JJF 2194-2025 氧化锌避雷器测试仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2194—2025
氧化锌避雷器测试仪校准规范
CalibrationSpecificationforZinc-oxideArresterTesters
2025-02-08发布2025-08-08实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国电磁计量技术委员会
主要起草单位:上海市计量测试技术研究院
陕西省计量科学研究院
中国计量科学研究院
参加起草单位:辽宁省计量科学研究院
山东省计量科学研究院
常州检验检测标准认证研究院
本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
冯 建(上海市计量测试技术研究院)
许 峰(上海市计量测试技术研究院)
汤元会(陕西省计量科学研究院)
王 昊(中国计量科学研究院)
参加起草人:
梁国鼎(辽宁省计量科学研究院)
管泽鑫(山东省计量科学研究院)
李 鑫(常州检验检测标准认证研究院)
JJF2194—2025
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 参考电压…………………………………………………………………………… (2)
5.2 全电流……………………………………………………………………………… (2)
5.3 阻性电流…………………………………………………………………………… (2)
5.4 容性电流…………………………………………………………………………… (2)
5.5 相位角……………………………………………………………………………… (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……………………………………………………………… (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…………………………………………………………………………… (3)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (6)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (6)
附录A 标准功率源校准阻性和容性电流时的参数计算方法……………………… (7)
附录B 阻性电流测量不确定度评定示例…………………………………………… (8)
附录C 校准原始记录格式…………………………………………………………… (11)
附录D 校准证书内页格式…………………………………………………………… (13)
Ⅰ
JJF2194—2025
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》共同构成支撑本校准规范编制
工作的基础性系列规范。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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氧化锌避雷器测试仪校准规范
1 范围
本规范适用于(工频交流)氧化锌避雷器测试仪的校准,具有本规范部分校准参数
测量功能的测试仪可参照本规范执行。
本规范不适用于直流氧化锌避雷器测试仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
GB11032 交流无间隙金属氧化物避雷器
DL/T987—2017 氧化锌避雷器阻性电流测试仪通用技术条件
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于该规范;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 参考电压 referencevoltage
通过电压互感器二次侧获取施加在金属氧化物避雷器端子间的运行电压。
3.2 全泄漏电流 totalleakagecurrent
流过金属氧化物避雷器的电流。
注:简称全电流。
3.3 阻性泄漏电流 resistiveleakagecurrent
由金属氧化物避雷器的非线性电阻片的电阻引起的泄漏电流,为全泄漏电流的阻性
分量。
注 :简称阻性电流。
3.4 容性泄漏电流 capacitiveleakagecurrent
由金属氧化物避雷器的非线性电阻片的介电常数、分布电容等引起的泄漏电流,为
全泄漏电流的容性分量。
注:简称容性电流。
4 概述
氧化锌避雷器测试仪(以下简称测试仪)用于对金属氧化物避雷器的全电流、阻性
电流、容性电流等交流电气参数进行测量,根据测量结果可判断金属氧化物避雷器的老
化、受潮等质量状况。测试仪通常具有电压和电流输入端,其典型工作原理框图如图1
所示,输入电压和电流分别利用电压分压器和电流/电压变换器进行处理,经滤波和信
号调理后转换为数字信号,利用微处理器进行分析和计算,得到相应的测量参数。
1
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图1 测试仪工作原理框图
5 计量特性
5.1 参考电压
测量范围:10V~250V;
最大允许误差:±(1%~10%)。
