工频火花试验机校准规范

1.范围
  本规范适用于检测橡胶和塑料绝缘电线电缆绝缘线芯绝缘层质量用的工频火花试验机（简称火花试验机）的标准。
   不适用于直流火花试验机、高频火花试验机、火花检漏仪和其他用途的火花试验机的校准。
2.引用文献
  JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》
  GB/T 15479-1995《工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法》
  GB-T 3048.9-2007《电线电缆电性能试验方法第9部分：绝缘线芯工频火花试验》
  JB/T4278.10-1993《橡皮塑料电线电缆试验仪器设备检定方法 火花试验机》
  JJG795-2004《耐电压测试仪》
  使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3.概述
  火花试验机主要由电压电源、试验电极、保护电极、安全保护连锁装置、试验电压表、击穿指示器等部分组成。

图1 火花试验机示意图

1.——试验导体；2——彼试绝缘线芯（电线）；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。


4.计量特性
4.1一般检查
4.1.1外观
4.1.1.1外光指示应清晰，不应有影响使用的明显缺陷。
4.1.1.2各零部件装配牢固，无明显松动现象。
4.1.1.3外壳上应有明显的接地端子和接地标识。
4.1.2标志
  火花试验机的铭牌上应有一下主要标志：产品名称、产品型号、出厂编号、制造厂名（或商标）、生产日期、被试品最大走线速度、电源电压、输出试验电压范围、试验电压表变化等。
4.1.3结构
4.1.3.1火花试验机应有高压电源、试验电极、保护电极、试验电压表、安全保护连锁装置、击穿技术装置、击穿报警装置等部分。
4.1.3.2安全保护连锁装置应保证在开启试验电极箱时，能自动切断电源，且试验电极自动接地。
4.2试验电极检查
4.2.1试验电极底部应制成“V”形或“U”形，对地应保持良好绝缘，保证在最高试验电压下，当绝缘端子受潮时火花试验机也应正常运行，电极箱壳体应接地，试验电极的有效宽度应大于最

大试品外径30mm，试验电极的有效长度应使被试品绝缘每点通过电极的时间不少于0.05s。
4.2.2电极应为金属支撑的珠链式或环链式解除电极，链长应大于“V”形或“U”形底部电极的深度。相邻两链的间距不小于8mm。
4.2.3链上的珠或环应分布均匀，表面光滑，试验时电线绝缘线芯应能顺利通过电极链区，电极链珠或环不应有严重腐蚀或刮伤被试品绝缘的任何毛刺，且每一节珠或环应灵活可绕。
4.3保护电极检查
  试验电极的两侧应有接地的保护电极，保护电极宽度不小雨试验电极的宽度，保护电极的长度不小于15mm。保护电极与试验电极之间的距离应保证在最高试验电压下，不发生试样绝缘表面

飞弧。
4.4试验电压示值误差试验
  火花试验机输出试验电压示值的允许误差限为±5%。
4.5灵敏度试验
  工频高压电源在空载电压3KV（有效值）时，短路稳态电流限制在600HA以下，进行20词人工击穿，每次时间间隔为1s，击穿指示器记录下的次数应与实际击穿次数一致。
4.6稳定性试验
  在最高标称试验电压下，进行20次人工击穿，每次时间间隔为1s，击穿指示器记录下的次数应于实际击穿次数一致。
4.7绝缘电阻试验
  在500V额定电压下，火花试验机电源输入端对机箱外壳的绝缘电阻应不小于10MΩ。
4.8 交流耐压试验
  对火花试验机电源输入端与机箱外壳间进行交流耐压试验，在1.5KW电压下保持1min，应无击穿和飞弧现象。
5.标准条件
5.1环境条件
5.1.1工作环境条件
  温度：（20±15）℃；相对湿度：≤85%。
5.1.2工作电源条件
  供电的电源应满足电压：220V（1±10%），频率：50Hz（1±5%）。
5.1.3其他条件
  周围应无影响正常校准工作的外界电磁干扰。
5.2标准器。
5.2.1对标准器的准确度要求
  选用的标准器及辅助设备所引起的扩展不确定都（K=2）不应大于被校准火花试验机输出试验电压允许误差限的1/3.
5.2.2主标准器
5.2.2.1可选用数字高压表（由高压分压器、传输电缆和低压数字表组成）作标准器。
5.2.2.2可选用满足测量要求的电压互感器和交流数字电压表作标准器。
5.3辅助设备
  辅助设备主要包括游标卡尺、钢卷尺、绝缘电阻表、工频耐压测试仪、交流微安表、人工击穿装置、高压电容等，其技术指标应满足一下要求。

5.3.1所使用的部分辅助设备的要求见（表1）

辅助设备名称	要求	辅助设备名称	要求
游标卡尺	20mm；分度值0.02mm	工频耐压测试仪	（0-5KV）；（0-20mA）；5级
钢卷尺	2m;分度值1mm	交流数字电压表	不低于0.5级
绝缘电阻表	500V，不低于10级	交流微安表	量程合适

5.3.2人工击穿装置的要求
 A人工击穿装置由构成高压试验电极的一块金属板与一个金属针、微安表、必要的限流阻抗组成。金属板与金属针之间做相对运动，针尖掠越平板周期为每秒一次，每次持续时间为0.025s。

金属板与金属针间隙为（0.25±0.05）mm，持续时间既为人工击穿持续时间。
B用于灵敏度试验的金属针针尖的锥度应不大于60，直径应不大于2mm。
C用于稳定性试验的人工击穿装置应能在火花试验机最高标称输出电压下安全使用。为防止针尖熔化，金属针可用较粗的铜丝或采用HB铅笔芯代替。
5.3.3高压电容的要求：
  额定容量为500pF,额定工作电压不应低于被校火花试验机的最高试验电压。
6校准项目和标准方法
6.1校准项目

