JJF 2239-2025 火花试验机校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2239—2025
火花试验机校准规范
CalibrationSpecificationforSparkTesters
2025-03-27发布2025-09-27实施
国家市场监督管理总局 发布
火花试验机校准规范
CalibrationSpecificationfor
SparkTesters

JJF2239—2025
归口单位:全国电磁计量技术委员会
主要起草单位:山东省计量科学研究院
广东省计量科学研究院
参加起草单位:青岛市计量技术研究院
常州检验检测标准认证研究院
河南省计量测试科学研究院
本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释
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本规范主要起草人:
马雪锋(山东省计量科学研究院)
王新军(山东省计量科学研究院)
张 剑(广东省计量科学研究院)
参加起草人:
邓 彬(山东省计量科学研究院)
郁 黎(青岛市计量技术研究院)
李 鑫(常州检验检测标准认证研究院)
贾红斌(河南省计量测试科学研究院)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语…………………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (1)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
5.1 输出电压…………………………………………………………………………… (2)
5.2 峰值纹波因数……………………………………………………………………… (2)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (2)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (3)
7.1 校准项目…………………………………………………………………………… (3)
7.2 校准方法…………………………………………………………………………… (3)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (6)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (6)
附录A 输出电压示值测量不确定度评定示例……………………………………… (7)
附录B 校准原始记录格式…………………………………………………………… (9)
附录C 校准证书内页格式…………………………………………………………… (10)
Ⅰ
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引 言
JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011 《通用计量术语及
定义》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作
的基础性系列规范。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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火花试验机校准规范
1 范围
本规范适用于电线电缆检测用工频(50 Hz)火花试验机和直流火花试验机的
校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
GB/T3048.9—2007 电线电缆电性能试验方法 第9部分:绝缘线芯火花试验
GB/T26873—2011 火花试验机
JB/T4278.10—2011 橡皮塑料电线电缆试验仪器设备检定方法 第10部分:火
花试验机
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
3.1 峰值纹波因数 peakripplefactor
信号中交流分量的峰-峰值与直流分量的绝对值之比。
4 概述
火花试验机(以下简称火花机)主要用于检测电线电缆绝缘线芯的绝缘层质量。
火花机一般由高压电源、检测控制装置、试验电极、保护电极、击穿指示器、指示
仪表等组成,火花机结构示意图如图1所示。火花机工作时产生一个交流或直流高压,
经高压试验电极对线缆进行电性能试验,当线缆存在绝缘缺陷时发生击穿,线缆导体与
电极间产生一个放电火花,击穿指示器记录一次击穿次数,火花机发出声光报警信号。
根据内部的高压电源,火花机分为直流火花机和交流火花机;根据显示方式,火花
机分为指针式火花机和数字式火花机。
图1 火花机结构示意图
1—线芯(试样导体);2—被试电线电缆;3—试验电极;4—试验电极箱;5—检测控制装置;
6—高压电源;7—接地;8—保护电极;9—绝缘子;10—收线盘
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5 计量特性
5.1 输出电压
火花机输出电压的最大允许误差一般不超过±5%。
5.2 峰值纹波因数
直流火花机输出电压的峰值纹波因数一般不超过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:(5~40)℃,相对湿度:45%~75%;
供电电压:(220±22)V,频率:(50±0.5)Hz;
接地端符合高压仪器的接地要求,且周围无强烈的电磁干扰。
6.2 测量标准及其他设备
6.2.1 高压测量装置
高压测量装置可选用数字高压表,或由高压分压器和数字多用表组成的测量装置,
数字高压表或高压分压器的输入阻抗应不小于200MΩ;校准工频火花机时,高压测量
装置还可选用电压互感器和交流电压表组成的测量装置。
高压测量装置的测量范围应能覆盖被校火花机电压输出范围,高压测量装置引入的
扩展不确定度(k=2)不应超过被校火花机输出电压最大允许误差绝对值的1/3。
