交联聚乙烯塑料电缆绝缘失效的实验研究

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1、万方数据，消防理论研究』：交联聚乙烯塑料电缆绝缘失效的实验研究舒中俊，贾文娜，陈南．杨守生(中国人民武装警察部队学院，河北廊坊065000)摘要：研究了不同高温和热老化作用对交联聚乙烯绝缘电缆(YJV)和阻燃交联聚乙烯绝缘电缆(ZR—YJV)绝缘失效的影响。使用401型老化试验箱和高温管式炉。预热后，在15min内分别升温至400C、450℃、500C、550C和600℃。结果：①对确定的绝缘材料，绝缘失效温度基本固定，设定温度升高。绝缘失效时间缩短，与环境温度和升温速率基本无关。②与YJV相比，ZR—YJV绝缘失效温度有所上升，但上升幅度较小

2、。③热老化对电缆绝缘失效温度的影响显著，老化程度越大。失效温度下降越明显。关键词：电缆；阻燃材料；老化；耐热时间中图分类号：X924．4，TU594，TM246文献标志码：A文章编号：1009—0029(2009)11一0795一05在一般建筑物中，电气线路的敷设主要采用塑料绝缘电缆，电气线路的防火设计应满足线路在火灾条件下具有一定连续工作的能力和防止线路自身发生火灾并引发危害两方面的要求。目前，国内外对塑料绝缘电缆有关对火反应的研究，主要集中在电缆的燃烧性能上．而对电缆在受热、受火条件下保持线路连续工作的能力则研究不多，特别是有关绝缘护套埂料

3、发生热老化后遭受火灾高温时绝缘失效规律的研究尚未见报道。确定不同电缆在不同热环境下其绝缘失效温度和时间，对电缆的耐火耐热配线、电缆工程火灾危险评价及防火设计都具有重要的指导意义。笔者以交联聚乙烯绝缘电缆为样品，采用高温管式炉提供不同的高温环境，对阻燃和未阻燃的电缆试样在不同温度条件和不同热老化程度下的绝缘失效条件进行了研究。1．实验部分1．1实验材料及装置本实验所采用的电缆试样由江苏某电缆公司制造，试样的型号及规格见表1所示。表1电缆试样的型号及规格型号标称电压／kV规格／mm2YJV(交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯0．6／1．04X2．5护套电缆)Z

4、R—yjr(阻燃交联聚乙烯绝缘o．6／1．o．4×2．5聚氯乙烯护套电缆)试验装置：401型老化试验箱，上海试验仪器厂有限公司生产；高温管式炉，洛阳市涧西永泰试验电炉厂生产。1．2实验方法(1)老化实验。参照GB／T2951．2—97的规定．选用自然通风老化试验箱，将电缆截成1．7m长，两端切口采用玻璃纤维带包封，置人试验箱内进行加速老化，老化时试样不能碰触箱壁，以防老化不均匀。参照GB／T12706．1—2002，老化温度设定为135℃(士0．5℃)。老化结束，取出试样，在环境温度下自然冷却24h后再进行高温绝缘失效实验。实验前将试样两端各截

5、去10cm，避免老化不均匀对实验结果造成影响。(2)高温实验。笔者选用的高温管式加热炉，炉长1m，有效加热长度0．8m，炉体两端封闭，正中留有直径为0．052m的圆孔。加热炉加热温度在l400℃内可任意设定，且升温速率可控。实验时，先将一根长1．4m、管径0．044m、壁厚0．008In的耐热陶瓷管经两端圆孔穿过炉膛，形成电缆试样敷设通道(近似于实际工程中的暗敷环境)，并使用玻璃棉将陶瓷管与圆孔之间的缝隙封严。接着沿陶瓷管内腔穿人电缆，并联接好数据采集线路，给两线芯之间施加530V直流电压(约为380V交变电压的脉冲峰值)，预热电缆，当陶瓷管内

6、温度接近一般动力电缆的允许工作温度(约为70℃)时，在15min内将炉腔内的温度升到设定的温度，并维持恒温。图1为高温实验装置示意图。数据采集系统圈l高温实验装置示意图(3)数据采集。实验中，采用自制的绝缘电阻测试装置测量并记录电缆相线之间绝缘电阻值的变化。该装置采用直流输出，两输出端分别与电缆两线芯(火线)相联，输出电压按电缆实际传输的交变电压的1．4倍(脉冲峰值电压)设定，每隔1S记录一次电阻值。将基金项目：公安部应用创新计划项目，阻燃电缆热破坏失效规律的实验研究(2007LLYJwJXYll6)诗防科学与技术2009年11月第28卷第11

7、期795万方数据一只K型热电偶置入陶瓷内，测量并记录陶瓷管内(电缆外表)的温度变化；另一只热电偶通过电缆护套被切开的小口插入护套下(实验时切口采用耐高温玻璃纤维布缠实)，测量电缆内部绝缘层的温度变化。温度的变化均采用每隔1S记录1次。(4)实验终止。实验过程当绝缘电阻测试装置中电压表读数降低接近为零时，立即终止试验，单次实验结束。相同实验平行重复三次，结果取平均值。(5)绝缘失效判定。对普通动力电缆而言，当其绝缘电阻下降2个数量级时，电缆将丧失稳定输电能力，即可认为电缆失效。实际上从绝缘电阻开始出现下降，到减小2个数量级，这段时间比较短，为保守

8、起见，笔者将电缆绝缘电阻出现下降的突变点对应的时间作为绝缘失效时间，此刻电缆内芯的温度为绝缘失效温度。2实验结果及讨论2．1YJV电缆绝缘失效温度按照