陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范
JJF（陕）109－2023
直流换流阀试验装置校准规范
Calibration Specification for DC Converter Valve Test Device
2023－05－10 发布
2023－08－10 实施
陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布
JJF(陕)109－2023
直流换流阀试验装置
校准规范
JJF（陕）109－2023
Calibration Specification for DC
Converter Valve Test Device
归 口 单 位：陕西省市场监督管理局
主要起草单位：西安高压电器研究院股份有限公司
本规范由陕西省市场监督管理局负责解释
JJF(陕)109－2023
本规范主要起草人：
范俊丽（西安高压电器研究院股份有限公司）
钟
磊（西安高压电器研究院股份有限公司）
赵
昱（西安高压电器研究院股份有限公司）
参加起草人：
张
茜（西安高压电器研究院股份有限公司）
贾转转（西安高压电器研究院股份有限公司）
郭小妍（西安高压电器研究院股份有限公司）
常
旖（西安高压电器研究院股份有限公司）
JJF(陕)109－2023
目 录
引 言 ..................................................................... (Ⅱ)
1 范围 ..................................................................... (1)
2 引用文件 ................................................................. (1)
3 术语 ..................................................................... (1)
3.1 短路电压 ............................................................... (1)
3.2 触发电压 ............................................................... (1)
3.3 保护触发电压 ........................................................... (1)
3.4 反向恢复期保护触发电压 ................................................. (1)
3.5 反向阻断电压 ........................................................... (1)
4 概述 ..................................................................... (2)
5 计量特性 ................................................................. (2)
6 校准条件 ................................................................. (3)
6.1 环境条件 ............................................................... (3)
6.2 测量标准及其他设备 ..................................................... (3)
7 校准项目和校准方法 ....................................................... (3)
7.1 校准项目 ............................................................... (3)
7.2 校准方法 ................................................................ (4)
8
校准结果表达 ............................................................. (8)
9
复校时间间隔 ............................................................. (8)
附录 A 直流换流阀试验装置校准记录格式 ........................................ (9)
附录 B 校准证书内容及内页格式 ............................................... (12)