注:如果高压测量装置只能在较小的温度范围内满足准确度要求,应在保证准确度所允许的温
度范围内使用。
6.2.2 示波器
示波器带宽不小于100MHz,幅度最大允许误差不超过±3%。
6.2.3 其他设备
6.2.3.1 高压电容
用于工频火花机稳定性检查的500pF高压电容最大允许误差不超过±10%,其额
定工作电压不低于被校工频火花机的最高输出电压。
用于直流火花机输出电压峰值纹波因数校准的高压电容应不小于0.47μF,耐受电
压不低于3kV。
6.2.3.2 人工击穿装置
人工击穿装置应满足GB/T26873—2011中6.2.2.2的要求。
6.2.3.3 塞尺
0.25mm 的塞尺,最大允许误差不超过±0.05mm,用于调整人工击穿装置中金
属板与金属针之间的间隙。
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7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
火花机校准项目见表1。
表1 校准项目一览表
序号校准项目校准方法
1 外观和通电检查7.2.1
2 功能检查7.2.2
3 输出电压7.2.3
4 峰值纹波因数① 7.2.4
① 仅适用于直流火花机。
7.2 校准方法
7.2.1 外观和通电检查
7.2.1.1 外观检查
检查火花机是否具有名称、型号、出厂编号、制造厂、试验电压范围等标志。标志
是否清晰,且无影响使用的明显缺陷;各开关、按钮、旋钮是否灵活可靠;零部件装配
是否牢固,无明显松动现象;珠链或环链是否分布均匀、表面光滑;是否具有专用的接
地端子且有明显接地标识。
检查试验电极箱壳体和保护电极是否接地。
7.2.1.2 通电检查
火花机通电预热后,检查显示或指示是否清晰完整;对于数字显示的火花机,检查
其显示是否有重叠和缺划现象。
开启试验电极箱,检查安全保护联锁装置是否能自动切断电源,且试验电极是否自
动接地。
在保护电极与试验电极之间施加最高标称试验电压,检查是否发生试样绝缘表面
闪络。
7.2.2 功能检查
7.2.2.1 灵敏度检查
使用塞尺将人工击穿装置的金属板与针之间的间隙调整为(0.25±0.05)mm。灵
敏度检查接线如图2所示,在火花机试验电极与地之间接入人工击穿装置。工频火花机
试验电压设定为3kV,直流火花机试验电压设定为5kV,调节人工击穿装置的限流阻
抗,将短路稳态电流限制在600μA以下。启动人工击穿装置,旋转20次。检查火花机
的击穿计数器所计次数是否与实际击穿次数一致。
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图2 灵敏度检查接线示意图
7.2.2.2 稳定性检查
a)工频火花机
使用塞尺将人工击穿装置的金属板与针之间的间隙调整为(0.25±0.05)mm。稳
定性检查接线如图3a)所示,在工频火花机的试验电极与地之间接入一个500pF高压
电容,在试验电极与地之间接入人工击穿装置,将工频火花机的输出电压调至最高值,
启动人工击穿装置,旋转20次。检查火花机的击穿计数器所计次数是否与实际击穿次
数一致。
b)直流火花机
使用塞尺将人工击穿装置的金属板与针之间的间隙调整为(0.25±0.05)mm。稳
定性检查接线如图3b)所示,在直流火花机的试验电极与地之间接入人工击穿装置,
将其限流阻抗短接。将直流火花机的输出电压调至最高值,启动人工击穿装置,旋转
20次。检查火花机的击穿计数器所计次数是否与实际击穿次数一致。
a)工频火花机
b)直流火花机
图3 稳定性检查接线示意图
7.2.3 输出电压
7.2.3.1 校准点的选取
a)对于指针式火花机,选取指示仪表每个带数字分度的电压值作为校准点;对于
数字式火花机,在指示仪表量程范围内均匀选取包括满量程点在内的4个电压值作为校
准点。工频火花机校准点最小电压不小于3kV,直流火花机校准点最小电压不小于
5kV。
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b)校准多量程数字火花机时,选取一个常用量程作为主要量程按a)选取校准点,
其他量程至少应选取包括满量程点在内的2个电压值作为校准点。
c)也可根据委托单位要求选取校准点,但选取的校准点试验电压不得低于灵敏度
所要求的试验电压。
7.2.3.2 输出电压示值
输出电压示值校准接线如图4所示。
图4 输出电压示值校准接线图
将火花机输出电压调至7.2.3.1规定的校准点,记录火花机电压示值和高压测量装
置的电压实测值,火花机输出电压示值绝对误差按公式(1)计算,指针式火花机输出
电压示值引用误差按公式(2)计算,数字式火花机输出电压示值相对误差按公式(3)
计算。
Δ=Vx-VN (1)
式中:
Δ———被校火花机输出电压示值绝对误差,kV;
Vx———被校火花机输出电压示值,kV;
VN———高压测量装置电压实测值,kV。
γf=Δ
Vf
×100% =
Vx -VN
VN
×100% (2)
式中:
γf———被校指针式火花机输出电压示值引用误差;
Vf———被校指针式火花机输出电压引用值(满度值),kV。
γ =Δ
VN
×100% =
Vx -VN
VN
×100% (3)
式中:
γ———被校数字式火花机输出电压示值相对误差。
7.2.4 峰值纹波因数
高压电容的一端接试验电极,另一端接示波器输入端。接通直流火花机电源,将输
出电压升至1kV,用示波器测量输出电压的峰-峰值ΔV 。按公式(4)计算直流电压的
峰值纹波因数。
δ= ΔV
2|V0|×100% (4)
式中:
δ———直流火花机输出电压的峰值纹波因数。
ΔV ———直流火花机输出电压的峰-峰值,kV;
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V0———直流火花机输出电压值,kV。
8 校准结果表达
校准结果应在校准证书上反映,校准证书应至少包括以下信息:
a)标题:“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
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)客户的名称和地址;
