絕緣電阻是表征電纜產(chǎn)品絕緣特性的重要指標(biāo),它與電纜的電擊穿能力或熱擊穿的能力、絕緣中的介質(zhì)損耗,以及絕緣材料在工作狀態(tài)下逐步劣化等,均存在密切聯(lián)系。橡膠絕緣電纜由于其柔軟性、耐扭曲性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于需要移動、彎曲和扭轉(zhuǎn)的場合。相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品絕緣電阻均有明確的要求。目前,絕緣電阻的測試標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006,IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013。
本工作對不同測試標(biāo)準(zhǔn)的測試方法進(jìn)行對比,分析其測試原理和方法,能更加清楚地理解測試標(biāo)準(zhǔn)的意義,保證橡膠絕緣電纜在使用過程中安全可靠。
相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
目前廣泛應(yīng)用于市場的橡膠絕緣電纜主要有通用橡套軟電纜、煤礦用電纜、船用電纜和風(fēng)能電纜等,其中通用橡套軟電纜對絕緣電阻沒有要求。這些電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分別是GB/T 5013—2008,JB/T 8735—2016、MT 818.1—2009,GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020、GB/T 29631—2013等6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中,MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013等標(biāo)準(zhǔn)的測試方法均引用了GB/T 3048.5—2007。而GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020等兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了絕緣電阻的測試方法。另外,需注意的是 GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中,例行試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)的測試方法也與型式試驗(yàn)的測試方法不同。本工作對這些標(biāo)準(zhǔn)的測試方法進(jìn)行對比,結(jié)果見表1。
表1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測試方法對比
由表1可知:
①GB/T 3048.5—2007中規(guī)定了每一線芯導(dǎo)體對其余線芯和金屬層(若有)進(jìn)行測試時(shí),對于單芯無金屬層電纜,應(yīng)浸入水中,測量導(dǎo)體與水的絕緣電阻;
②GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2020的型式試驗(yàn)方法均規(guī)定了去除電纜所有外護(hù)層,至少浸入恒溫水1h后,對導(dǎo)體與水進(jìn)行測試。再將絕緣電阻換算成絕緣電阻常數(shù);
③GB/T 20637—2006,IEC 60092-350:2020的非型式試驗(yàn)方法規(guī)定了每一線芯導(dǎo)體對其余線芯和金屬層(若有)進(jìn)行測試時(shí),對于單芯無金屬層電纜,應(yīng)浸入水中,測量導(dǎo)體與水的絕緣電阻。若電纜芯數(shù)超過5芯,可針對奇數(shù)層與偶數(shù)層進(jìn)行測量,并對奇數(shù)線芯與偶數(shù)線芯進(jìn)行測量;如有需要,可對每一層的奇數(shù)線芯的第一芯和最后一芯進(jìn)行測量,再將絕緣電阻換算成絕緣電阻常數(shù)。
主要儀器及儀器的工作條件
ZC-90E型高絕緣電阻測量儀,測試電壓為500V。
不同標(biāo)準(zhǔn)樣品制備的對比
根據(jù)GB/T 3048.5—2007,GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013的相關(guān)規(guī)定,本工作對比了5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的樣品制備方法,具體見表2。
由表2可以看出,在絕緣電阻試樣制備方面,MT 818.1—2009引用GB/T 3048.5—2007,GB/T 29631—2013引用GB/T 3048.5—2007,目前GB/T 3048.5—2007為最新版本標(biāo)準(zhǔn),故沒有區(qū)別。在IEC 60092-350:2020抽樣試驗(yàn)中,相對于GB/T 20637—2006和IEC 60092-350:2001,對試驗(yàn)順序作出了明確的補(bǔ)充說明,應(yīng)在交流(AC)高壓試驗(yàn)后進(jìn)行抽樣試驗(yàn),且不能進(jìn)行任何直流(DC)高壓試驗(yàn)。
表2 不同標(biāo)準(zhǔn)樣品制備的對比
不同標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的對比
根據(jù)GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001、IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009、GB/T 29631—2013的相關(guān)規(guī)定,本工作對比了5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對不同試樣的規(guī)定,具體情況見表 3。
表3 不同標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的對比
由表3中可以看出,根據(jù)GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006、IEC 60092-350:2001,IEC 60092-350:2020、MT 818.1—2009,GB/T 29631—2013,對于不同類型的樣品,試驗(yàn)方法也不同,其主要不同點(diǎn)為:①是否需要進(jìn)行浸水試驗(yàn);②接線方式不同。