附录 C 触发电压示值误差的不确定度评定 ....................................... (14)
附录 D 保护触发电压示值误差的不确定度评定 ................................... (16)
I
JJF(陕)109－2023
引 言
本规范依据 JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001-2011《通用计量术
语及定义》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》等基础性系列规范文件进行制定。
本规范校准方法及计量特性等主要参考了GB/T 37010-2018《柔性直流输电换流阀技术规
范》、GB/T 16927.3—2010《高电压试验技术第3部分：现场试验的定义》、GB/T 33348-2016
《高压直流输电用电压源换流器阀电气试验》的部分内容，并结合实验室直流换流阀试验装
置实际生产和使用情况，对其具体技术指标和校准方法进行了规定和解释。
本规范为首次发布。
II
JJF(陕)109－2023
直流换流阀试验装置校准规范
1
范围
本规范适用于试验电压为0.01kV -15kV，频率为100Hz-150kHz，冲击电压0.01kV～15kV
的直流换流阀试验装置或晶闸管级综合测试设备的校准。
2
引用文件
本规范引用下列文献：
GB/T 37010-2018 《柔性直流输电换流阀技术规范》
GB/T 16927.3-2010 《高电压试验技术第3部分：现场试验的定义及要求》
GB/T 33348-2016 《高压直流输电用电压源换流器阀电气试验》
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其
最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3 术语 short circuit voltage
3.1 短路电压
是指直流换流阀实验装置测量直流换流阀在短路状态时的电压，确认换流阀是否短路开
路。
3.2 触发电压 trigger voltage
是指直流换流阀实验装置对直流换流阀进行触发试验时，当晶闸管在第 8 个正弦波正向
开始时触发开通，开通时对应的晶闸管两端电压。
3.3 保护触发电压 protection trigger voltage
是指直流换流阀实验装置对直流换流阀进行保护触发试验时，给试品施加的冲击电压。
此时 TCU 应能对晶闸管进行保护触发，用于检查晶闸管级在关断状态下，对正向冲击电压具
有自动触发保护晶闸管的功能。
3.4 反向恢复期保护触发电压 reverse recovery period protection trigger voltage
是指直流换流阀实验装置对直流换流阀进行反向恢复期保护触发试验时，施加的正向冲
击电压。用于检查换流阀在反向恢复期时间内，对正向冲击电压具有自动触发保护晶闸管的
功能。
3.5 反向阻断电压 reverse blocking voltage
是指直流换流阀实验装置对直流换流阀进行反向阻断电压试验时，施加的反向脉冲电压。
1
1
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用于检查对反向冲击电压的耐受水平。
4
概述
换流阀是直流输电工程的核心设备，通过依次将三相交流电压连接转换到直流端，以得
到期望的直流电压和实现对功率的控制。
直流换流阀试验装置是用于测量换流阀性能的测量装置，由工频电压发生器、冲击电压
发生器、高频正弦电压发生器和控制与反馈电路组成。它可输出工频高电压和冲击电压以测
量晶闸管换流阀的各项特性参数，通过控制与反馈模块进行各项数据的反馈与采集，以确定
是否符合要求。其原理如图 1 所示：
图 1 直流换流阀试验装置原理图
5
计量特性
5.1
短路电压
测试设备短路电压判别门槛值为大于 400V，最大允许误差±10V。
5.2
触发电压
测试设备触发电压值应在误差极限（22V-42V）内，最大允许误差±1V。
5.3
保护触发电压
测试设备保护触发电压值应在误差极限（7kV-8.5kV）内，最大允许误差±30V。
5.4
反向恢复期保护触发电压
测试设备反向恢复期触发电压值，误差极限在（1.25kV-1.55kV），最大允许误差±10V；
误差极限在（7kV-8.5kV），最大允许误差±30V。
2 2
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5.5 反向阻断电压
测试设备反向阻断电压误差极限在（6.44kV-6.74kV）或（8.04kV-8.34kV），最大允许误
差±30V。
5.6
阻抗测量：范围（1Ω～3000Ω）频率 110Hz、6kHz ， 误差±5% 。
注：以上指标不用于合格性判别，仅供参考。
6
校准条件
6.1
环境条件
环境温度：（20±5）℃；
相对湿度：30%～75%；
电源电压及频率：220V±22V，50Hz±0.5Hz。
周围环境清洁，无腐蚀介质，无明显振源和电磁干扰。
6.2
测量标准及其他设备
