安徽天康电缆火花检测相关标准

安徽天康电缆火花检测相关标准

       UL83-2004交流火花机及UL1581电线和软线的火花试验标准

5.22交流火花试验对于每根成品制造长度，可任选是否以本条要求替代

5.23条的介质耐电压要求或替代5.24条的绝缘电阻要求。按8.22条做试验，试验电压如下：

  导体规格，ｍ㎡（AWG或Kcmil）                交流试验电压（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火花试验机

8.22.1火花试验机应包括一个电源、电极、电压表、故障信号装置或系统和必需的电气连接器。

8.22.2火花机的电源应能在所有正常的漏泄电流条件下保持电缆标准规定的电压。变压器的机芯及其二次绕组的一端应可靠接地。电源不得与一个以上电极连接。

8.22.3电极应为链扣式或珠链式，且应与被试电线的表面在全长上密切接触。

8.22.4金属电极外壳的底部应为U形或V形，珠链的长度应明显大于外壳的深度，槽道的宽度应比zui大规格被试电线的直径大约40mm（1-1/2 in）。

8.22.5对于珠链电极，各串之间横向和纵向间距和每个珠子的直径应满足表39 的要求。每个串中各珠子之间的垂直间距不得大于一个珠子的直径。

8.22.6电极应具有接地的金属护罩或类似保护装置以防止操作人员触及电极。

8.22.7电压表应接到电路中以便在任何时候指示实际试验电压。

8.22.8试验设备应包括电源、计数器或其它在故障时发出信号的装置或系统。如果检测出一个故障，在指示灯手动复位之前信号应始终保持。

8.22.9应在定长剪切电线时，即将储存之前或即将出厂之前做火花试验，修复点的绝缘应重复做火花试验。

8.22.10按8.22.11条做过火花试验的电线，经过在原电线制造厂进行的下列任何一项进一步加工后不需再做火花试验：

a)    剪切成小于60m(200ft)的短尺；

b)    不需热固化的划线；

c)    不需热固化涂色。

8.22.11电极长度不作规定。但电线穿过电极的速度应保证电线上任何一点与电极的接触时间总共不小于18个电源电压正、负峰值（相当于电源电压的完整9周）。

用下列之一合适的公式确定电线zui大允许通过速度：

米/分=（1/150）×频率（Hz）×电极长度（mm）

英尺/分=（5/9）×频率（Hz）×电极长度（in）

   

为了方便起见，表40列出了几种频率的公式。

8.22.12做火花试验时，电线的导体应接地。如果来自放线盘的电线为裸线，电线应在放线盘上接地，或在包覆绝缘之前在与裸导体保持连续接触的任何点上接地，但不需做任何连续性试验或在收线盘上接地。如果来自放线盘的电线为绝缘线，电线应在放线盘或收线盘上接地，但对于5.26m㎡（10AWG）和更小规格的电线应同时在放线盘上和收线盘上接地，如果5.26 m㎡（10 AWG）和更小规格的电线不做连续性试验且证明为完整的一段的话。无论何种情况下，每个接地接头应直接与火花机的接地端连接。

                                   表39

       zui大允许珠链中心距

                                  （8.22.5）

小珠直径		每排中纵向间距		排之间横向间距
				链交错		链不交错
mm	in	mm	in	mm	in	mm	in
5.0	3/16	13	1/2	13	1/2	10	3/8
2.5	3/32		链应交错且应在纵向和横向相互接触
也可采用另外的的直径和间距，如果研究表明珠链与电线表面的接触面积同等及以上。

表40

电线zui大允许速度计算用公式（以电极长度L表示）

（见8.22.11）

标准电源频率 （Hz）	每分钟米 （L以mm为单位）	每分钟英尺 （L以英寸为单位）
50	0.333  Lmm	27.8  Lin
60	0.400  Lmm	33.3  Lin
100	0.667  Lmm	55.6  Lin
400	2.67   Lmm	222   Lin
1000	6.67   Lmm	556   Lin
3000	20.0   Lmm	1667   Lin
4000	26.7   Lmm	2222   Lin

 

高频火花试验机标准草案

绝缘线芯火花试验

1  述语和定义

1.1  火花试验   Spark  test

     电线电缆通过周围电极时该电极对其施加试验电压的一种绝缘试验。

2  试验设备

2.1  设备名称  高频火花试验机    High Frequency sine wave spark tester

2.2  高压电源 

2.2.1 电源电压  AC500V—15000V

     高压电极对地的电位差由火花试验机的高压指示表显示。该表的指示误差≤±3%。

2.2.2 电源频率  2500—3500HZ，电压波形近似正弦波。

2.3  试验电极

2.3.1 本机试验电极为接触式电极，其有效长度可以使被测试绝缘线芯的每一点通过电极下的时间≥0.001S。

      注1：这时间表示绝缘线芯穿过每毫米长电极的zui大速度为60m/min.