注:测试仪输入电压通常为电压互感器二次电压,通过设置电压互感器的变比,换
算为一次电压显示。
5.2 全电流
测量范围:100μA~20mA;
最大允许误差:±(1%~10%)。
5.3 阻性电流
测量范围:50μA~20mA;
最大允许误差:±(1%~10%)。
5.4 容性电流
测量范围:100μA~20mA;
最大允许误差:±(1%~10%)。
5.5 相位角
测量范围:0°~90°;
最大允许误差:±(0.05°~0.5°)。
注:
1 全电流、阻性电流和容性电流可用有效值或峰值表示,峰值为有效值的2倍;
部分测试仪具有相位角补偿功能,通过设置补偿角实现。
2 以上计量特性要求不用于合格性判别,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:≤80%;
电源电压:交流(220±22)V;
2
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电源频率:(50±0.5)Hz;
环境周围无影响仪器正常工作的电磁干扰,以及其他影响量。
6.2 测量标准及其他设备
由测量标准及环境条件所引起的扩展不确定度(k=2),应不大于被校测试仪最大
允许误差绝对值的1/3。可选择以下满足校准要求的测量标准。
a)氧化锌避雷器测试仪校准装置
输出参考电压、全电流、阻性电流、容性电流、相位角的测量范围应满足相应计量
特性要求,参考电压的最大允许误差优于±0.2%,全电流、阻性电流、容性电流的最
大允许误差:±(0.2%~1%),相位角的最大允许误差:±(0.01°~0.1°)。
b)标准功率源
输出工频交流电压、交流电流、相位角的测量范围分别满足参考电压、全电流、相
位角的计量特性要求,交流电压的最大允许误差优于±0.2%,交流电流的最大允许误
差:±(0.2%~1%),相位角的最大允许误差:±(0.01°~0.1°)。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表1。
表1 校准项目一览表
序号校准项目计量特性条款校准方法条款
1 参考电压5.1 7.2.2
2 全电流5.2 7.2.3
3 阻性电流5.3 7.2.4
4 容性电流5.4 7.2.5
5 相位角5.5 7.2.6
7.2 校准方法
7.2.1 校准前准备
7.2.1.1 外观检查
被校测试仪的名称、型号、制造厂名或商标、出厂编号等信息应齐全;外壳、端
钮、开关和按键等应无影响校准或使用安全的松动、损伤、脱落;各种功能标志应齐全
正确。
7.2.1.2 通电检查
通电后开关、按键应能正常工作,各种显示均应正常。
7.2.2 参考电压
校准参考电压时,被校测试仪与测量标准的接线图如图2所示。
3
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图2 测试仪校准接线图
根据使用要求设置被校测试仪的电压互感器变比K ,或选择某一常用变比。
在被校测试仪的电压输入量程范围内均匀选取至少5个点进行校准,校准点必须包
含100V。
按照上述校准点改变测量标准的输出电压,依次记录测试仪参考电压示值,参考电
压的示值误差按公式(1)或公式(2)计算。
ΔU =UX
K -U0 (1)
式中:
ΔU ———参考电压的示值绝对误差,V;
UX ———测试仪参考电压的示值,kV;
K ———电压互感器变比设置值;
U0 ———测量标准输出的电压标准值,V。
γU=ΔU
U0 ×100% (2)
式中:
γU———参考电压的示值相对误差。
7.2.3 全电流
在全电流量程范围内均匀选取至少5个点进行校准。按校准点改变测量标准的输出
电流,读取全电流示值,全电流的示值误差按公式(3)或公式(4)计算。
ΔI=IX-I0 (3)
式中:
ΔI ———全电流的示值绝对误差,mA;
IX ———全电流的示值,mA;
I0 ———测量标准输出的全电流标准值,mA。
γI=IX-I0
I0 ×100% (4)
式中:
γI———全电流的示值相对误差。
4
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7.2.4 阻性电流
被校测试仪的补偿角设为0°,测量标准的输出电压设置为100V,容性电流设置为
1mA,阻性电流分别设置为50μA、100μA、200μA、500μA以及被校测试仪阻性电
流测量上限值的10%、50%和80%。
按照上述校准点改变测量标准的输出信号,依次记录测试仪阻性电流示值。阻性电
流的示值误差按公式(5)或公式(6)计算。
ΔIR=IRX-IR0 (5)
式中:
ΔIR———阻性电流的示值绝对误差,mA;
IRX ———阻性电流的示值,mA;
IR0 ———测量标准输出的阻性电流标准值,mA。
γIR=IRX-IR0
IR0 ×100% (6)
式中:
γIR———阻性电流的示值相对误差。
若采用标准功率源作为测量标准,无法直接设置阻性电流和容性电流,可通过设置
标准功率源输出电流的幅值以及电压和电流之间的相位角(计算方法见附录A),使校
准点满足上述要求。
7.2.5 容性电流
被校测试仪的补偿角设为0°,测量标准的输出电压设置为100V,阻性电流设置为
1mA,容性电流分别设置为被校测试仪容性电流测量上限值的10%、20%、50%
和80%。
按照上述校准点改变测量标准的输出信号,依次记录测试仪容性电流示值。容性电
流的示值误差按公式(7)或公式(8)计算。
ΔIC=ICX-IC0 (7)