表 1 测量标准一览表
标准名称 范围 不确定度/准确度等级/允许误差
示波器 电压：1mV/div～10V/div 电压：±1%
数字电桥 电阻：0.01Ω～1MΩ，测量频率： 60Hz～10kHz 不低于0.1级
高压探头/分压器 电压≥15kV（50Hz） 不低于0.5级
耐压测试仪 电压≥1000V 不低于5级
绝缘电阻测试仪 电压≥500V，电阻≥10 MΩ 不低于10级
7
校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表 2。
表2 校准项目一览表
序号 项目名称 校准方法条款
1 校准前检查 7.2.1
2 短路电压 7.2.2
3 触发电压 7.2.3
3
3
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4 保护触发电压 7.2.4
5 反向恢复期保护触发电压 7.2.5
6 反向阻断电压 7.2.6
7 阻抗试验 7.2.7
7.2 校准方法
7.2.1 校准前检查
7.2.1.1 外观及通电检查
外形结构完好。开关、旋钮、按键等操作灵活可靠，标志清晰明确，外露件不能有松动
和机械损伤，应有名称、制造厂、编号、型号等必要标记。说明功能的文字、符号及功能显
示清晰端正。通电后数字显示应清晰完整。
7.2.1.2
耐压试验
非工作状态下，装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流 50Hz，电压 12kV，无绝缘
击穿或闪络现象。
注：不做符合性判定。
7.2.1.3
绝缘电阻
非工作状态下，在 500V 电压下，装置所有电路与外壳的绝缘电阻值不小于 10 MΩ。
注：不做符合性判定。
7.2.2 短路电压
校准电路按图 2 连接。将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，同时将示波器通过
高压探头连接到被测标准换流阀上。试验装置选择短路电压测量项目(SCT)，调整示波器使之
可以测出大于 400V 的电压值。示波器准备完成后，直流换流阀试验装置开始实验，输出电
压，读出显示面板上的测试数据，同时读出示波器上的标准值。测试三次，取平均值。将数
据记录在附录 A 原始记录中的短路电压项目中。
测量误差用公式 1 来计算
Δ= PX－PN
(1)
式中：Δ—示值误差；
PX—被校准表的示值；
PN—标准表的示值；
4 4
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图 2 短路电压校准示意图
7.2.3 触发电压
校准电路按图3连接。将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，同时将示波器连接到
被测标准换流阀上。试验装置选择触发电压测量项目(FT)，调整示波器使之可以测出20V-50V
的电压值。开始实验，读出测试数据和示波器上的标准值。测试三次，取平均值。将数据记
录在附录A原始记录的触发电压项目中。
测量误差用公式 1 来计算
图3
触发电压校准示意图
5
5
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7.2.4 保护触发电压
校准电路按图4连接。将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，同时将示波器通过高
压探头连接到被测标准换流阀上。试验装置选择保护触发电压测量项目(PF)，调整示波器使
之可以测出5kV-10kV的电压值。开始实验，读出测试数据和示波器上的标准值。测试三次，
取平均值。将数据记录在附录A原始记录中的保护触发电压项目中。
测量误差用公式 1 来计算
图4
保护触发电压校准示意图
7.2.5 反向恢复期保护触发电压
校准电路按图5连接。
将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，同时将示波器通过高压探头连接到被测标
准换流阀上。试验装置选择反向恢复期保护触发电压测量项目（低压 RPL），调整示波器使
之可以测出 1kV-2kV 的电压值。开始实验，读出测试数据和示波器上的标准值。测试三次，
取平均值。将数据记录在附录 A 原始记录中的反向恢复期保护触发电压项目中。
再次将试验装置选择反向恢复期保护触发电压测量项目（高压 RPH），调整示波器使之
可以测出 5kV-10kV 的电压值。开始实验，读出测试数据和示波器上的标准值。测试三次，
取平均值。将数据记录在附录 A 原始记录中的反向恢复期保护触发电压项目中。
测量误差用公式 1 来计算
6 6
JJF(陕)109－2023
图5 反向恢复期保护触发电压校准示意图
7.2.6 反向阻断电压
校准电路按图 6 连接。
将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，同时将示波器通过高压探头连接到被测标
准换流阀上。试验装置选择反向阻断电压测量项目（REV），调整示波器使之可以测出
