電纜絕緣電阻溫度換算系數(shù)的確定

王立梅，趙素敏，竹航波，彭 雄，陶瑞祥

(浙江正泰電纜有限公司，浙江 嘉興314006)

0 引言

絕緣電阻，也就是我們通常所說的絕緣材料在沒有被擊穿前的電阻值，是電線電纜最基本的電氣性能，它是反映電線電纜產(chǎn)品絕緣電氣特性的重要指標。在實際測試中，絕緣電阻與溫度的關(guān)系較大，因此，正確確定絕緣電阻溫度換算系數(shù)很重要。

目前國家標準中還沒有規(guī)定礦用電纜成品絕緣(XJ-30A)以20℃時的絕緣電阻值作為基準值的溫度換算系數(shù)。我公司曾出現(xiàn)幾起因絕緣電阻偏低而遭退貨的情況，為此，我們查閱很多國內(nèi)外資料，決定研究絕緣電阻溫度換算系數(shù)。

1 試驗準備

1.1 取樣

取二組試樣(每組2個試樣)進行試驗，見表1。

表1 樣品規(guī)格

1.2 測試儀器

(1)ZC－90絕緣電阻測試儀，上海遠中電子儀器廠生產(chǎn)，數(shù)字式顯示，讀數(shù)方便準確。其基本參數(shù)見表2。

表2 ZC－90絕緣電阻測試儀基本參數(shù)

(2)RTS—0A制冷恒溫槽，湖州唯立儀表廠，溫度范圍0～95℃，精度為0.01。

(3)水銀溫度計，0～50℃，精度為0.1。

1.3 測試環(huán)境溫濕度

測試環(huán)境溫度25～27℃。測量環(huán)境濕度≤80%。

2 試驗過程

2.1 水浴槽的恒溫和樣品溫度的確定

通過水浴恒溫槽溫度設定，將水溫設定為需要測試的溫度，當水溫達到設定溫度后，恒定10 min，然后采用水銀溫度計測量水浴恒溫槽的中心位置及隨機幾個位置的水溫，當水銀溫度計顯示溫度與設定的溫度一致時，認為水溫已達到要測量的溫度點，然后恒定10 min。

將樣品放置在已達到測試溫度且恒定的水浴中。當水銀溫度計溫度恒定在設置的測試溫度時，進行絕緣電阻的測量，并每隔10 min測量樣品絕緣電阻一次。當連續(xù)兩次測量的絕緣電阻讀數(shù)誤差小于1%時，可認為該樣品的溫度已達到預設置的測試溫度，并將最后一次測試值作為測試結(jié)果。

2.2 測試

電纜取樣后，放置在室溫水中16 h，然后把樣品成圈盤繞放置在10℃水浴恒溫槽中心位置。按圖1方法把樣品和絕緣電阻測量儀連接起來。為了防止漏電，試樣的末端伸出水面至少600 mm。

圖1 試驗連接

在測試過程中，在樣品線芯中心位置放置水銀溫度計，然后升溫或降溫至測試溫度。

把樣品置于恒溫槽中，水溫逐步上升為10℃、13℃、16.1℃、22.2℃、27.8℃、32℃及35℃，并讀取在每一溫度達到平衡后的絕緣電阻值，求出同組樣品在同一溫度下獲得的絕緣電阻的平均值，并畫出絕緣電阻與溫度的曲線圖，然后再求出同一溫度下的絕緣電阻的平均值的對數(shù)，畫出絕緣電阻平均值對數(shù)與溫度的曲線圖。從絕緣電阻與溫度的曲線圖中取得20℃、21℃時的絕緣電阻，將20℃和21℃的絕緣電阻值代入式(1)，求出絕緣電阻溫度系數(shù)β，將β代入式(2)中，求出絕緣電阻溫度校正系數(shù)K。

式中，R20為20℃時每公里長度的絕緣電阻(MΩ·km);Rv為溫度為t時的絕緣電阻(MΩ·km);β為絕緣電阻溫度系數(shù);t為測試時的溫度(℃);K為絕緣電阻溫度校正系數(shù)。