而GB/T 20637—2006例行試驗(yàn)要求與IEC 60092-350:2020抽樣試驗(yàn)要求基本一致,GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)要求與IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn)要求基本一致。
不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果對比
根據(jù)表3中不同標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的區(qū)別,分別選取長度為120m的YCP 450/750V 1×240;長度為380m的JEP J85/SC 0.6/1kV 3x25;長度為125m的MY 0.38/0.66kV 1×25;長度為250m的CEFR 0.6/1kV 24×1電纜作為試樣。分別按照GB/T 3048.5—2007、GB/T 20637—2006例行試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020抽樣試驗(yàn))、GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn))進(jìn)行試驗(yàn),測試不同樣品的絕緣電阻,測試結(jié)果見表4。
表4 采用不同標(biāo)準(zhǔn)測試不同樣品的絕緣電阻
ΜΩ·km
由表4可以看出,不同標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法的測試結(jié)果略有不同:
①對于單芯有金屬層電纜:按照GB/T 3048.5—2007的測試結(jié)果最大,按照GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn))的測試結(jié)果最??;
②對于2~5 芯有金屬層電纜:按照GB/T 3048.5—2007的測試結(jié)果最大,按照GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn))的測試結(jié)果最??;
③對于單芯無金屬層電纜:按照GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn))的測試結(jié)果最大,按照GB/T 3048.5—2007的測試結(jié)果最??;
④對于多芯無金屬層電纜:按照GB/T 3048.5—2007的測試結(jié)果最大,按照GB/T 20637—2006例行試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020抽樣試驗(yàn))的測試結(jié)果最小。
當(dāng)被測試樣品加上電壓后,會有充電電流、不可逆吸收電流、可逆吸收電流和泄漏電流(電導(dǎo)電流)等4種電流流經(jīng)絕緣材料。泄漏電流是通過絕緣材料中自由離子和混雜的導(dǎo)電雜質(zhì)所形成,與施加電壓時(shí)間無關(guān),在電場強(qiáng)度不高的情況下符合歐姆定律,是影響絕緣電阻的主要因素。另外,熱作用會使水分子滲透到聚合物中,加大了聚合物內(nèi)部導(dǎo)電離子的數(shù)量,從而使絕緣電阻降低。
由于橡膠絕緣材料內(nèi)含有橡膠樹脂、硫化劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑等,分子鏈之間的間隙較大,水分子可以輕易地滲透進(jìn)入絕緣材料中。在浸水初期,會有一定數(shù)量的水分子進(jìn)入絕緣材料中,故對于單芯有金屬層的電纜來說,在空氣中對金屬層測試的結(jié)果比浸水1h后的測試結(jié)果大。
在橡膠絕緣材料混煉均勻的情況下,自由離子或混雜的導(dǎo)電雜質(zhì)會隨機(jī)分布在絕緣材料中,長度越長,出現(xiàn)自由離子的概率越大,故對于多芯有金屬層的電纜來說,取長度為10m的樣品,在空氣中測試的結(jié)果比整盤電纜在空氣中測試的結(jié)果略大,且比長度為10m的樣品浸水1h后測試的結(jié)果大。對于單芯無護(hù)套電纜來說,取長度為10m樣品浸水1h后測量的結(jié)果比整盤電纜浸水1h后測量的結(jié)果大。
接觸面越大、長度越長,出現(xiàn)自由離子及導(dǎo)電雜質(zhì)的概率越大,因此對于5芯以上有金屬層電纜,在空氣中層對層的測試結(jié)果最小。
試驗(yàn)結(jié)果證明,測量橡膠絕緣電纜的絕緣電阻時(shí),采用的標(biāo)準(zhǔn)不同測得絕緣電阻的結(jié)果也不同,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)方法;另外對于船用電纜,如采用GB/T 20637—2006進(jìn)行例行試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020抽樣試驗(yàn))測試結(jié)果余量較小時(shí),應(yīng)用GB/T 20637—2006型式試驗(yàn)(IEC 60092-350:2020型式試驗(yàn)),避免按照型式試驗(yàn)方法測得的結(jié)果不合格。
《電線電纜》1958年由國家新聞出版署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊,上海市國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會主管,上海電纜研究所有限公司主辦,是電線電纜行業(yè)應(yīng)用類學(xué)術(shù)刊物。主要欄目有綜述、線纜產(chǎn)品、線纜材料、測試技術(shù)、敷設(shè)運(yùn)行、工藝設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)交流等,報(bào)道國內(nèi)外電線電纜行業(yè)的新理論、新方法、新技術(shù)、新成果,歡迎來稿!
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來源 | 上纜所傳媒
編輯 | 常 佳
審核 | 何曉芳
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