5kV-10kV 的电压值。开始实验，输出电压，读出测试数据和示波器上的标准值。测试三次，
取平均值。将数据记录在附录 A 原始记录中的反向阻断电压项目中。
测量误差用公式 1 来计算
图6 反向阻断电压校准示意图
7
7
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7.2.7 阻抗测量
校准电路按图6连接。在110Hz、6kHz频率下分别用电桥与直流换流阀实验装置测量同一
个标准换流阀的阻抗值，比较其测量数据。
将直流换流阀试验装置连接被测标准换流阀，选择阻抗测量项目(IMP)，开始测量，读出
显示面板上的测试数据，断开连接。再用数字电桥在 110Hz、6kHz 频率下测量标准换流阀的
阻抗值。将数据记录在附录 A 原始记录的阻抗测试项目中。
测量误差用公式 2 来计算
Δ=（RX－RN）/ RN *100%
(2)
式中：Δ—示值误差；
RX—被校准表的示值；
RN—标准表的示值；
图 6
阻抗测量校准示意图
8
校准结果表达
8.1
校准结果处理
经校准的分析仪出具校准证书，校准证书应符合 JJF 1071—2010 中 5.12 的要求，并给出
各校准项目名称和测量结果以及扩展不确定度。校准原始记录（推荐）格式见附录 A，校准
证书内容及内页（参考）格式见附录 B。
8.2
校准结果的不确定度
分析仪校准结果的不确定度按 JJF 1059.1－2012 的要求评定，校准结果不确定度评定示
例见附录 C、D。
9
复校时间间隔
建议直流换流阀试验装置或晶闸管级综合测试设备复校时间间隔不超过 12 个月。
由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定
的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
8 8
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附录 A
直流换流阀试验装置校准记录格式
委托单位： 原始记录编号：
委托单位地址：
仪器名称： 型号规格： 出厂编号：
制造厂：
不确定度/准确度等级/允许误差：
校准技术依据：
校准地点：
环境温度： ℃ 相对湿度： %
校准用主要计量标准器具
校准时间：
名称 型号规格 出厂编号 不确定度/准确度等级/ 允许误差 证书编号 有效期


1、 校准前检查
外观及通电检查：□符合要求□不符合要求
绝缘耐压测量：电压 MΩ kV，时间 s
绝缘电阻测量：
2、短路电压
测量次数 标准值（V） 显示值（V） 误差（V）
1
2
3
平均值
测量结果不确定度：
9
9
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3、触发电压
测量次数 标准值（V） 显示值（V） 误差（V）
1
2
3
平均值
测量结果不确定度：
4、保护触发电压
测量次数 标准值（V） 显示值（V） 误差（V）
1
2
3
平均值
测量结果不确定度：
5、反向恢复期保护触发电压
测量次数 标准值（V） 显示值（V） 误差（V）
1
2
3
平均值
测量结果不确定度：
6、反向阻断电压
测量次数 标准值（V） 显示值（V） 误差（V）
1
2
3
平均值
测量结果不确定度：
10 10
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7、阻抗测试
频率（Hz） 标准值（Ω） 显示值（Ω） 误差（%）


测量结果不确定度：
校准员： 核验员： 日期：
11
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附录 B
校准证书内容及内页格式
B.1
校准证书应至少包括以下信息：
a）标题：“校准证书”；
b）实验室的名称和地址；
c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；
d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；
e）送校单位的名称；
f) 被校对象的描述和明确标识；
g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；
h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；
i) 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；
k) 校准环境的描述；
l) 校准结果及测量不确定度的说明；
m）对校准规范的偏离的说明；
n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；
o）校准结果仅对校准对象有效的声明；
p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。
12 12
JJF(陕)109－2023
B.2 校准证书内页（参考）格式
证书编号：XXXX-XXXX 校准结果 1、短路电压 标准值（V） 显示值（V） 测量结果不确定度