式中:
ΔIC———容性电流的示值绝对误差,mA;
ICX ———容性电流的示值,mA;
IC0 ———测量标准输出的容性电流标准值,mA。
γIC=ICX-IC0
IC0 ×100% (8)
式中:
γIC———容性电流的示值相对误差。
若采用标准功率源作为测量标准,无法直接设置阻性电流和容性电流,可通过设置
标准功率源输出电流的幅值以及电压和电流之间的相位角(计算方法见附录A),使校
准点满足上述要求。
7.2.6 相位角
被校测试仪的补偿角设为0°,测量标准的输出电压设置为100V,输出电流设置为
5
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1mA,分别设置电流波形超前电压波形的30°、45°、60°、75°和90°。
按照上述校准点改变测量标准的输出信号,依次记录测试仪相位角示值,相位角的
示值绝对误差按公式(9)计算。
Δφ=φX-φ0 (9)
式中:
Δφ ———相位角的示值绝对误差,(°);
φX ———相位角的示值,(°);
φ0 ———测量标准输出相位角的标准值,(°)。
对于三相氧化锌避雷器测试仪,可逐相进行校准,或三相同时校准。
8 校准结果表达
校准结果应在校准证书(报告)上反映,校准证书(报告)应至少包括以下信息:
a)标题,如“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)证书或报告的唯一性标识(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)对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)校准证书和校准报告签发人的签名、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,不得部分复制证书或报告的声明。
校准原始记录格式见附录C,校准证书(报告)内页格式见附录D。
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
标准功率源校准阻性和容性电流时的参数计算方法
采用标准功率源作为测量标准校准测试仪阻性电流和容性电流参数时,标准功率源
输出工频交流电压、交流电流相位关系如图A.1所示,图中U0、I0分别为标准功率源
输出的电压和电流,φ0为电压与电流之间的相位角,IR0、IC0分别为阻性电流和容性电
流标准值。
图A.1 标准功率源输出信号相量图
校准时,根据7.2.4、7.2.5校准点要求,按公式(A.1)计算标准功率源输出电
流信号幅值,按公式(A.2)计算标准功率源输出电流超前输出电压的相位角。
I0= I2R0+I2C0 (A.1)
φ0=arctanIC0
IR0 (A.2)
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附录B
阻性电流测量不确定度评定示例
B.1 引言
阻性电流是测试仪关键测量参数,本附录以阻性电流0.1mA示值误差校准结果的
测量不确定度为例,说明测试仪校准项目的测量不确定度评定的程序,其他校准项目的
测量不确定度评定程序类同。
B.2 阻性电流示值误差校准不确定度评定
B.2.1 测量模型
阻性电流示值绝对误差校准方法见7.2.4,采用氧化锌避雷器测试仪校准装置,直
接输出标准电压和电流信号,测量模型可用公式(B.1)表示:
ΔIR=IRX-IR0 (B.1)
式中:
ΔIR———阻性电流的示值绝对误差,mA;
IRX ———阻性电流的示值,mA;
IR0 ———测量标准输出的阻性电流标准值,mA。
各输入量之间不相关,合成标准不确定度计算为公式(B.2)。
uc(ΔIR)= ∂ΔIR
∂IRX 2
u2(IRX)+ ∂ΔIR
∂IR0 2
u2(IR0) (B.2)
式中:
uc(ΔIR)———阻性电流示值绝对误差的合成标准不确定度,mA;
u(IRX) ———被校测试仪引入的标准不确定度,mA;
u(IR0) ———测量标准引入的标准不确定度,mA。
灵敏系数∂ΔIR
∂IRX =1,∂ΔIR
∂IR0 =-1。
B.2.2 标准不确定度来源
B.2.2.1 u(IR0)的来源
测量标准的阻性电流准确度引入的标准不确定度u1(IR0)。
B.2.2.2 u(IRX)的来源
a)被校测试仪分辨力引入的标准不确定度u1(IRX);
b)被校测试仪测量重复性引入的标准不确定度u2(IRX)。
注:当u2(IRX)>u1(IRX)时,u1(IRX)可以不重复计入。
B.2.3 标准不确定度评定
B.2.3.1 测量标准的阻性电流准确度引入的标准不确定度u1(IR0)
测量标准输出的阻性电流准确度引入的标准不确定度u1(IR0)采用B类方法评定。
测量标准输出阻性电流的最大允许误差为±(0.2%读数+1μA),在0.1mA 测量
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点最大允许误差为±0.0012mA,则分散区间的半宽度为a=0.0012mA,在该区间
内为均匀分布,包含因子k= 3,则测量标准引入的标准不确定度为:
u(IR0)=u1(IR0)=a
k =0.0012mA
3 ≈0.00069mA
B.2.3.2 被校测试仪引入的标准不确定度u(IRX)
B.2.3.2.1 被校测试仪分辨力引入的标准不确定度u1(IRX)
