电缆绝缘电阻温度换算系数的确定

王立梅，赵素敏，竹航波，彭 雄，陶瑞祥

(浙江正泰电缆有限公司，浙江 嘉兴314006)

0 引言

绝缘电阻，也就是我们通常所说的绝缘材料在没有被击穿前的电阻值，是电线电缆最基本的电气性能，它是反映电线电缆产品绝缘电气特性的重要指标。在实际测试中，绝缘电阻与温度的关系较大，因此，正确确定绝缘电阻温度换算系数很重要。

目前国家标准中还没有规定矿用电缆成品绝缘(XJ-30A)以20℃时的绝缘电阻值作为基准值的温度换算系数。我公司曾出现几起因绝缘电阻偏低而遭退货的情况，为此，我们查阅很多国内外资料，决定研究绝缘电阻温度换算系数。

1 试验准备

1.1 取样

取二组试样(每组2个试样)进行试验，见表1。

表1 样品规格

1.2 测试仪器

(1)ZC－90绝缘电阻测试仪，上海远中电子仪器厂生产，数字式显示，读数方便准确。其基本参数见表2。

表2 ZC－90绝缘电阻测试仪基本参数

(2)RTS—0A制冷恒温槽，湖州唯立仪表厂，温度范围0～95℃，精度为0.01。

(3)水银温度计，0～50℃，精度为0.1。

1.3 测试环境温湿度

测试环境温度25～27℃。测量环境湿度≤80%。

2 试验过程

2.1 水浴槽的恒温和样品温度的确定

通过水浴恒温槽温度设定，将水温设定为需要测试的温度，当水温达到设定温度后，恒定10 min，然后采用水银温度计测量水浴恒温槽的中心位置及随机几个位置的水温，当水银温度计显示温度与设定的温度一致时，认为水温已达到要测量的温度点，然后恒定10 min。

将样品放置在已达到测试温度且恒定的水浴中。当水银温度计温度恒定在设置的测试温度时，进行绝缘电阻的测量，并每隔10 min测量样品绝缘电阻一次。当连续两次测量的绝缘电阻读数误差小于1%时，可认为该样品的温度已达到预设置的测试温度，并将最后一次测试值作为测试结果。

2.2 测试

电缆取样后，放置在室温水中16 h，然后把样品成圈盘绕放置在10℃水浴恒温槽中心位置。按图1方法把样品和绝缘电阻测量仪连接起来。为了防止漏电，试样的末端伸出水面至少600 mm。

图1 试验连接

在测试过程中，在样品线芯中心位置放置水银温度计，然后升温或降温至测试温度。

把样品置于恒温槽中，水温逐步上升为10℃、13℃、16.1℃、22.2℃、27.8℃、32℃及35℃，并读取在每一温度达到平衡后的绝缘电阻值，求出同组样品在同一温度下获得的绝缘电阻的平均值，并画出绝缘电阻与温度的曲线图，然后再求出同一温度下的绝缘电阻的平均值的对数，画出绝缘电阻平均值对数与温度的曲线图。从绝缘电阻与温度的曲线图中取得20℃、21℃时的绝缘电阻，将20℃和21℃的绝缘电阻值代入式(1)，求出绝缘电阻温度系数β，将β代入式(2)中，求出绝缘电阻温度校正系数K。

式中，R20为20℃时每公里长度的绝缘电阻(MΩ·km);Rv为温度为t时的绝缘电阻(MΩ·km);β为绝缘电阻温度系数;t为测试时的温度(℃);K为绝缘电阻温度校正系数。

3 绝缘电阻测量值及其曲线图

3.1 绝缘电阻测量值

根据试验方法，对绝缘线芯进行绝缘电阻测量，其测量值的平均值见表3。

3.2 绝缘电阻对数值

根据测得的绝缘电阻平均值，计算出其在不同温度下的对数值，见表4。

表3 绝缘电阻测量值的平均值 (单位:MΩ·km)

表4 绝缘电阻对数值lg

表4 绝缘电阻对数值lg

项 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 绘制曲线图

根据表3、表4中的数据，绘制绝缘电阻平均值与温度曲线图和绝缘电阻对数值与温度曲线图，见图2～图5，并进行分析。

图2 PVC线芯绝缘电阻平均值与温度曲线

图3 PVC线芯绝缘电阻对数值与温度曲线

图4 XJ-30A线芯绝缘电阻平均值与温度曲线

图5 XJ-30A线芯绝缘电阻对数值与温度曲线

4 绝缘电阻温度校正系数

4.1 理论计算值

从图2和图4中分别得出PVC线芯、XJ-30A线芯在20℃、21℃时的绝缘电阻，求出β分别为0.1473、0.0529，用式(2)计算出绝缘电阻温度校正系数K值，见表5。

4.2 实际测量后的换算值

用20℃的绝缘电阻值除以不同温度下测得的电阻值，求出绝缘电阻温度校正系数K，见表6。

4.3 绝缘电阻温度校正系数参考值

综合测试数据和UL 1581—2008的试验方法，把绝缘电阻温度系数β代入式(2)中，理论计算出两种材料的绝缘电阻温度校正系数K，见表7。表中的数据可以作为今后实际出厂检测参考。

表5 理论计算的绝缘电阻温度校正系数(以20℃为基准)

表6 实际测量后换算的绝缘电阻温度校正系数(以20℃为基准)

表7 绝缘电阻温度校正系数K

5 结论

(1)从图3和图5可知，PVC、XJ-30A线芯绝缘电阻对数值与温度的关系曲线基本为一条直线，线性关系较好，表明采用的试验方法是可以用来确定PVC、XJ-30A绝缘电阻的温度校正系数的。

(2)UL 1581—2008标准采用的是以15.6℃时的绝缘电阻值作为基准值，而国内采用的基准温度是20℃，本文采用UL 1581—2008的试验方法，通过式(2)得出以20℃时的绝缘电阻值作为基准值的不同温度下的K值。通过理论计算和实际测量后换算值比较可知，理论计算和实际测量得出的绝缘电阻温度校正系数值是比较接近的，但还是存在着一定的误差。这是由于试验中采用恒温槽自身的温度调节和外置温度计相结合来校正测试温度时，保持温度平衡的时间较长，以及线芯长时间浸没于水中，均会影响测量值;其次，材料自身的添加剂和杂质也会影响测量值。

(3)不同的厂家配方不同，绝缘电阻也不相同，可以根据本试验方法得出自己公司绝缘的温度换算系数。

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

［2］GB/T 3048—2007电线电缆电性能实验方法 第五部分:绝缘电阻试验［S］.

［3］王春江主编.电线电缆手册 第8章:电力电缆的性能测试［M］.北京:机械工业出版社，2001.