2、触发电压 标准值（V） 显示值（V） 测量结果不确定度

3、保护触发电压 标准值（V） 显示值（V） 测量结果不确定度

4、反向恢复期保护触发电压 标准值（V） 显示值（V） 测量结果不确定度

5、反向阻断电压 标准值（V） 显示值（V） 测量结果不确定度

6、阻抗试验 频率（Hz） 标准值（Ω） 有效值（Ω） 误差（%）


测量结果不确定度：
以下空白
校准员：
核验员：
13
13
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附录 C
触发电压示值误差的不确定度评定
C.1
测量条件
C.1.1
环境条件：温度：21.9℃，湿度：55%RH；
C.1.2
计量标准：示波器 DSO-X3052A；
C.1.3
被测对象：直流换流阀实验装置。
C.2
测量模型
ΔU = Ux－Un
式中：
ΔU——被测直流换流阀实验装置的示值误差；
Ux——被测直流换流阀实验装置的示值；
Un——标准示波器的示值；
C.3
标准不确定度 u 的评定
C.3.1
被校直流换流阀实验装置测量重复性引入的标准不确定度 u1。
在重复性条件下，用标准示波器测量 10 次，数据如表 C.1 所示：
表 C.1 重复性测量数据
次数 n 标准值 Un（V） 测量值 Ux（V） ΔU
1 31.60 32.3 0.70
2 31.62 32.3 0.68
3 31.62 32.3 0.68
4 31.60 32.3 0.70
5 31.61 32.3 0.69
6 31.60 32.3 0.70
7 31.60 32.3 0.70
8 31.62 32.3 0.68
9 31.60 32.3 0.70
10 31.61 32.3 0.69
测量结果的单次实验标准偏差为：
14
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s=0.0092V
取单次测量值为测量结果，因此标准不确定度为：
u1rel=0.0092V/31.6V=2.9×10-4
C.3.2
由示波器不准确引入的标准不确定 u2
示波器经校准符合技术指标要求，通过查询校准证书得知，校准证书给出的电压的测量不
确定度为 Urel=1.5×10-3k=2，则相对标准不确定 u2 为：
u2rel=1.5×10-3/2=7.5×10-4
C.3.3
被校直流换流阀实验装置的分辨力引入的不确定度分量 u3
本次校准的被校直流换流阀实验装置的分辨力为 0.1V，在此区间内认为服从均匀分
布，包含因子 k= ，则相对标准不确定度 u3 为：
u3rel=0.1V/ /31.6V=9.2×10-4
C.3.4 工作电磁场的影响带来的不确定度分量 u4
校准地点周围无大功率用电设备及大功率发生器等产生的电磁干扰，故该分量忽略不
计。
C.4
合成标准不确定度 uc 的评定
不确定度分量汇总表见表 B.2。
表 B.2 标准不确定度汇总表
标准不确定度来源 概率分布 灵敏系数 不确定度分量
测量重复性 正态分布 1 2.9×10-4
示波器的最大允许误差 正态分布 -1 7.5×10-4
直流换流阀实验装置的分辨力 均匀分布 1 9.2×10-4
各不确定度分量各不相关，合成标准不确定度：
=1.2×10-3
C.5
扩展不确定度 U
取包含因子 k=2，则测量扩展不确定度为
Urel=2.4×10-3，k=2
15
JJF(陕)109－2023
附录 D
保护触发电压示值误差的不确定度评定
D.1
测量条件
D.1.1
环境条件：温度：21.9℃，湿度：55%RH；
D.1.2
计量标准：示波器 MDO3054、高压探头 P6035A；
D.1.3
被测对象：直流换流阀实验装置。
D.2
测量模型
ΔU = Ux－Un
式中：
ΔU——被测直流换流阀实验装置的示值误差；
Ux——被测直流换流阀实验装置的示值；
Un——标准示波器的示值；
D.3
标准不确定度 u 的评定
D.3.1
被校直流换流阀实验装置测量重复性引入的标准不确定度 u1。
在重复性条件下，用标准示波器测量 10 次，数据如表 C.1 所示：
表 C.1 重复性测量数据
次数 n 标准值 Un（V） 测量值 Ux（V） ΔU
1 8240 8219 21
2 8240 8217 23
3 8241 8218 23
4 8241 8219 22
5 8240 8218 22
6 8240 8219 21
7 8239 8217 22
8 8236 8215 21
9 8239 8218 21
10 8238 8216 22
测量结果的单次实验标准偏差为：
16
16
JJF(陕)109－2023
s=0.79V
取单次测量值为测量结果，因此标准不确定度为：
u1rel=0.79V/8240V=9.6×10-5
D.3.2
由示波器不准确引入的标准不确定 u2
示波器经校准符合技术指标要求，通过查询校准证书得知，校准证书给出的电压的测量不
确定度为 Urel=1.5×10-3k=2，则相对标准不确定 u2 为：
u2rel=1.5×10-3/2=7.5×10-4