电线、电缆的绝缘材料品种很多,电力仪表着重介绍应用较多的聚氯乙烯、交联聚乙烯、乙丙橡胶和橡胶这四种绝缘材料的主要性能,对仪表工和电工正确选用电缆有帮助。
电线电缆绝缘材料的主要性能
用做电线、电缆的绝缘材料的有关主要性能叙述如下:
1、绝缘电阻:一般绝缘材料的电阻率不应低于106Ω·m。
2、泄漏电流:同绝缘电阻成反比,制成电线、电缆的绝缘材料单位截面积、单位长度的泄漏电流,应越小越好。
3、绝缘材料的老化:
①老化是一个十分重要的概念,老化的程度和速度直接影响电线、电缆的可靠性和使用寿命;随着使用时间的延续将导致材料的分解、碳化、变脆、龟裂和变形,使性能发生不可逆的下降。
②绝缘材料的老化有热老化、大气老化、电老化、机械老化、生物老化等多种形式和影响;对于低压电线、电缆,热老化具有最主要的作用。
③影响热老化的主要因素是电线、电缆的连续工作温度,长时间超过规定的工作温度,必将导致绝缘材料老化的加速,以致丧失基本绝缘性能而失效;比如,一般情况下,电线、电缆工作温度在70-105℃范围,连续超过规定的工作温度8℃,其使用寿命将缩短一半,这是确定电线、电缆正常工作温度值的重要依据。选用电线、电缆截面积加大一些,将大大延长使用寿命。
电线电缆几种最常用的绝缘材料
1、聚氯乙烯(PVC)
①主要优点:价格低廉、工艺简便、质量轻、电气性能良好、耐腐蚀、化学性能稳定、耐潮湿、不延燃,从而在低压配电线路中,特别是终端回路中,得到广泛的应用,作为基本绝缘和护套材料。
②PVC绝缘电线的持续工作最高温度θn为70℃,而最终温度(短路暂态温度)θm为160℃(截面积为300mm2及以上的为140℃);另外还有添加了耐热增塑剂的PVC材料,其θn可达90℃,但θm不变。
③聚氯乙烯主要缺点:不适应于低温环境,低温时变硬发脆,不能应用于-15℃以下的环境,也不宜在-5℃以下的环境施工;PVC在燃烧时会散发有毒气体,使应用范围受到很大限制;适应大气老化条件差,在较强日照下或高温环境下,增塑剂容易挥发使绝缘加速老化。
④为了克服PVC的缺点,通常需要添加多种聚合物,以改进其性能,如添加增塑剂以增加柔软性;增塑剂加入三氧化二锑和氯化石蜡,以增加阻燃性能;加入氯化钼可降低发烟量。不同添加剂配方、不同的成型工艺方法,还可以产生多种派生产品,如增加柔韧性的、增加刚性的、提高耐磨性能的和可将工作温度提高达90℃的多种产品。
2、交联聚乙烯(XLPE)
①交联聚乙烯是线状分子结构的聚乙烯(PE)材料,在交联剂和放射线或电子束轰击下,交链成三维网状分子结构的一种工艺方法。目前有化学交联和辐照交联两类,辐照交联能保持良好的电性能和阻燃性能,品质稳定,是目前较好的交联方式。
②主要优点:绝缘性能良好、载流量大、介质损耗低、质量较轻、耐腐蚀、耐潮、耐寒,不含卤素,燃烧时不会散发大量有毒烟气。
③持续工作最高温度θn为90℃,最终温度θm为250℃,明显优于PVC和橡胶等绝缘材料。
④采用化学交联方法的普通交联聚乙烯不具备阻燃性能,需要添加阻燃剂,但又将降低机械性能和电气性能;采用辐照交联工艺可以有明显改善;XLPE对紫外线照射较敏感,不宜在户外和阳光照射强烈的场所使用,否则应有护套或防护措施。
3、乙丙橡胶(EPR,即交联乙烯-丙烯橡胶)
①主要优点:载流量大;不含卤素,不会在燃烧时散发大量烟气;同时还具有阻燃性能;具有耐臭氧的稳定性;可用于-50℃的低温环境。
②持续最高工作温度θn为90℃,最终温度θm为250℃,与XLPE相同。
③这种绝缘材料在欧洲已有广泛应用,我国尚少推广。
4、橡胶
①特点:用做电线、电缆绝缘的橡胶,多不是天然纯橡胶,而是由纯橡胶和各种助剂及填料混合,在一定温度、压力下经硫化处理制成的弹性体;橡胶的柔软性、弹性和抗拉强度都比较好;在20世纪70年代以前是低压配电线路布电线的主要绝缘材料,以后逐渐被PVC等材料所代替;现今主要用做橡套软电缆,供移动设备和手持电器应用。
②持续最高工作温度θn为60℃,最终温度θm为200℃,用于低压电线、电缆的绝缘、护套。另外有氯丁橡胶,θn达85℃,θm为220℃,主要用于户外电缆的护套。还有硅橡胶,θn可达185℃,θm为350℃,作为特种高温引线、H级绝缘电动机的引接线和船用高温电缆等。
③橡胶绝缘材料电缆、电线载流量较小,耐老化、耐油性、耐溶剂性能差;为了改进橡胶的性能,多种橡胶聚合物有诸多优势,如氯丁橡胶耐气候性、耐油、耐磨,阻燃性能良好,宜用做电缆护套;丁腈橡胶耐油、耐腐蚀性好,用于油泵电动机和用电设备的引接线;硅橡胶耐高温,抗拉强度高,电气性能好,用于高温设备的引接线;氟橡胶耐热、耐油、耐气候,性能好,用于特种电缆的护套。
仪表工和电工了解电线、电缆绝缘材料的种类和性能特点,便于大家根据工况环境正确选择电缆绝缘材料和电线电缆,更有利于延长电线电缆使用寿命和确保电气设备安全。
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