安徽天康電纜火花檢測相關標準

       UL83-2004交流火花機及UL1581電線和軟線的火花試驗標準

5.22交流火花試驗對于每根成品制造長度，可任選是否以本條要求替代

5.23條的介質耐電壓要求或替代5.24條的絕緣電阻要求。按8.22條做試驗，試驗電壓如下：

  導體規格，ｍ㎡（AWG或Kcmil）                交流試驗電壓（kV）

         2.08--5.26(14-10)                             7.5

         8.37--33.6(8-2)                               10.0

         42.4—107(1-4/0)                              12.5

         127—253(250-500)                             15.0

         279—507(550-1000)                            17.5

         557—1010(1100-2000)                          20.0

8.22火花試驗機

8.22.1火花試驗機應包括一個電源、電極、電壓表、故障信號裝置或系統和必需的電氣連接器。

8.22.2火花機的電源應能在所有正常的漏泄電流條件下保持電纜標準規定的電壓。變壓器的機芯及其二次繞組的一端應可靠接地。電源不得與一個以上電極連接。

8.22.3電極應為鏈扣式或珠鏈式，且應與被試電線的表面在全長上密切接觸。

8.22.4金屬電極外殼的底部應為U形或V形，珠鏈的長度應明顯大于外殼的深度，槽道的寬度應比zui大規格被試電線的直徑大約40mm（1-1/2 in）。

8.22.5對于珠鏈電極，各串之間橫向和縱向間距和每個珠子的直徑應滿足表39 的要求。每個串中各珠子之間的垂直間距不得大于一個珠子的直徑。

8.22.6電極應具有接地的金屬護罩或類似保護裝置以防止操作人員觸及電極。

8.22.7電壓表應接到電路中以便在任何時候指示實際試驗電壓。

8.22.8試驗設備應包括電源、計數器或其它在故障時發出信號的裝置或系統。如果檢測出一個故障，在指示燈手動復位之前信號應始終保持。

8.22.9應在定長剪切電線時，即將儲存之前或即將出廠之前做火花試驗，修復點的絕緣應重復做火花試驗。

8.22.10按8.22.11條做過火花試驗的電線，經過在原電線制造廠進行的下列任何一項進一步加工后不需再做火花試驗：

a)    剪切成小于60m(200ft)的短尺；

b)    不需熱固化的劃線；

c)    不需熱固化涂色。

8.22.11電極長度不作規定。但電線穿過電極的速度應保證電線上任何一點與電極的接觸時間總共不小于18個電源電壓正、負峰值（相當于電源電壓的完整9周）。

用下列之一合適的公式確定電線zui大允許通過速度：

米/分=（1/150）×頻率（Hz）×電極長度（mm）

英尺/分=（5/9）×頻率（Hz）×電極長度（in）

為了方便起見，表40列出了幾種頻率的公式。

8.22.12做火花試驗時，電線的導體應接地。如果來自放線盤的電線為裸線，電線應在放線盤上接地，或在包覆絕緣之前在與裸導體保持連續接觸的任何點上接地，但不需做任何連續性試驗或在收線盤上接地。如果來自放線盤的電線為絕緣線，電線應在放線盤或收線盤上接地，但對于5.26m㎡（10AWG）和更小規格的電線應同時在放線盤上和收線盤上接地，如果5.26 m㎡（10 AWG）和更小規格的電線不做連續性試驗且證明為完整的一段的話。無論何種情況下，每個接地接頭應直接與火花機的接地端連接。

                                   表39

       zui大允許珠鏈中心距

                                  （8.22.5）

表40

電線zui大允許速度計算用公式（以電極長度L表示）

（見8.22.11）

高頻火花試驗機標準草案

絕緣線芯火花試驗

1  述語和定義

1.1  火花試驗   Spark  test

     電線電纜通過周圍電極時該電極對其施加試驗電壓的一種絕緣試驗。

2  試驗設備

2.1  設備名稱  高頻火花試驗機    High Frequency sine wave spark tester

2.2  高壓電源 

2.2.1 電源電壓  AC500V—15000V

     高壓電極對地的電位差由火花試驗機的高壓指示表顯示。該表的指示誤差≤±3%。

2.2.2 電源頻率  2500—3500HZ，電壓波形近似正弦波。

2.3  試驗電極

2.3.1 本機試驗電極為接觸式電極，其有效長度可以使被測試絕緣線芯的每一點通過電極下的時間≥0.001S。

      注1：這時間表示絕緣線芯穿過每毫米長電極的zui大速度為60m/min.