  推荐的校准项目见表2，当用户有特殊要求时，可按照用户要求从表2中选择校准项目。

表2                                             火花试验机的标准项目表

序号	标准项目
1	一般检查
2	试验电极检查
3	保护电极检查
4	试验电压示值误差试验
5	灵敏度试验
6	稳定性试验
7	绝缘电阻试验
8	交流耐压试验

6.2标准方法
6.2.1一般检查
6.2.1.1外观、标志、结构
  应符合4.1.1、4.1.2、4.1.3的要求。
6.2.2.1目测检查
  应符合4.2的要求。
6.2.2.2用游标卡尺测量试验电极的有效宽度，应符合4.2.1的要求。
6.2.2.3用钢卷尺测量试验电极的有效长度，按公式（1）计算被试品绝缘每点通过电极的时间，应符合4.2.1的要求。
式中：t——时间，s
      L——铭牌标识的被试品最大走线速度，m/min
6.2.2.4用游标卡尺测量两链的间距，应符合4.2.2的要求。
6.2.3保护电极检查
6.2.3.1目测检查
  应符合4.3的要求。
6.2.3.2用游标卡尺测量保护电极的有效宽度，应符合4.3的要求。
6.2.3.3用钢卷尺测量保护电极的有效长度，应符合4.3的要求。
6.2.4试验电压示值试验
6.2.4.1试验电压示值误差校准方法

  A采用数字高压表作标准器校准火花试验机电压示值误差，线路图见图2。

图中:V——火花试验机电压只是；V——标准数字高压表电压指示。
图2采用数字高压表作标准器校准工频火花试验机的线路图。

  B采用电压互感器及电流电压表作标准校准器工频火花试验机电压示值误差，线路图见图3。

图中：V——火花试验机电压指示；V——标准电压互感器二次所接交流电压表电压指示；PT——标准电压互感器
  图3 采用电压互感器及交流电压表作标准器工频火花试验机的线路图
6.2.4.2校准试验点的选取
   A指针式火花试验机选取指示仪表每个带数字分度的电压值校准点。
   B数字式火花试验机，在40%~100%满量程刻度均匀选取不少于4个电压值进行校准。
   C对于多量程火花试验机，选取一个常用量程作为主要量程，按A或B选区校准点，其他量程选区满量程的40%、70%、100%进行校准。
   B用户有特许要求时，试验电压允许标准到低于该火花试验机实际输出的最高电压，但不低于最小灵敏度所要求的试验电压。
6.2.4.3 输出试验电压示值误差计算方法
  示值误差用相对误差计算方法

  示值误差用相对误差表示，见公式（2），结果应符合4.4的要求。

式中：Y——高压电源空载输出电压示值的相对误差，%；V——火花试验机输出电压示值，KV；V——标准器显示电压值（实际值），KV。
6.2.5 灵敏度试验
6.2.5.1 工频高压电源输出有效值3KV时，在空载电压下用交流微安表串接在试验变压器次级绕组低压端测量短路稳态电流，为将短路稳态电流限制在600HA以内可以串接一个一端接地的电阻

器作为限流阻抗。
6.2.5.2用人工击穿装置检查，使金属板针相对旋转持续20次，分别记录火花试验机击穿指示器记录的击穿数和人工击穿装置记录下的击穿数，应符合4.5的要求。
6.2.6 稳定性试验
6.2.6.1 在电极之间接入用于稳定性试验的人工击穿装置，在金属板电极与金属针电极之间并联一个与被试品具有相同电容值的电容器，也可以采用一段没有缺陷的具有最大电容值（根据工

频火花试验机规格）的被试品（该被试品的绝缘或护套应为PVC材料，其线芯或铠装层接地）。
6.2.6.2进行稳定性试验时，将试验电压升至最高标称试验电压，气动人工击穿装置。使金属板与金属针相对旋转20次，分别记录火花试验机击穿指示器记录的击穿数和人工击穿装置记录下的

击穿数，应符合4.6的要求。
6.2.6.3重新气动人工击穿装置，使金属板与金属针相对旋转期间，将试验电压自3KV（有效值）至最高标称电压之间上升、下降各调节1次，分别记录火花试验机击穿指示器记录的击穿数和工

人击穿装置记录下的击穿数，应符合4.6的要求。
6.2.7 绝缘电阻试验
  在500V测试电压下测量火花试验机电源输入端对机箱外壳的绝缘电阻，测量结果应符合4.7的要求
6.2.8 交流耐压试验
  用耐压测试仪对被校准火花试验机进行交流耐压试验。耐压测试仪击穿电流设置为5MA，被校准火花试验机的电源输入端和机箱外壳之间施加1.5KV试验电压，持续时间1min。试验结果应符

合4.8的要求。
7校准结果
7.1校准数据应按规定的格式和要求做好原始记录（见附录 A）校准后应出具校准证书。校准结果应给出示值、实际值及误差值。示值、、实际值及误差值应修约到允许误差限的1/10。
7.2校准证书应给出的有关信息见附录B。当用户有特殊要求时，校准证书的信息应按照用户的要求出具。
7校准结果
7.3
测量不确定度的评定与表示应符合JJF1059-1999《测量不确定度的评定与表示》的规定。
8复校时间间隔
  建议火花试验机的复校时间间隔不超过一年。修理后或误差调整后的火花机试验机使用前应进行校准。