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电力电缆的性能试验项目


     电气装备用电线电缆的使用范围极广,使用环境与条件差异很大,因此对各种电缆的性能要求各不相同。除导线和橡塑绝缘材料的电气、力学及热老化等基本性能外,各系列的专用品种均有一些特殊的性能要求,如耐高温、严寒、强烈日照,耐燃烧。不延燃,能经受矿石的冲、挤,深水密封以及耐表面放电、耐辑射等。
2 绝缘电阻
绝缘电阻是判断电线电缆电性能的基本参数,它取决于所选用的绝缘材料和电缆结构。而工艺水平和环境条件(特别是温度、湿度)的影响也很大。
产品出厂时测试绝缘电阻的目的,主要是控制产品的材料质量与工艺水平。在研制新产品、采用新材料以及研究产品的绝缘特性时。需对绝缘电阻进行研究性试验,如它与温度关系、在浸水(淡水或海水)条件下绝缘电阻变化等。绝缘电阻也作为其他研究的考核指标,如热老化过程中绝缘电阻的变化等。
绝缘电阻的测试方法有三种:兆欧表法、高阻计法、直流比较法电桥。出厂试验或鉴定试验一般用兆欧表法和高阻计法,研究性试验或仲裁试验用直流比较法电桥测试。

(1)绝缘电阻指标
绝缘电阻值与产品的长度成反比,为此均以1km的产品长度
作为计量基础。
电线电缆产品标准中的绝缘电阻指标,有两种表达方式。①规定绝缘电阻值对每一品种,不论结构尺寸的大小,规定一个绝缘电阻最低值,作为产品是否合格的指标。这种规定适用于产品实际绝缘电阻裕度很大或对绝缘电阻要求不太高,以及产品的规格变化不大的品种。
②规定绝缘电阻系数规定绝缘电阻系数而按不同结构尺寸计算电阻值比较合理,但实用较麻烦。对于绝缘电阻裕度较小或要求较高、产品规格范围大的产品,常采用此种规定。对于某些品种,还须规定最高允许工作温度时的绝缘电阻系数值。
(2)对绝缘电阻的影响因素
影响绝缘电阻的因素很多,除材料配方及工艺外,最主要是温度与浸水。
①温度的影响绝缘电阻值一般随温度的上升而按指数规律下降。最高工作温度的确定与绝缘电阻的下降情况有关。
② 浸水的影响 电线电缆经常在潮湿环境下工作,有的品种浸在水中使用,因此应研究浸水情况下绝缘电阻的变化规律。绝缘电阻一般随浸水时间而降低,逐步趋向稳定。如果下降快,幅度大,且不易趋向稳定,则表明产品的质量不符合要求。有的品种在浸水的初期,绝缘电阻因材料配方中的水溶物析出反而略有上升然后再缓慢下降。
3 耐电压性能
(1)试验目的与方法
电线电缆的耐电压性能试验有两种方式:一种是耐电压试验,考核电线电缆能否在一定时间下承受规定的电压值;另一种是击穿试验,采用不同的施加电压方式,测定试品的击穿电压值。测试电压按使用要求可采用交流、直流或脉冲电压。加压方式分为连续升压、逐级升压和长期升压等。