2.3.2 電極的有效寬度為70mm,比被測試心芯的zui大直徑大45mm.(本機的zui大被測試線芯的直徑是25mm).底部做成U型。對地保持良好的絕緣，在zui高試驗電壓下，當絕緣子受潮時火花機也能正常運行。電極箱殼體保持可靠接地。

2.3.3 電極為用金屬制成的珠鏈式電極。珠鏈長度大于U形底部電極的深度。相鄰兩鏈的間距為2.5mm.

      注1：相鄰兩鏈的間距為2.5.mm是指任何方向的相鄰兩個間距。

2.3.3.1       珠的直徑為2.5mm,一串珠鏈上的相鄰兩顆珠子的間距為1.5mm.

2.3.3.2鏈上的珠分布均勻，表面光滑，不會有刮傷試樣絕緣的任何毛刺，且每一節珠都能靈活可繞。珠鏈為交叉排列。

2.4  保護電極試驗電極的兩端有接地保護電極。保護電極的寬度為45mm。所用的珠鏈與試驗電極一致。保護電極與試驗電極之間的距離能保證在zui高試驗電壓下，不發生試樣絕緣表面閃絡。

2.5    安全保護連鎖裝置保證開啟試驗電極箱時自動斷開高壓電源。

2.6    擊穿指示器擊穿指示器由四位數字顯示計數器和訊響報警器組成。能對每次擊穿記和報警。擊穿指示器可以保持其指示數，直至下一個擊穿被記錄或指示器被人工復位。訊響報警器的報警時間可以持續到直至報警系統被人工復位為止。

3  試驗電壓試驗電壓值應在產品標準中規定。如果相關產品中沒有規定相應的試驗電壓值，則可按表1推薦的試驗電壓值進行試驗。

                        表1  火花試驗電壓推薦值

4  試驗前的準備

4.1 火花試驗設備和收放線裝置均應可靠接地.

4.2 每次試驗前應檢查電極安全保護連鎖裝置,必須正常動作.

4.3 被試品的導體應可靠地連續接地.

4.4 被試品進入電極之前,應用適當的方法除去絕緣表面的水分,以防止試驗過程中產生閃絡.

5 試驗結果及評定單位長度(如每千米)被試品的擊穿次數即為試驗結果.

6 火花試驗機的檢定

火花試驗機每年至少檢定一次,在大修或較大程度調整后,也應進行檢定.

高頻火花機與工頻火花機對照表

高頻火花機不是新產品，在歐洲、美國、日本、中國臺灣等大多數先進的國家和地區已經使用20多年，但在中國國內的電線生產廠家還沒普遍使用。我公司是中國國內*家生產高頻火花機的企業，隨著電線質量要求的提高，以及擠出機生產線速的提高，高頻火花機必然會逐步取代工頻機和直流機，成為電線生產中*的檢測設備，因為它*沒有漏測。

高頻火花機的*性

絕緣電纜的火花檢測設備 在絕緣電線電纜的生產過程中，破皮瑕疵檢測是一道重要的工序，它的檢測效果直接影響著整個電纜的品質。一般電線的的破皮檢測都是在線檢測的，這樣電線的在線檢測方法和設備就顯的尤為重要了。

在線絕緣檢測的方法和設備有很多，以前通常是使用浸水電壓試驗，但是這種試驗在時間和環境方面要求特別嚴格，而且所用場地大、工序繁多，所以它無形中限制了電線的生產檢測速度，不符合現代化生產的需要。

20世紀60年代末的研究發現：如果選擇合適的正弦或脈沖放電測試電壓，無論是將被測產品浸沒在水中還是在被測導體和水之間加上60Hz的高壓都能夠得到同樣的結果。這種脈沖放電測試方法隨后被國家電子產品協會（NEMA）采納，并且替代了在水中浸沒測試方法。隨后絕緣電纜的規范中也包括了這種測試方法。這種檢測方法就是火花試驗。