被校测试仪阻性电流分辨力为0.001mA,按B类方法进行评定,其区间半宽为
a=0.0005mA,为均匀分布,则包含因子k= 3,由分辨力引入的标准不确定度为:
u1(IRX)= a
k =0.0005mA
3 ≈0.00029mA
B.2.3.2.2 被校测试仪重复性引入的标准不确定度u2(IRX)
测量结果的重复性引入的标准不确定度采用A 类方法评定。10次重复测量结果如
表B.1所示,用贝塞尔公式(B.3)计算实验标准差
s IRX = Σ10
i=1 IRXi -IRX 2
n -1 (B.3)
式中:
IRX ———被校测试仪10次测量值的平均值,mA;
IRXi ———被校测试仪第i 次测量值,mA;
n ———重复测量的次数。
表B.1 阻性电流重复性测量数据
第i 次测量测量值/mA
1 0.100
2 0.101
3 0.100
4 0.100
5 0.100
6 0.099
7 0.100
8 0.101
9 0.100
10 0.100
根据公式(B.3)计算出重复测量的单次实验标准差为:
s(IRX)=0.00057mA
则测量重复性引入的标准不确定度为:
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u2(IRX)=s(IRX)=0.00057mA
为避免重复计算,测量结果的重复性和被校测试仪的分辨力引入的不确定度,取两
者较大值作为被校测试仪引入的标准不确定度。因u2(IRX)>u1(IRX),故舍去被校测
试仪分辨力引入的标准不确定度分量u1(IRX)。被校测试仪引入的标准不确定度为:
u (IRX)=u2(IRX)=0.00057mA
B.2.4 不确定分量一览表
不确定度分量见表B.2。
表B.2 阻性电流校准不确定度分量一览表
不确定度分量不确定度来源评定方法分布类型标准不确定度
u1(IR0) 测量标准的阻性电流准确度B 均匀0.00069mA
u(IR0) 测量标准0.00069mA
u1(IRX) 被校测试仪分辨力B 均匀0.00029mA
u2(IRX) 被校测试仪测量重复性A 正态0.00057mA
u(IRX) 被校测试仪0.00057mA
B.2.5 合成标准不确定度uc(ΔIR)
合成标准不确定度按公式(B.2)计算。
uc(ΔIR)= u2(IRX)+u2(IR0)≈0.0009mA
B.2.6 扩展不确定度U(ΔIR)
取包含因子k=2,则扩展不确定度为:
U(ΔIR)=k×uc(ΔIR)≈0.002mA (k=2)
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附录C
校准原始记录格式
氧化锌避雷器测试仪校准原始记录
证书编号:
送校仪器信息:
委托单号送校单位
名 称制造单位
型号/规格出厂编号
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
(YYYY-MM-DD)
第 页 共 页
11
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×××××校准原始记录
证书编号:
校准结果记录
1. 参考电压(变比: )
标准值/V 示值/kV 测量值/V 示值误差/V 测量不确定度(k=2)
2. 全电流
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
3. 阻性电流(电压:100V,容性电流:1mA)
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
4. 容性电流(电压:100V,阻性电流:1mA)
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
5. 相位角(电压:100V,全电流:1mA)
标准值/(°) 示值/(°) 示值误差/(°) 测量不确定度(k=2)
校准员: 核验员: 校准日期: 年 月 日
第 页 共 页
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附录D
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
(YYYY-MM-DD)
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证书编号 ××××××-××××
校准结果
1. 参考电压(变比: )
标准值/V 示值/kV 示值误差/V 测量不确定度(k=2)
2. 全电流
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
3. 阻性电流(电压:100V,容性电流:1mA)
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
4. 容性电流(电压:100V,阻性电流:1mA)
标准值/mA 示值/mA 示值误差/mA 测量不确定度(k=2)
5. 相位角(电压:100V,全电流:1mA)
标准值/ (°) 示值/ (°) 示值误差/ (°) 测量不确定度(k=2)
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:
第×页 共×页
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