2.3.2 电极的有效宽度为70mm,比被测试心芯的zui大直径大45mm.(本机的zui大被测试线芯的直径是25mm).底部做成U型。对地保持良好的绝缘，在zui高试验电压下，当绝缘子受潮时火花机也能正常运行。电极箱壳体保持可靠接地。

2.3.3 电极为用金属制成的珠链式电极。珠链长度大于U形底部电极的深度。相邻两链的间距为2.5mm.

      注1：相邻两链的间距为2.5.mm是指任何方向的相邻两个间距。

2.3.3.1       珠的直径为2.5mm,一串珠链上的相邻两颗珠子的间距为1.5mm.

2.3.3.2链上的珠分布均匀，表面光滑，不会有刮伤试样绝缘的任何毛刺，且每一节珠都能灵活可绕。珠链为交叉排列。

2.4  保护电极试验电极的两端有接地保护电极。保护电极的宽度为45mm。所用的珠链与试验电极一致。保护电极与试验电极之间的距离能保证在zui高试验电压下，不发生试样绝缘表面闪络。

2.5    安全保护连锁装置保证开启试验电极箱时自动断开高压电源。

2.6    击穿指示器击穿指示器由四位数字显示计数器和讯响报警器组成。能对每次击穿记和报警。击穿指示器可以保持其指示数，直至下一个击穿被记录或指示器被人工复位。讯响报警器的报警时间可以持续到直至报警系统被人工复位为止。

3  试验电压试验电压值应在产品标准中规定。如果相关产品中没有规定相应的试验电压值，则可按表1推荐的试验电压值进行试验。

                        表1  火花试验电压推荐值

绝缘标称厚度 （mil）	额定标称电压（V）	试验电压（V）
所有	30	500
所有	90	1000
所有	125 & 150	1500
所有	250	2000
<15	300	2500
≤19	300	4000
	300	5000
≤24	600	4000

4  试验前的准备

4.1 火花试验设备和收放线装置均应可靠接地.

4.2 每次试验前应检查电极安全保护连锁装置,必须正常动作.

4.3 被试品的导体应可靠地连续接地.

4.4 被试品进入电极之前,应用适当的方法除去绝缘表面的水分,以防止试验过程中产生闪络.

5 试验结果及评定单位长度(如每千米)被试品的击穿次数即为试验结果.

6 火花试验机的检定

火花试验机每年至少检定一次,在大修或较大程度调整后,也应进行检定.

高频火花机与工频火花机对照表

高频火花机与工频火花机对照表项目	机        型		说    明
	JD-HF01高频火花机	工频火花机
体 积	体积小，仅工频机的1/6	体积大
电极长度	60mm	400mm以上	高频机电极珠串体积小，电线与珠串密接
频率	3000-3500Hz	50Hz	高频机正弦波波峰打击密度高
zui大功耗	150VA	1500VA
输出电压	AC1-5KV，3-15KV两组	仅1-15KV一组
预设电压	两组预设电压	无预设电压设计	常用的测试电压，可用预设方式设定，便于操作
输入电源	AC100/120/200/240V， 50/60HZ多种选择	仅用于一般电源 AC220V
击穿复位速度	0.04秒	0.1秒左右	高线速不会漏测
线速（依美国UL标准，每个测试点18个波峰）	1000m/分以上	200m/分左右	检测点波峰数每个国家要求不同
手动测试	用于倒轴操作	一般没有手动测试功能
安全情况	偶然触电，有麻感，无生命危险（3-10kHz范围内）	偶然触电，有生命危险

 

高频火花机不是新产品，在欧洲、美国、日本、中国台湾等大多数先进的国家和地区已经使用20多年，但在中国国内的电线生产厂家还没普遍使用。我公司是中国国内*家生产高频火花机的企业，随着电线质量要求的提高，以及挤出机生产线速的提高，高频火花机必然会逐步取代工频机和直流机，成为电线生产中*的检测设备，因为它*没有漏测。

高频火花机的优越性

绝缘电缆的火花检测设备 在绝缘电线电缆的生产过程中，破皮瑕疵检测是一道重要的工序，它的检测效果直接影响着整个电缆的品质。一般电线的的破皮检测都是在线检测的，这样电线的在线检测方法和设备就显的尤为重要了。