火花耐電壓試驗是一種快速和連續進行的耐電壓試驗方法，主要用與對橡皮、塑料絕緣電線，或者對有護套的電線電纜產品的橡皮、塑料絕緣線芯進行耐電壓試驗，一般適用于1000V及以下電壓級的產品。由于設備簡單，速度快，在制造廠中被大量采用。

火花耐電壓試驗的工作原理是產品的導電線芯接地，產品以一定速度經過高壓電極，使絕緣層承受高壓試驗。高壓電極有接觸型（電極與產品絕緣表面接觸）和非接觸型兩種，目前大部分都采用接觸型電極（珠鏈形或刷形）。當產品通過高壓電極時，絕緣表面一方面與密集分布的電極相接觸；另一方面電極占有部分空間的空氣被高壓所游離。當電極電壓達到一定數值（幾千伏以上）時，可以近似認為，產品絕緣表面的空氣電壓即為電極電壓，因此，電極及周圍的游離空氣相當于組成了被產品的一個外電極。根據目前所選用的火花耐電壓試驗值，在長期的生產實踐中證明，基本上能達到與浸水耐電壓試驗的相同效果 。

火花耐電壓試驗所采用的電源形式有多種，目前主要采用的是工頻（50Hz）電壓、高頻（3kHz）電壓和直流電壓三種。

這三電源的火花試驗機各有優點，特點鮮明，但是隨著現代生產設備技術速度的不斷增長，以及用戶對電線品質的要求的提高，高頻火花機（3kHz）獲得了的廣闊市場前景。那么高頻火花機到底有那些*性呢？我們用列表的方式把高頻火花機與工頻（60Hz）進行比較，如下表：

由上表我們不難看出高頻火花試驗機在很多方面有著工頻機所不能比的許多優點，例如在檢測速度方面，高頻火花機幾乎是工頻火花機的5倍，在今天這樣一個競爭激烈的市場環境中，對于一個用戶來說，如果因為檢測設備不好而降低整個生產線的速度，或者用更多的人力和時間去復繞檢測，這似乎不是一個很好的商業建議。因此，在未來的電線在線檢測設備中，高頻火花機將成為用戶的。

在國外高頻火花機早已得到電線行業者的親睞，如在1968年，美國保險商實驗所（UL）批準使用高頻電壓（3000Hz）測試標記產品。1976年，前蘇聯TOCT17397-72“交流電壓試驗方法”，認可試驗電壓的頻率（50～106Hz）。加拿大標準協會于1976年采用3kHz的測試方法并且很快在電線和電纜工業中廣泛采用這種測試方法。BS5099：1992“電線火花試驗”已認可高頻火花試驗機，頻率為103～106Hz。

然而，在以往的很長一段時間里高頻火花機在中國國內的電線生產領域并沒得到廣泛的應用。其主要原因是一方面國內并沒有自己品牌的高頻火花機，高頻火花機都還需要從美、英等發達國家進口，這樣在售后服務和保養方面都不方便。其次由于高頻機需要進口所以其價格也當然很貴，一臺美國進口的高頻火花要兩萬多元，相當于4臺國內工頻火花機的價格，這樣就限制了國內電線生產廠商的購買能力。另外中國還沒有專門針對高頻火花機方面的標準，所以即使國內有廠家從國外購買了高頻火花機，在國內也不能使用。綜上所述，盡管高頻火花試驗機有著很多的優點和先進性，但由于受國內現實環境的種種因素的制約，高頻火花機市場這塊蛋糕在國內市場還是一個空白。

隨著時間推移和電線生產工藝的不斷更新的需要，盡管高頻火花機在價格和標準上有很多不積極的因素，但是這些已經不再是阻擋高頻火花機發展的絆腳石。目前深圳市杰帝實業有限公司通過不懈的努力終于開發出了國內*臺自己品牌的高頻火花機，其技術可以達到同步水平，而且市場價格只有進口機的1/4左右，與國內的工頻火花機價格相當，中國有了自己品牌的高頻火花測試機，高頻火花機在中國國內將逐漸得到廣泛的推廣和應用。

火花試驗機的安全性能

現在*通過的，在交流電60HZ的時候，成年男性人體可以承受通過的zui大電流是9mA，成年女性人體可以承受通過的zui大電流是6mA。在3000HZ的時候男性是22mA,而女性也增加到15mA。直流電在這方面還沒有制訂數值，但科學顯示人體可以通過的直流電是60mA.

