 或信号输出端口短路成等电位点,测量接地点和等电位点之间的绝缘电阻,电阻值应不小于用户 求。
试验条件下,等电位点与接地点之间应能承受交流电压有效值1.4kV或直流2kV,历时1min的 受能力,不大于用户规定的最大漏电流等级。 绝缘强度测试后,应重新测量绝缘电阻且满足要求
检测方法可分为直接比较法和并联迭加法 a)直接比较法要求单个标准电流传感器的量程能够覆盖被检电流传感器的量程; b)如果不能满足直接比
9. 2. 1试验电流调节
除非另有协议,单向电流传感器参比电流按如下步骤调节: a 从零按1kA/s斜率上升到正向电流最大(电流传感器额定电流值); 维持1秒平台; 再按相同电流变化率下降到零点。 双向电流传感器,电流值为负向时,重复上述过程。一共进行5次独立的重复测量。 注:独立的重复测量,要求每次测量电流传感器电源重启和对数字多用表指示调零
单向和双向传感器按下面要求选取监测点:
9.2.3试验数据处理
9.2.3.1单向电流传感器误差分析
9.2.3.1.1被检电流传感器比例系数检测值计算
化较法检测电流传感器比例系数原理见第4章.按么
式中: Ks 标准电流传感器比例系数,单位:A/V: Ku 被检电流传感器比例系数,单位:A/V; Es 标准电流传感器输出电压: Eu 被检电流传感器输出电压: 下角标R 参比; 下角标m 单次循环内同一参比下的上升点和下降点数据; 下角标 参比R的序号: 下角标k 参比R的循环次数。 KsR是参比为R时的参比电流下的标准电流传感器比例系数。KsRi可以是标准电流传感器的标称比例 系数(标称值或名义值),也可以是由校准证书查得的参比电流下的标准电流传感器比例系数校准值。 对于第一次循环中(k=1),对各检测点(j=1~7),前后2次(m=1~2),记录标准和被检电流传感 器的输出电压,每个检测点2组数据EsRmji和EuRmi1。用式(3)计算各检测点下前后2次被检电流传感器比例 系数检测值KuRmi1(参比R依次为0.05,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,1.0,对应于j=1,2,.,7下同):
Ku,Eeru! m = 1, 2 Eral j=1,2..,7
二次循环中(k=2),对每个参比电流检测点,同时记录标准和被检电流传感器的输出电压EsRmj2 用式(4)计算各检测点下被检电流传感器比例系数检测值KuRm2:
Ks,Es m=1,2 e/ 2 uRm/ 2 j=1,2,.,7
如此循环,至全部数据获取完毕,用式(5)计算各检测点下被检电流传感器比例系数平均检测值Kui E127
2.2.3.1.2比例系数检测值示值误差计算
5)计算各检测点下的被检电流传感器比例系数检
A= Ku K (j =1,2....,7)
式中,K为被检电流传感器比例系数规定的标称值(名义值),其有效位记录到个位。示值误 尾有效数字应与传感器比例系数平均检测值Kg的末尾有效数字一致。用式(7)计算7个参比电流 下的被检电流传感器比例系数检测值相对示值误差
相对示值误差有效数字位数与传感器最大允许误差有效数字位数相一致。
2.2.3.2双向电流传感器误差分析
×100%: K ×100% (j = 1,2,...,7)
9. 2. 3. 3不确定度评价
各个参比等级进行电流传感器不确定度评价Ugs(K.)计算,具体见附录A
9.2.3.4符合性评价
利用示值误差△j、不确定度U9s(Ku)、最大允许误差△(Kn)三者的数值关系评价传感器是否合格。具 体见附录B。
9.2.4并联送加法对大电流传感器的检测
10频率响应特性的检测
对于核聚变装置电流传感器,可根据具体电源的侧重点频率或精度可采用固有延时时间、幅值衰减 系数以及最大电流变化率衡量电流传感器的动态响应特性
0.2试验电流源和设备
试验电流源和设备应达到以下要求: 按照电流传感器标定的响应时间与频率特性,配置回路参数,预期检测电流的频率不低于传感 器标定最大的测量信号频率; b) 幅频特性与准确级精度有关,要求检测用电流源放电电流的峰值不低于传感器额定电流的20% 即R≥0.2;
依据被检电流传感 电流传感器 d)依据测试电流的幅值和频率 玩择 米样率
可采用二阶LC震荡放电电路,电流幅值满足参比R≥0.2,见图1输出电流波形,L1曲线是标 器的测量电流波形,L2曲线为被检电流传感器的测量电流波形。 记录标准传感器输出值和被检传感器的输出电压。 作10次独立重复测量。
10. 4. 1延时时间
图1电流传感器频率响应测试检测电流波形图
to——标准传感器测量电流波形零时刻,单位:s: 一被检传感器测量电流波形零时刻,单位:: 一下角标,检测电流测量次数。 试验结果应符合用户规定延时要求
10. 4. 2幅频响应
(j = 1,2,.,10)