出厂耐压试验的目的是判断电线电缆的材料和工艺中可能产生的缺陷,是否在允许范围之内,以保证产品安全运行。研究耐压性试验和击穿试验的目的是了解产品的安全裕度和电气强度特性,作为选定结构、材料和工艺条件的依据。
电气装备用电线电缆耐电压试验的方法有三种:火花耐压试验、浸水试验和产品上直接加压试验。
(2)耐压试验指标
出厂耐压试验指标的确定原则是既利于发现产品的杂质或缺陷,又不致对绝缘造成损害,影响长期运行。
①火花耐压试验试验电压根据等效的原则按不同绝缘厚度规定,绝缘层中每一点施加电压时间不少于0.2s
②浸水和产品上直接加压对于1000V及以下产品的交流耐压试验电压,一般按下式确定:
U=2U.+1000(V)
式中,U和U。分别为试验电压和产品额定工作电压。加压时间一般为1min或5min,个别产品规定为15min。
工作电压高于1000V的产品,其试验电压视使用要求而定。如长期连续在交流下工作的产品,一般为工作电压的2倍以上,而脉动直流电压下工作的产品,试验电压仅为工作电压的1.3~
1.4倍。
4弯曲性能试验
在制造、安装、使用过程中,电线电缆产品必然会遇到不同程度的弯曲,弯曲程度可用弯曲次数、弯曲方式(固定方向还是任意方向、弯曲度大小、有否扭曲)和弯曲半径等作为技术参数。固定敷用的电线电缆弯曲次数少,一般不会扭曲,弯曲度小于180°、弯曲半径也易于控制。而移动式使用的电线电缆随着使用要求的不同,弯曲的程度差异很大,如电动工具、电梯等自由悬垂、频繁弯曲移动的产品,其受到的机械应力极为复杂
产品的弯曲性能与产品各个结构部件的柔软性和机械强度以及环境温度等有关。而各个结构部件的柔软性和机械强度则取决于所选材料的物理机械性能(如弹性、抗拉强度与伸缩率等和结构的组成(如导线中单线的直径与根数、绞合方式、节距等),又受到各个结构部件之间的紧密程度及相对移滑性等的影响。
1.9.5冲击、挤压和冲割试验
电气装备用电线电缆中有许多性能试验项目是根据特殊使用务件而提出的,例如采掘用电缆(矿用电缆)的冲击、挤压和冲害试验。
矿用电缆在采区工作时,经常会受到矿石、岩石坠落的冲击冲割,也会由于矿石、岩石、矿车等重物的挤压。造成对电缆护套、绝缘的损坏而引起短路事故;还会发生导线断裂等。在矿用电缆的事故中,这一类外力破坏事故率最大。因此,在研制产品的过程中,必须模拟实际运行情况进行各种研究试验,这些试验在产品出厂时或正常生产中也应定期试验。
产品的研究试验和长期运行经验表明,目前矿用电缆的结构具有良好的耐冲击、挤压和冲割性能。
1.9.6老化性能试验
电线电缆在正常使用环境中性能缓慢地变坏直至丧失其工作能力的过程称为老化。促使老化的因素很多,例如构成绝缘、屏蔽及护层的高分子材料因热、氧、臭氧、日光辐射等作用而裂解或聚合,配合材料组分的迁移、挥发或相互作用,油或溶剂对材料的溶胀或侵蚀,以及低温下开裂、机械磨耗和内应力开裂等。模拟不同的使用条件,进行有关的老化试验,测定并研究电线电缆的使用寿命是一项重要的基础工作。
在各种老化因素中,对于电线电缆所大量采用的高分子材料来说,在含氧气氛中的热老化是最主要、最普遍的。为此在选择或改进材料配方、判断产品的长期可靠性以及研究材料分子结构与老化的关系等规律时,均需进行各种热老化试验。此外,对于其他老化因素,按不同产品的使用环境或条件,可以进行单项老化因素的试验(如日光老化、长期耐油等)或同时模拟几项老化因素的综合性老化试验。
1.9.7 电缆的载流量
电气装备用电线电缆的产品中,大部分品种的导电线芯传输着较大的工作电流,如输配电系统中二次线路的电缆、照明及大型电机电器的电源线用电缆等。对于这些产品,允许工作温度和载流量是极为重要的性能和使用参数。另外有一些品种,如用于信号、控制、检测、点火等系统的电缆,其导电线芯通过的工作电流较小载流量一般不作考虑。
(1)长期连续负荷的载流量
几种常见的代表性品种的长期连续负荷下的载流量见表2-24~表2-33,有关换算系数见表2-21、表2-23。其他品种可按产品结构、材料参考确定。
(2)周期负荷时的载流量
在电缆中通过的工作电流,按一定的时间规律时通时断、或时大时小的情况,可称周期负荷。这种工作方式在电气装备用电缆中是经常出现的。由于产品发热与散热有一个过渡过程,因此在导线最高允许温度不变的情况下,周期负荷是允许通过的电流可比长期连续负荷时的电流大得多。在一个时通时断(即“接通-断开”)的周期中,通电的时间比例(称为负载率)愈小,允许通过的电流愈大。
周期负荷下的允许载流量可按发热、散热的过程进行计算,但实际中通常是将计算和使用验证后的数据绘制出曲线进行查阅。
(3)短时过载和短路状态下的允许电流
①短时和短路允许温度 电线电缆在特殊情况下,可能会通过比长期连续负荷大数倍或数十倍的短时过载电流。由于时间短(2h以下),可不必考虑产品老化的因素,因此可确定较高的短时允许温度。对于短路的这种事故状态,时间更短,也可确定相应的短路允许温度。确保短时或短路允许温度应以绝缘材料不被裂解、软化、熔化、燃烧或导线连接头的脱落等短时损坏因素为主,通过试验求得。

②短时过载允许电流计算过载电流为长期连续负荷电流的10倍及以下时,可按相关公式近似计算。
实用中一般是已知过载电流,求允许过载时间,或决定了过载时间确定允许过载电流。为便于查用,可先绘制有关产品过载时间与允许过载电流的关系曲线或表格。
③短路允许电流一般用估算公式对短路电流进行估算,以考核产品的适用性。短时过载电流大于10 倍长期负荷下载流量时可作为短路电流计算。

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