在60HZ的時候人體持續通過18mA的電流，僅僅能使人休克或停止呼吸。如果要造成人體心臟停止跳動死亡則要連續通過67mA的電流。

在60HZ的時候人體持續通過5mA的電流，對人體的肌肉就會造成輕微的傷害。而直流或30000HZ的電流，則遠遠超過5mA才會對人體肌肉造成傷害。

電容器放出的電,達到50焦耳就會很危險.

電容器在達到DC5mA或更小的電流時就會產生火花.電容器在AC3000Hz在時電流達到4mA或更小時就會產生火花.AC60HZ時7mA或更小就會產生火花.電容器在每秒內有248次zui大負荷超過2焦耳,就會產生火花..不能超過上述電容器裝置的實驗極限,否則就會對人體造成傷害. 所以操作員要有保護裝置.在電極部分應有互鎖保護功能,以免造成人體傷害.本裝置必須接地良好.如果操作員要對設備表面進行檢查，必須斷開電源，并排除一切可能對人體造成傷害的因素。

JD-HF01高頻火花測試機是3000HZ正弦波電壓。波形如圖表1。輸出電壓是通過改變線圈和電容的容量。當被測試電線出現破壞時，電路會產生一個持續20豪秒微弱脈沖信號，這個信號會觸發計數器和繼電器動作。本設備電路全部由硬件部份組成采用故態組件。操作簡便，維護容易，堅固耐用。

用2英寸長的電極，在1500英尺/分的線速情況下檢測，每個被測試點測試電壓的波峰數為四個。被檢測電線的裸漏金屬物與電極電火花的距離縮短了很多。因此它對不良電線的檢測性能就更好了，從而減少了因為針孔或裂紋等劣質電線漏電而對人體造成的傷害?；鸹C的工作頻率受電路電容量的影響而改變，大約在1000HZ至35000HZ之間變化。電路電容在25pf時候，工作頻率接近于3000HZ。當通過高壓電極的電線出現裸漏的時候，振蕩電路檢測出電路的負載增加很大，報警系統就會工作。

參照圖Z-0175，晶體管Q101和Q102與高壓變壓器T3連接在一起，高壓變壓器B組線圈上的頻率振蕩器受高壓變壓器高壓輸出端的負載電容和高壓電極的電容的影響。高壓變壓器高壓輸出端的頻率為2-3.5KHZ，當移開電感L101進行短接時，高壓輸出端的波形近似于正弦波。

高壓變壓器的輸出波形是通過變壓器的第三組線圈（也就是變壓器的7、8、9腳）來控制的。通過二極管D3、D4、D5和D6來調整矯正波形的。輸出電壓值是由面板電壓指示表 M101來監視的，它顯示實際的高壓輸出值。輸出電壓是通過主板第7腳到面板上電位器R101來控制，并通由主板第4腳回饋到D12，D12為6V穩壓二極管，通過晶體管Q1、Q2、Q3、Q103來控制振蕩器的供電電壓。由T1、D18和C25組成一個破壞信號的檢波器，當發現流過振蕩電路的電流徒然增大，在Q7的基極就會產生一個正電壓。當發現高壓輸出電極部分的火花開始增大時，C12、D22、D31、C23       和R24就會給破壞信號檢波器加一個負的延遲偏置信號。

Q6和Q7連接在一個單一的20毫秒的多頻振蕩信號發生器上，當二極管D18兩端的電壓超過它的標準工作電壓時，這個多頻振蕩信號發生器就會觸發破壞信號檢波器，Q4、Q5在這期間就導通，繼電器和計數器就動作。

D24和Q12控制流過振蕩器的電流，當出現金屬外漏的時候，通過R41使繼電器和計數器動作一次。