标准传感器和被检传感器10次测量分别获得Ao;和A1j电流峰值数据,对应电压Es和Euj。传感器的标 称比例系数K和K,已知,把标准传感器测量Ao值作为实际电流值,则被检传感器的幅频响应误差AAr可 通过式(9)计算,
10 标准传感器测量最大放电电流,单位:A:
Euj 被检传感器测量输出电压,单位:V; Ar——被检传感器测量比例系数平均值与传感器标称比例系数K的误差,单位:A/V 被检电流传感器比例系数值相对误差率SAr按公式(10)计算:
8% =二×100%
按照9.2.3条和附录B,对被检电流传感器幅频特性的不确定度及对检测结果符合性进行评价,试验 结果应符合用户规定最大测量频率时的幅值衰减度
10. 4. 3最大电流变化率测量
见图1,传感器最大电流变化率Keu,按照第一个周期内波形峰峰值除以对应的时间差值计算,见公 式(11):
41 被检传感器在测量检测电流第一个波峰电流值,单位:A; A2—被检传感器在测量检测电流第一个波谷电流值,单位:A; tp1——被检传感器在测量检测电流第一个波峰时对应的时间,单位:s; 1p2——被检传感器在测量检测电流第一个波谷时对应的时间,单位:s: 取10次测量的最小值,试验结果应不低于用户规定的最低限值
10.4.4频率响应的符合性评价
用户根据自身电源系统工作情况,选取不同的频率响应指标进行
= (j =1,2,··,10)
+.+.+.+..................
试验流程: 试验时,电流传感器应按实际使用情况安装。传感器头及二次转换器外表都要布置热电偶,热 电偶测量点不低于8个,所有测量信号均应接入仪表并自动记录数据; b 被测电流传感器一次侧施加稳态额定电流使其处于最大热负荷状态; 若所有测量点温升变化值每小时不超过1K时,可认为电流传感器达到稳定运行状态,温升试 验完成(若试验超过8h仍不能达到稳定状态,应停止温升试验); d)如果试验结果满足下列两个条件,认为电流传感器通过本试验: 1)温升符合表2的规定; 2)冷却到室温后能满足下列要求:无可见损伤;绝缘性能符合要求。 电流传感器的温升由所用技术的最低绝缘等级限定。各绝缘等级的最高温升列于表2
表2电流传感器的温升限值
11.2运输过程中的振动与冲击
11.2.1运输过程的振动测试
随机振动试验条件: 10Hz~200Hz:1m/s3; 200Hz~2kHz:0.3m/s3 振动方向:X、Y、Z轴向; 振动时间:每轴向3h。
11.2.2运输过程的冲击测试
冲击试验条件见表3和表4
11. 3环境耐受测试
11. 3. 1恒定湿热
11.3.1.1室内电流传感器应做恒定湿热试验
11.3. 1.2试验要求
a)将非工作状态下传感器置于试验箱内,按以下条件作恒定湿热试验: 温度:(40±2)C; 一相对湿度:(90~95)%RH; 一试验的严酷等级:48h。 b) 试验结束,取出传感器,检测条件下放置2h。若绝缘性能达标,轻载电流(R=0.5)测试工 作正常,可判定该试验合格。
11.3.2.1户外电流传感器应做交变湿热试验
11. 3. 2. 2试验要求
交变湿热试验要求如下: a)非工作状态下传感器置于试验箱内,按以下条件作交变湿热试验: 高温:(40±2)℃C; 低温:(25±3)C; 相对湿度:(90100)%RH; 一试验的严酷等级:24h。 b)试验结束,取出传感器,检测条件下放置2h。若绝缘性能达标,轻载电流(R=0.5)测试工 作正常,可判定该试验合格。
12. 1电磁兼容要求
评定电流传感器电磁兼容,从以下两个方面分别进行考核: a)发射要求 b)抗扰度要求 考核指标见表5所示。
表5电流传感器要求的EMC测试内容
EMC测试过程中,应满足如下条件: a)电流传感器处于正常工作状态,一次侧输入电流不低于5%的额定电流,可以采用安匝法来等 效一次电流; b 准确级要求,测量仪器准确度等级应不大于被检电流传感器准确度等级的1/3或1/5; c)测量仪器应避免检测过程中被于扰源影响
12.3测试结果的评估
应按照以下2个评价标准进行评估: a)评价准则A,试验期间和试验之后,设备不应低于规定的性能水平; b)评价准则B,试验期间,设备性能暂时下降,干扰撤除后,能自行恢复正常,不应复位或重新 启动。
A.1.1直接比较法测量原理
附录A (规范性附录) 直接比较法检测电流传感器比例系数测量不确定度评定示例
直接比较法是将标准电流传感器与被检电流传感器串联在同一电流回路中,如图A.1所示。如 电流传感器的电流量程能够覆盖被检电流传感器的电流量程,采用该方法。测量仪器可以是同 也可是两台不同仪器。
图A.1直接比较法检测电流传感器原理图
直接比较法评定被检电流传感器比例系数K的测量不确定度。 本例以0.1级标准电流传感器在全电流130kA(参比R=1.00)时检测0.5级电流传感器为例