在线绝缘检测的方法和设备有很多，以前通常是使用浸水电压试验，但是这种试验在时间和环境方面要求特别严格，而且所用场地大、工序繁多，所以它无形中限制了电线的生产检测速度，不符合现代化生产的需要。

20世纪60年代末的研究发现：如果选择合适的正弦或脉冲放电测试电压，无论是将被测产品浸没在水中还是在被测导体和水之间加上60Hz的高压都能够得到同样的结果。这种脉冲放电测试方法随后被国家电子产品协会（NEMA）采纳，并且替代了在水中浸没测试方法。随后绝缘电缆的规范中也包括了这种测试方法。这种检测方法就是火花试验。

火花耐电压试验是一种快速和连续进行的耐电压试验方法，主要用与对橡皮、塑料绝缘电线，或者对有护套的电线电缆产品的橡皮、塑料绝缘线芯进行耐电压试验，一般适用于1000V及以下电压级的产品。由于设备简单，速度快，在制造厂中被大量采用。

火花耐电压试验的工作原理是产品的导电线芯接地，产品以一定速度经过高压电极，使绝缘层承受高压试验。高压电极有接触型（电极与产品绝缘表面接触）和非接触型两种，目前大部分都采用接触型电极（珠链形或刷形）。当产品通过高压电极时，绝缘表面一方面与密集分布的电极相接触；另一方面电极占有部分空间的空气被高压所游离。当电极电压达到一定数值（几千伏以上）时，可以近似认为，产品绝缘表面的空气电压即为电极电压，因此，电极及周围的游离空气相当于组成了被产品的一个外电极。根据目前所选用的火花耐电压试验值，在长期的生产实践中证明，基本上能达到与浸水耐电压试验的相同效果 。

火花耐电压试验所采用的电源形式有多种，目前主要采用的是工频（50Hz）电压、高频（3kHz）电压和直流电压三种。

这三电源的火花试验机各有优点，特点鲜明，但是随着现代生产设备技术速度的不断增长，以及用户对电线品质的要求的提高，高频火花机（3kHz）获得了的广阔市场前景。那么高频火花机到底有那些优越性呢？我们用列表的方式把高频火花机与工频（60Hz）进行比较，如下表：

项    目	高频火花机	工频火花机
体积	体积小，仅工频机的1/5	体积大，安装和搬运不方便
zui大工耗	150VA	1500VA，
检测线速（UL标准下）	可达到1000米/分以上	zui高210米/分
输入电源	AC100V/120V/200V/220V/ 240V，50/60Hz	仅能使用AC220V 50Hz电源

 

工艺流程	检测速度高，可装配在高速挤出流水线上试验。	检测速度低，不能装配在高速流水线上，要复绕，分两道工序。
击穿恢复速度	0.04秒	0.1秒左右
安全情况	偶然触电有麻感，无生命危险（3k-10kHz范围内）	偶然触电有生命危险

由上表我们不难看出高频火花试验机在很多方面有着工频机所不能比的许多优点，例如在检测速度方面，高频火花机几乎是工频火花机的5倍，在今天这样一个竞争激烈的市场环境中，对于一个用户来说，如果因为检测设备不好而降低整个生产线的速度，或者用更多的人力和时间去复绕检测，这似乎不是一个很好的商业建议。因此，在未来的电线在线检测设备中，高频火花机将成为用户的。

在国外高频火花机早已得到电线行业者的亲睐，如在1968年，美国保险商实验所（UL）批准使用高频电压（3000Hz）测试标记产品。1976年，前苏联TOCT17397-72“交流电压试验方法”，认可试验电压的频率（50～106Hz）。加拿大标准协会于1976年采用3kHz的测试方法并且很快在电线和电缆工业中广泛采用这种测试方法。BS5099：1992“电线火花试验”已认可高频火花试验机，频率为103～106Hz。

然而，在以往的很长一段时间里高频火花机在中国国内的电线生产领域并没得到广泛的应用。其主要原因是一方面国内并没有自己品牌的高频火花机，高频火花机都还需要从美、英等发达国家进口，这样在售后服务和保养方面都不方便。其次由于高频机需要进口所以其价格也当然很贵，一台美国进口的高频火花要两万多元，相当于4台国内工频火花机的价格，这样就限制了国内电线生产厂商的购买能力。另外中国还没有专门针对高频火花机方面的标准，所以即使国内有厂家从国外购买了高频火花机，在国内也不能使用。综上所述，尽管高频火花试验机有着很多的优点和先进性，但由于受国内现实环境的种种因素的制约，高频火花机市场这块蛋糕在国内市场还是一个空白。

