高壓開關是電力系統中*重要的控制和保護設備，它可以在設備發生故障時迅速切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流。《JJG（機械）140－1993高壓開關機械特性測試儀檢定規程》中規定需要定期對高壓開關的分合閘時間進行試驗。由于目前滿足高壓開關特性測試儀的儀器種類繁多、測量參數各異，所以有必要針對這些儀器開展校準檢定需要在檢定裝置的基礎上，建立一套可以涵蓋市面上主流高壓開關特性測試儀的校準方法。

1 校準裝置的特性及技術參數

1.1 校準裝置的工作原理

 校準裝置采用的是KG-11高壓開關特性測試儀校準裝置，其主要的工作原理框圖如圖 1 所示。時間發生器控制觸頭模擬器進行動作，同時對反饋信號進行計時，高壓開關特性測試儀檢測出觸頭電壓從而進行校準。

1.2 校準裝置的技術指標

 本校準裝置可以同時對 3 路開關進行模擬分、合閘以及彈跳動作試驗，并可以任意設置3路的動作時間，主要技術參數有：標準時間輸出范圍1~20 000 ms，*大允許誤差為±0.01 ms。

2 典型試驗

 由于分閘、合閘時間的校準方法、不確定度來源等的一致性，本文主要分析合閘過程，分閘可按照相同的過程得到。

 目前市面上的高壓開關特性測試儀種類繁多，不同的設備校準方法也不盡相同。根據其內置動作電源與否，進行以下3個典型的合閘實驗，基本可以涵蓋所有高壓開關特性測試儀的校準方法。

2.1 內同步方式1

 以型號為ES-2011的高壓開關動特性測試儀為例，該設備可同時進行6路分合閘實驗，能夠產生 220 V 的合閘脈沖。由于其可以產生 220 V 的合閘脈沖，內同步方式 1 與校準裝置的測量接線如圖2所示。

 具體過程：被校準設備內部可以產生 220 V的合閘信號，按照圖2所示連線后，首先選擇校準裝置的合閘試驗，設置好合閘時間后按開始測試，進入測試等待中；其次，設置被校準設備使其處于合閘狀態，發出合閘信號后，校準裝置將顯示實際合閘時間，以此達到校準被測設備的目的。

2.2 內同步方式2

 以型號為GKC-H的高壓開關測試儀為例，該設備可同時進行12路斷口的分合閘時間測試，機內提供DC 30-250 V/20 A數字可調斷路器動作電源，可自動完成斷路器的低電壓動作試驗。內同步方式2與校準裝置的測量接線如圖3所示。

 具體測試過程中，采用校準裝置自帶的220 V直流電源。待線路接好后，再打開電源輸出端開關。其他操作過程和內同步方式1一致。

2.3 外同步方式

 以型號為GKTJ-8（B）的高壓開關綜合測試儀為例，該設備可同時進行 3 路斷口的分合閘時間測試，自身不產生220 V的合閘信號，需要外部提供。外同步方式與校準裝置的測量接線如圖 4所示。

3 實驗結果

以內同步方式1為例，得到的實驗結果如表1所示。

4 合閘時間不確定評定

4.1 合閘時間測量方法及模型建立

 高壓開關動特性測試儀合閘時間校準的測量不確定度來源主要有：被校準的高壓開關動特性測試儀分閘時間的重復性誤差引入的不確定度分量；校準裝置計量性能引入的不確定度；開關特性測試儀分辨率引入的不確定度。合閘時間的數學模型為：

δ = T示 - T標 （1）

式中，δ 為示值誤差；T示 為被校準開關儀的示值；

T標 為校準裝置的示值。

4.2 標準不確定度評定

 重復性引入的不確定度分析：在重復條件下，對 ES-2011 高壓開關動特性測試儀進行連續 10次100 ms合閘時間測試，所得數據如表2所示。

 所得標準差為u(δ1)= s =∑i = 110(xi - xˉ)210 - 1 = 0.082 ms （2）

 被校準開關特性測試儀引入的不確定度分析：校準裝置分辨率為0.01 ms，設定為均勻分布，置信因子為 3 ，則標準不確定度為

u(δ2)= 0.012 3= 0.003 ms （3）

 JJF1059.1-2012 明確指出，測量重復性導致的不確定度中包含了由于分辨力不足引起的測量值的變化，同一種效應導致的不確定度作為一個分量引入時，不應該再包含其他另外的分量。因此，在重復性導致的分量與分辨力導致的分量相互包容的情況下，取 u(δ1) 和 u(δ2) 兩者中的*大值。因為 u(δ1) ＞ u(δ2) ，所以取 u(δ1) =0.082 ms。校準裝置引入的不確定度分析：校準裝置*大允許誤差為 0.01 ms，設定為均勻分布，置信因子為 3 ，則標準不確定度為

u(δ3)= 0.012 3= 0.003 ms （4）

 校準裝置傳輸時間引入的不確定度分析：由于校準裝置采用的是高速光耦，光耦的傳輸時間是納秒級，所以對于分辨率 0.01 ms 可以忽略不計。此外，校準是在標準實驗室進行的，環境變化引起的標準不確定度也可以忽略不計。即u(δ4)= 0.0053 = 0 （5）

 合成標準不確定度計算：由于各不確定度分量彼此不相關，各靈敏度系數均為1，所以合成標準不確定度為

 uc = (u(δ1) ) 2 + +u(δ3)2 + u(δ4)2 = 0.082 ms （6）

擴展不確定度計算：取包含因子k=2，則U=k uc =0.16 ms （7）

 由以上分析可知，評定的不確定度 0.16%與高壓開關特性測試儀合閘時間測量準確度 0.5%相比，滿足小于1/3的要求，所以本方法有效可行。

5 結束語

 在長期實踐使用經驗基礎上，本文介紹了使用KG-11高壓開關特性測試儀校準裝置進行分合閘時間校準的 3 種方法，并給出了針對市面上三類典型的高壓開關特性測試儀的校準接線圖，同時進行了合閘時間測量不確定度的評定。經過驗證，本校準裝置操作簡單、精度高，可以開展高壓開關特性測試儀的校準工作。