A.1.3检测用标准传感器和配套设备
10.1级光纤电流传感
电流Is=130kA,比例系数Ks=13kA/V,最大允许误差△(Ks)=±0.1%。 不确定度为U(K)=0.06%,包含因子k(Us)=2。
A.1.3.2高速数据采集仪
HITECHNIOUES高速数据采集仪器,采样通道速率(5~1O0)k/s,最大测量精度测量最大允 误差±0.15%。
A. 1. 3. 3 电流源
可控整流电源串联电感线圈负载,最天输出电压500V,回路最天输出电流130kA,稳态测试电沂 可维持在30kA
A.1.4被检电流传感器
环境温度:22℃,相对湿度不大于85%RH
A. 1. 6 测量不确定度评定的应用
同一准确度级别电流传感器不同检测点的测量不确定度评定,以及不同准确度级别电流传感器 测量不确定度评定,可以参照本例进行评定
被检电流传感器比例系数检测值测量模型
E——标准电流传感器输出电压,单位:V; K:一—标准电流传感器比例系数,单位:A/V; E—被检电流传感器输出电压,单位:V; K—被检电流传感器比例系数检测值,单位:A/V。
不确定度来源及评定方法如下: a)测量重复性引起的标准不确定度urA(Ka),用A类方法评定。 b)由标准传感器比例系数引起的标准不确定度ur(Ks),采用B类方法评定。 c)高速数据采集仪测量Es引起的标准不确定度ur(Es),采用B类方法评定 d)高速数据采集仪测量Eu引起的标准不确定度ur(Eu),采用B类方法评定 表A.1给出了电流传感器比例系数K.检测的测量不确定度预估。
表A.1电流传感器比例系数检测值K.检测的测量不确定度预估
考察式(A.2)可知,不确定度评定测量模型仅含有Es,Ks.E和K的积和商,可以用简化的方式计算 合成标准不确定度。但输入量和输出量的标准不确定度必须采用相对标准不确定度。Es,K.和E三个量 互不相关,其不确定度传播律公式为
K)=(K)+(E)+(E)+(K) (A.) = u(K,)+u(E,)+u(E,)+ (K.) [ua (K.)=u (K.)/|k.] [u.e. (K)=u (K,)=u,(K,)/K. (E,)=u,(E,)=u,(E,)/|E ["(E.)=u,(E.)=u.(E.)/E.
(K,)=u(K)+u(E,)+u(E,)+u(K,) = Vu (K,)+u (E,)+u (E,)+u (K.) [u (K.)=u(K.)/lK./ u..(K,)=u,(K,)=u, (K,)/lK,l Wm (E,)=u (E,)=u,(E,)/|E, u(E.)=u (E.)=u(E.)/E.
注:虽然E和E使用同一台数字多用表测量,因为其测量值相差较大,甚至在数字多用表不同的量程上进行测量, 故可以认为输入量E和E是互不相关的
A.5输入量的标准不确定度评定
A.5.1测量重复性引起的标准不确定度urA(K)评定
测量重复性引起的标准不确定度urA(Ku)可以通过n=10次独立的重复测量,对测量列数据进行统计 分析,用贝塞尔公式计算得到。n=10次独立的重复测量结果列于表A.2。每个测量过程读取Esi和Eui, 并计算给出比例系数值Kui。
表A.2被检电流传感器比例系数检测值K.的n=10次独立的重复测量数据
测量重复性引起的标准不确定度为
土壤标准[ua(K.)= s(K.)=45.4A/V u(K.) 45.4 .. (A.5) UA(K): 0.076% K. 59 985.5
A.5.2输入量K.标准不确定度u(K)评定
由B.3章可知,标准传感器比例系数K。引起的标准不确定度ur(K。)采用B类方法评定。ur(Ks)的评定通 常有2种方法: a) 测量模型式(B.2)中直接引用其标称比例系数Ks=13kA/V,由其最大允许误差A(Ks)评定标准不 确定度; b) 测量模型式(B.2)中引用其检测证书给出的检测值Ks,由检测证书给出的检测值的不确定度 U(Ks)[包含因子k(Ks)=2]评定标准不确定度。后者评定出的标准不确定度ur(Ks)通常要比前者 小得多。 本例以直接引用标准电流传感器标称比例系数Ks=13kA/V为例进行评定。 0.1级标准电流传感器,其最大允许误差△(K)=±0.1%。使用时直接引用其标称比例系数Ks=13kA/V 故Ks包含区间的半宽的度为a(K)=0.1%,服从均匀分布,其包含因子k(Ks)=V3。由此引起的标准不确 定度u(K)为:
A.5.3输入量Es、E标准不确定度u(E)和u(E)评定
螺母标准u(K) = a(K) 0.1% 0.058% k(K) V3
t(K) = a(K)0.1% 0.058% ... (A.) k(K) ~/3
....- 检测标准
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