随着时间推移和电线生产工艺的不断更新的需要，尽管高频火花机在价格和标准上有很多不积极的因素，但是这些已经不再是阻挡高频火花机发展的绊脚石。目前深圳市杰帝实业有限公司通过不懈的努力终于开发出了国内*台自己品牌的高频火花机，其技术可以达到同步水平，而且市场价格只有进口机的1/4左右，与国内的工频火花机价格相当，中国有了自己品牌的高频火花测试机，高频火花机在中国国内将逐渐得到广泛的推广和应用。

火花试验机的安全性能

现在*通过的，在交流电60HZ的时候，成年男性人体可以承受通过的zui大电流是9mA，成年女性人体可以承受通过的zui大电流是6mA。在3000HZ的时候男性是22mA,而女性也增加到15mA。直流电在这方面还没有制订数值，但科学显示人体可以通过的直流电是60mA.

在60HZ的时候人体持续通过18mA的电流，仅仅能使人休克或停止呼吸。如果要造成人体心脏停止跳动死亡则要连续通过67mA的电流。

在60HZ的时候人体持续通过5mA的电流，对人体的肌肉就会造成轻微的伤害。而直流或30000HZ的电流，则远远超过5mA才会对人体肌肉造成伤害。

电容器放出的电,达到50焦耳就会很危险.

电容器在达到DC5mA或更小的电流时就会产生火花.电容器在AC3000Hz在时电流达到4mA或更小时就会产生火花.AC60HZ时7mA或更小就会产生火花.电容器在每秒内有248次zui大负荷超过2焦耳,就会产生火花..不能超过上述电容器装置的实验极限,否则就会对人体造成伤害. 所以操作员要有保护装置.在电极部分应有互锁保护功能,以免造成人体伤害.本装置必须接地良好.如果操作员要对设备表面进行检查，必须断开电源，并排除一切可能对人体造成伤害的因素。

JD-HF01高频火花测试机是3000HZ正弦波电压。波形如图表1。输出电压是通过改变线圈和电容的容量。当被测试电线出现破坏时，电路会产生一个持续20豪秒微弱脉冲信号，这个信号会触发计数器和继电器动作。本设备电路全部由硬件部份组成采用故态组件。操作简便，维护容易，坚固耐用。

用2英寸长的电极，在1500英尺/分的线速情况下检测，每个被测试点测试电压的波峰数为四个。被检测电线的裸漏金属物与电极电火花的距离缩短了很多。因此它对不良电线的检测性能就更好了，从而减少了因为针孔或裂纹等劣质电线漏电而对人体造成的伤害。火花机的工作频率受电路电容量的影响而改变，大约在1000HZ至35000HZ之间变化。电路电容在25pf时候，工作频率接近于3000HZ。当通过高压电极的电线出现裸漏的时候，振荡电路检测出电路的负载增加很大，报警系统就会工作。

参照图Z-0175，晶体管Q101和Q102与高压变压器T3连接在一起，高压变压器B组线圈上的频率振荡器受高压变压器高压输出端的负载电容和高压电极的电容的影响。高压变压器高压输出端的频率为2-3.5KHZ，当移开电感L101进行短接时，高压输出端的波形近似于正弦波。

高压变压器的输出波形是通过变压器的第三组线圈（也就是变压器的7、8、9脚）来控制的。通过二极管D3、D4、D5和D6来调整矫正波形的。输出电压值是由面板电压指示表 M101来监视的，它显示实际的高压输出值。输出电压是通过主板第7脚到面板上电位器R101来控制，并通由主板第4脚回馈到D12，D12为6V稳压二极管，通过晶体管Q1、Q2、Q3、Q103来控制振荡器的供电电压。由T1、D18和C25组成一个破坏信号的检波器，当发现流过振荡电路的电流徒然增大，在Q7的基极就会产生一个正电压。当发现高压输出电极部分的火花开始增大时，C12、D22、D31、C23       和R24就会给破坏信号检波器加一个负的延迟偏置信号。

Q6和Q7连接在一个单一的20毫秒的多频振荡信号发生器上，当二极管D18两端的电压超过它的标准工作电压时，这个多频振荡信号发生器就会触发破坏信号检波器，Q4、Q5在这期间就导通，继电器和计数器就动作。

D24和Q12控制流过振荡器的电流，当出现金属外漏的时候，通过R41使继电器和计数器动作一次。