安徽渡江電纜集團有限公司 徐志敏 萬長東 張家文

引言

煤礦用電纜因為涉及到生命財產(chǎn)安全而被廣泛關(guān)注，煤礦用電纜必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗，所檢項目應(yīng)全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求方可出廠。絕緣電阻試驗項目是反映電纜絕緣特性的重要指標(biāo)，所以也是出廠檢驗不可缺少的檢驗項目之一。

在實際檢測過程中絕緣電阻受溫度影響很大，產(chǎn)品出廠時的絕緣電阻均以20℃絕緣電阻值（或絕緣電阻常數(shù)）考核，而這類產(chǎn)品在夏季檢測的實測絕緣電阻往往會比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電阻小很多，目前國內(nèi)外還沒有相關(guān)電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中給出三元乙丙橡膠絕緣電纜的溫度換算系數(shù)[2]，國內(nèi)可以檢索相關(guān)論文中UL 1581-2008標(biāo)準(zhǔn)提供的試驗方法[1]得出其公司內(nèi)三元乙丙橡膠絕緣電阻溫度換算系數(shù)[2]（見表1廠家1），以及電線電纜手冊中給出了以DCP 為交聯(lián)劑，含膠量為40%的三元乙丙橡膠絕緣電阻溫度換算系數(shù)[2]（見表1手冊給定），對比這兩者差別較大，詳細數(shù)據(jù)見表1，為了準(zhǔn)確掌握我公司自制的三元乙丙橡膠絕緣電阻溫度換算系數(shù)[2]，對準(zhǔn)確、快速檢驗出成品電纜的絕緣電阻有著重要意義。

表1 廠家1與電線電纜手冊中給出的三元乙丙橡膠絕緣電阻溫度換算系數(shù)對比

1 試驗準(zhǔn)備

取樣。取二組試樣（每組2個試樣）進行試驗，見表2。說明：后續(xù)文中XJ-30-1，表示三元乙丙橡膠，DCP 硫化，含膠量32%；XJ-30-2，表示三元乙丙橡膠，DCP 硫化，含膠量37%。

表2 樣品規(guī)格

測試儀器。ZC-90絕緣電阻測試儀，上海遠中電子儀器廠、數(shù)顯，基本參數(shù)如下：型號ZC-90，測量范圍0～1016Ω，額定電壓100、250、500、1000V，測定時間1～7min；SYY-Ⅱ型恒溫水浴槽，呼和浩特市德塔線纜測試儀器研究所，溫度調(diào)節(jié)范圍為0～100℃，溫度測試精度為0.1℃；水銀溫度計，溫度范圍0～100℃，精度0.1℃。

測試環(huán)境溫度5～8℃（冬季）。

2 試驗過程

2.1 溫度設(shè)置

水浴槽的恒溫和樣品溫度的確定：根據(jù)試驗需求設(shè)定水浴槽溫度；當(dāng)水浴槽溫度達到試驗需求溫度時，恒溫10min,同時用溫度計測量水浴槽中心位置及其它位置的水溫，當(dāng)測量的溫度與設(shè)定的溫度保持一致時，然后再恒溫15min；將試樣放入到恒溫水浴槽中，待水溫再次達到試驗需求溫度時，可以進行絕緣電阻測量；每間隔10～15min 對試樣進行一次絕緣電阻測量，當(dāng)連續(xù)兩次測量結(jié)果值偏差小于1%時，將最后一次測量結(jié)果值作為該試驗的最終測試結(jié)果。

2.2 測試

將試樣圈成合適的小圈（圈的大小應(yīng)能非常方便地置于水浴槽中），放入水浴槽中(室溫)或其它合適的室溫水中16h 進行預(yù)處理，試樣的末端露出水面。測試時，依據(jù)本文方法將試樣置于恒溫水浴槽中，按圖1方法將絕緣電阻測試儀和試樣連接起來，試樣的末端應(yīng)露出水面不小于600mm。圖1中1為絕緣電阻測試儀、2為試樣、3為恒溫水浴槽。