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或应用有关时,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)校准结果及其测量不确定度的说明;
m)对校准规范的偏离的说明;
n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对被校对象有效的声明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
校准原始记录格式见附录B,校准证书内页格式见附录C。
9 复校时间间隔
建议复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间
间隔。
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附录A
输出电压示值测量不确定度评定示例
A.1 测量条件及方法
环境条件:温度为(5~40)℃,相对湿度为45%~75%。
测量标准:数字高压表等。
被测对象:工频火花机。
测量方法:直接测量。
A.2 测量模型
设VN 为数字高压表实测值,Vx 为被校火花机输出电压显示值,在校准条件下,
温度、湿度、零电流、输入阻抗等带来的影响可忽略,由此得到测量模型见公式
(A.1)。
Δ =Vx -VN (A.1)
式中:
Δ———被校火花机输出电压示值绝对误差,V;
Vx———被校火花机输出电压显示值,V;
VN———数字高压表电压实测值,V。
A.3 标准不确定度评定
A.3.1 由测量重复性引入的标准不确定度u1
在相同条件下,将被校火花机输出电压调整至5kV,记录数字高压表的电压实测
值,重复测量10次,获得数据如表A.1。
表A.1 重复性测量数据
序号VN/kV
1 4.993
2 4.987
3 4.990
4 4.991
5 4.986
6 4.988
7 4.993
8 4.984
9 4.992
10 4.995
测量数据的平均值:VN=4.9899kV≈4.990kV
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单次测量值的实验标准偏差:s=3.54×10-3kV
校准过程中只测量一次,因此u1=s=3.54×10-3kV
A.3.2 由被校火花机分辨力引入的标准不确定度u2
被校火花机输出电压显示值的分辨力为0.01kV,其在±0.005kV 的区间内为均
匀分布,包含因子k= 3,因此
u2=0.005kV
3 ≈2.89×10-3kV
A.3.3 由数字高压表电压最大允许误差引入的标准不确定度u3
数字高压表经量值传递,符合其技术指标要求。5kV 的最大允许误差为±1.0%,
在测量5kV时其允许误差限为±(1.0%×5kV)=±5×10-2kV,在区间内认为服从
均匀分布,包含因子k= 3,则:
u3=5×10-2kV
3 ≈2.89×10-2kV
A.3.4 测量不确定度汇总
依据公式(A.1)得到灵敏系数:c1= ∂Δ
∂Vx=1,c2= ∂Δ
∂VN=-1
各不确定度分量汇总见表A.2。
表A.2 不确定度分量汇总表
符号来源评定方法标准不确定度灵敏系数不确定度分量
u1 测量重复性A 3.54×10-3kV 1 3.54×10-3kV
u2 被校火花机分辨力B 2.89×10-3kV 1 2.89×10-3kV
u3 数字高压表电压最大允许误差B 2.89×10-2kV -1 -2.89×10-2kV
A.4 合成标准不确定度
输入量的各不确定度分量互不相关,则合成标准不确定度为:
uc = (c1u1)2+ (c1u2)2+ (c2u3)2
= (3.54×10-3)2+ (2.89×10-3)2+ (2.98×10-2)2kV≈2.93×10-2kV
A.5 扩展不确定度
取k=2,由此得到被校火花机5kV点输出电压的扩展不确定度为:
U =kuc=0.059kV,k=2
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附录B
校准原始记录格式
火花试验机校准原始记录
委托单位名称: 地址:
计量器具名称: 证书编号:
制造单位: 型号/规格: 出厂编号:
校准依据:
校准地点: 温度: ℃相对湿度: %
校准所使用的主要标准器(或标准装置):
名 称测量范围
不确定度/准确度等级
或最大允许误差
证书号证书有效期至
校 准 内 容
一、外观和通电检查:
二、功能检查:
1. 灵敏度检查:试验电压 kV,短路电流 μA,人工击穿装置持续旋转20次,
击穿指示器记录的击穿数 次,人工击穿装置记录的击穿数 次。
2. 稳定性检查:试验电压 kV,人工击穿装置并联电容 pF,人工击穿装置
持续旋转20次,击穿指示器记录的击穿数 次,人工击穿装置记录的击穿数 次。
三、输出电压:
量程示值/kV 实际值/kV 示值误差/% 不确定度(k=2)
四、峰值纹波因数:
试验电压1kV,试验电压峰-峰值 V,峰值纹波因数: 。
校准员: 核验员: 校准日期: 年 月 日
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附录C
校准证书内页格式
证书编号××××××-××××
<校准机构授权说明>
校准结果不确定度的评估和表述均符合JJF1059.1的要求。
校准环境条件及地点:
温 度℃ 地点
相对湿度% 其他
校准所依据的技术文件(代号、名称):
校准所使用的主要测量标准:
名 称测量范围
不确定度/
准确度等级
证书编号证书有效期至
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证书编号××××××-××××
校 准 结 果
1. 输出电压
量程示值/kV 实际值/kV 扩展不确定度(k=2)
2. 峰值纹波因数
3. 外观和通电检查
4. 功能检查
灵敏度检查:
稳定性检查:
说明:
根 据客户要求和校准文件的规定,通常情况下 个月校准一次。
声明:
1仅对加盖“×××××校准专用章”的完整证书负责。
2本证书的校准结果仅对本次所校准的计量器具有效。
校准员: 核验员:
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