3 絕緣電阻測量值及其曲線圖

3.1 絕緣電阻測量值

根據(jù)試驗方法，對絕緣線芯進行絕緣電阻測量，其測量值的平均值見表3。

3.2 絕緣電阻對數(shù)值

根據(jù)測得的絕緣電阻平均值，計算出其在不同溫度下的對數(shù)值，見表4。

表3 絕緣電阻測量值的平均值 (單位:MΩ·km)

表4 絕緣電阻對數(shù)值lg

表4 絕緣電阻對數(shù)值lg

項 目10℃ 13℃ 16.1℃ 20℃ 22.2℃ 27.8℃ 32℃ 35℃PVC 1.86－1.43－1.02 0.64－0.28 XJ-30A 3.51 3.44 3.37 3.29 3.24 3.11 3.01 2.93

3.3 繪制曲線圖

根據(jù)表3、表4中的數(shù)據(jù)，繪制絕緣電阻平均值與溫度曲線圖和絕緣電阻對數(shù)值與溫度曲線圖，見圖2～圖5，并進行分析。

圖2 PVC線芯絕緣電阻平均值與溫度曲線

圖3 PVC線芯絕緣電阻對數(shù)值與溫度曲線

圖4 XJ-30A線芯絕緣電阻平均值與溫度曲線

圖5 XJ-30A線芯絕緣電阻對數(shù)值與溫度曲線

4 絕緣電阻溫度校正系數(shù)

4.1 理論計算值

從圖2和圖4中分別得出PVC線芯、XJ-30A線芯在20℃、21℃時的絕緣電阻，求出β分別為0.1473、0.0529，用式(2)計算出絕緣電阻溫度校正系數(shù)K值，見表5。

4.2 實際測量后的換算值

用20℃的絕緣電阻值除以不同溫度下測得的電阻值，求出絕緣電阻溫度校正系數(shù)K，見表6。

4.3 絕緣電阻溫度校正系數(shù)參考值

綜合測試數(shù)據(jù)和UL 1581—2008的試驗方法，把絕緣電阻溫度系數(shù)β代入式(2)中，理論計算出兩種材料的絕緣電阻溫度校正系數(shù)K，見表7。表中的數(shù)據(jù)可以作為今后實際出廠檢測參考。

表5 理論計算的絕緣電阻溫度校正系數(shù)(以20℃為基準)

表6 實際測量后換算的絕緣電阻溫度校正系數(shù)(以20℃為基準)

表7 絕緣電阻溫度校正系數(shù)K

5 結(jié)論

(1)從圖3和圖5可知，PVC、XJ-30A線芯絕緣電阻對數(shù)值與溫度的關(guān)系曲線基本為一條直線，線性關(guān)系較好，表明采用的試驗方法是可以用來確定PVC、XJ-30A絕緣電阻的溫度校正系數(shù)的。

(2)UL 1581—2008標準采用的是以15.6℃時的絕緣電阻值作為基準值，而國內(nèi)采用的基準溫度是20℃，本文采用UL 1581—2008的試驗方法，通過式(2)得出以20℃時的絕緣電阻值作為基準值的不同溫度下的K值。通過理論計算和實際測量后換算值比較可知，理論計算和實際測量得出的絕緣電阻溫度校正系數(shù)值是比較接近的，但還是存在著一定的誤差。這是由于試驗中采用恒溫槽自身的溫度調(diào)節(jié)和外置溫度計相結(jié)合來校正測試溫度時，保持溫度平衡的時間較長，以及線芯長時間浸沒于水中，均會影響測量值;其次，材料自身的添加劑和雜質(zhì)也會影響測量值。

(3)不同的廠家配方不同，絕緣電阻也不相同，可以根據(jù)本試驗方法得出自己公司絕緣的溫度換算系數(shù)。

［1］ANSI/UL 1581—2008 Reference standard for electrical wire cable，and flexible cords［S］.

［2］GB/T 3048—2007電線電纜電性能實驗方法 第五部分:絕緣電阻試驗［S］.

［3］王春江主編.電線電纜手冊 第8章:電力電纜的性能測試［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2001.