圖1 試樣連接

把樣品置于恒溫水浴槽中，水溫逐步上升為10.0℃、13.0℃、16.1℃、19.0℃、22.2℃、25.0℃、27.8℃、30.0℃、32.0 ℃、34.0℃、35.0℃、37.0℃，并讀取在每個溫度時達到平衡后的絕緣電阻值，然后將水溫逐步下降為35.0℃、34.0℃、32.0℃、30.0℃、27.8℃、25.0℃、22.2℃、19.0℃、16.1℃13.0℃和10℃，依據(jù)本文方法讀取絕緣電阻值，求出各溫度點下的絕緣電阻平均值，畫出溫度與絕緣電阻關(guān)系的曲線圖；然后求出同一溫度下絕緣電阻平均值的對數(shù)，并畫出絕緣電阻平均值對數(shù)與溫度關(guān)系的曲線圖。

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R20=eβ(t-20)R，求出絕緣電阻溫度系數(shù)β，將β代入式k=eβ(t-20)中，求出絕緣電阻溫度校正系數(shù)K[3]。式中：R20為20℃時每公里長度的絕緣電阻，單位MΩ·km；R 為溫度為t 時的絕緣電阻，單位MΩ·km；β 為絕緣電阻溫度系數(shù)；t 為測試時的溫度，單位℃；k 為絕緣電阻溫度校正系數(shù)。

3 絕緣電阻測量值

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。

表3 絕緣電阻測量值的平均值（單位:MΩ·km）

絕緣電阻對數(shù)值。根據(jù)試樣在不同溫度下測得的絕緣電阻值，計算出不同溫度下絕緣電阻對數(shù)值，計算結(jié)果見表4，其中項目1為XJ-30（含膠量32%，DCP 硫化）、項目2為XJ-30（含膠量37%，DCP 硫化）。

表4 不同溫度下絕緣電阻對數(shù)值lg

表4 不同溫度下絕緣電阻對數(shù)值lg

37℃1 3.59 3.47 3.38 3.26 3.22 3.14 3.05 2.91 2.83 2.75 2.69 2.64 2 3.89 3.77 3.66 3.55 3.42 3.33 3.2 3.11 3.03 2.97 2.93 2.85項目10℃13℃16.1℃19℃22.2℃25℃27.8℃30℃32℃34℃35℃

4 絕緣電阻溫度校正系數(shù)

理論計算值。測得試樣XJ-30-1和試樣XJ-30-2在20℃時和21℃的絕緣電阻，然后計算出試樣XJ-30-1和試樣XJ-30-1的絕緣電阻溫度系數(shù)分別為0.088和0.089，用公式k=eβ(t-20)分別計算絕緣電阻溫度系數(shù)k（以20℃為基準(zhǔn)）,計算結(jié)果見表5。

表5 理論計算的絕緣電阻溫度系數(shù)k

實際測量后的換算值。用20℃實際測量的絕緣電阻值除以不同溫度下測得的絕緣電阻值，求出其溫度校正系數(shù)k[3]（以20℃為基準(zhǔn)），見表6。

表6 絕緣電阻實測值換算后的絕緣電阻溫度系數(shù)k

絕緣電阻溫度系數(shù)校正參考值。將絕緣電阻溫度系數(shù)代入公式k=eβ(t-20)中，計算出XJ-30-1和XJ-30-2的絕緣電阻溫度校正系數(shù)k，計算結(jié)果見表7。其中表7中的絕緣電阻溫度校正系數(shù)k 可以作為三元乙丙橡膠絕緣電纜絕緣電阻測試時的溫度校正系數(shù)。

表7 絕緣電阻溫度校正系數(shù)k

5 結(jié)論

最后得知，含膠量為32%與37%的三元乙丙橡皮絕緣線芯的絕緣電阻對數(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三元乙丙橡膠絕緣電阻的溫度校正系數(shù)[3]的；依據(jù)UL 1581—2008標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法得出：以DCP 為硫化劑、含膠量分別為32%和37%的三元乙丙橡膠的絕緣電阻溫度換算系數(shù)，兩者數(shù)據(jù)差別不大，因此本次試驗數(shù)據(jù)可以作為我公司橡皮絕緣的溫度換算系數(shù)依據(jù)。

與表1中的給出的三元乙丙橡膠絕緣電阻溫度換算系數(shù)對比，與廠家1測得的溫度換算系數(shù)在30℃及以上時存在較大的差別，與電纜手冊中給定的溫度換算系數(shù)非常接近；鑒于各個廠家的配方不同及所采用的三元乙丙橡膠牌號不同，因此需要通過測試來確定自己的絕緣電阻溫度常數(shù)。