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电缆耐温等级,在国标、美标、欧标中有什么差别?

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娜街拍 在的设计、选材、生产、销售过程中,往往碰到很多温度参数,如90℃、105℃、125℃、150℃等。这些参数在行业中的通俗名称都叫耐温等级参数,那这些参数是怎么来的呢?同是90℃的耐温等级的材料,为什么老化温度不一样呢?老化温度和耐温等级是什么关系?绝缘允许的导体长期最高工作温度是怎么定义的?什么是温度指数?什么是材料的额定温度?硅烷交联料能满足125℃的耐温等级吗?

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要回答上述问题,首先要了解标准体系,因为不同的标准体系对耐温等级的定义是不同的。我们常见的标准体系主要包括UL标准,EN/IEC标准、国标与行标等。

 

UL标准

UL标准中,常见的耐温等级是60℃、70℃、80℃、90℃、105℃、125℃和150℃。这些耐温等级是怎么来呢?是导体的长期工作温度吗?实际上,这些所谓的耐温等级,在UL标准中称作额定温度(rating temperature)。它并不是导体的长期工作温度。

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▍额定工作温度

 

娜街拍 UL标准中额定温度的确认是按照公式1.1来确定的(参见UL 2556-2007中4.3章材料长期老化部分)。具体过程是先假定材料的一个耐温等级,如105℃,然后按公式1.1计算出烘箱的测试温度112℃,分别在这样的测试温度下将样品放置90天、120天和150天,得到样品的伸率变化率和老化天数的数据,然后再通过最小二乘法推算出老化天数和断裂伸长率的线性关系,进而依据此线性关系推算在此烘箱温度(112℃)下老化300天时的样品断裂伸长率,如果断裂伸长率的变化率小于50%,则认为此材料可以达到这个假定的额定温度,如果断裂伸长率的变化率大于50%,则认为此材料的额定温度不能达到假定的额定温度,需要重新假定一个额定温度,继续上述试验。

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娜街拍 由此可见,在UL标准体系中如果采用反推的方法可以这样认为:某个材料在某温度A℃下老化300天,其伸率变化率不超过50%,再将温度A减去5.463,然后再除以1.02,得到温度B℃,即可认定此材料可以达到温度B℃的额定温度。这一额定温度,绝不是绝缘层允许的导体的长期最高工作温度。因为长期最高工作温度中的“长期”实际上应该是电缆在此工作温度下的寿命,至少要以年为单位计算,如光伏电缆标准EN50618中,电缆的寿命设计为25年,UL标准中的额定温度一般会比导体的长期最高工作温度高。

 

▍短期老化温度

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材料的短期老化温度,即我们平常在标准中最常见的7天、10天等,如105℃的材料,老化条件为136℃×7天。那这和额定温度是什么关系呢?在UL标准中,短期老化的温度是靠材料的长期使用经验获得的,但也总结了一些方法来确认。如在UL2556-2007标准4.3.5.6章及附录D中这样确定一个材料的短期老化温度。首先按照表1-1选择一个额定温度、老化温度和老化时间。如果按照上述条件测试的材料的老化后的伸率变化率大于50%,则认定为此材料可以按照此条件来确定老化温度,如果伸率变化率大于50%,则材料的额定温度和短期老化温度要下降一个等级。

 

娜街拍 除此之外,在UL758-2010的第14章中也总结了简单的公式来确定短期老化温度。如式1.2

 

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EN/IEC标准

       

在EN/IEC标准中,很少像UL标准中那样看到额定温度(rating temperature),取而代之的是导体长期工作温度(operation temperature)或者温度指数。那么这两个温度有什么区别呢?

       

实际上,在EN/IEC标准体系中,对电缆的耐温等级的评价主要是按照EN 60216或IEC 60216来评价的。此标准主要是评价绝缘材料的热寿命。其评价方法是将材料在不同温度下进行老化试验,以断裂伸长率的变化率为50%作为老化的终点,得出材料在不同温度下的老化天数。然后通过线性回归的方式将老化天数和老化温度做线性相关处理,得出一个线性关系曲线。然后根据电缆的寿命确定最高工作温度,或者根据长期工作温度,确定线缆的寿命。而温度指数,就是指绝缘材料在热老化20000H后,断裂伸长率的变化率为50%时,所对应的温度。以光伏电缆标准EN 50618:2014为例,其电缆的设计寿命为25年,长期工作温度为90℃,而温度指数则是120℃。绝缘材料的短期老化温度,也是以上述线性关系推导出来的。所以,EN 50618:2014中绝缘材料的老化温度为150℃。这一老化温度和UL标准系列中额定温度为125℃的材料的老化温度158℃非常接近。

       

通过上述分析不难看出,同样的导体的长期工作温度,由于电缆的设计寿命不同,可能其要求的老化温度并不一样。在同样的长期工作温度下,电缆设计寿命越短,绝缘材料的短期老化温度就可以要求的越低。例如在IEC 60502-1:2004中要求的XLPE绝缘料的长期最高工作温度为90℃,而此材料的老化温度为135℃。这里的135℃却和UL标准中额定温度为105℃的老化温度136℃很接近,却和同样是长期最高工作温度同样为90℃的EN 50618:2014中绝缘的老化温度差很多。尽管在60502-1:2004没有找到电缆的设计寿命,但两种电缆的设计寿命肯定是不同的。

 

国标及行业标准

       

我国的国家标准和行业标准在编制过程中,很多内容是参考和借鉴了UL标准或EN/IEC标准。但是由于是多方参考,所以有些表述笔者认为是不准确的。例如在GB/T 32129-2015、JB/T 10436-2004、JB/T 10491.1-2004中,无论是材料还是电线,其耐温等级都有90℃、105℃、125℃和150℃,这明显是借鉴了UL的标准体系。但是,对于耐热的表述却是允许的导体长期最高工作温度。这个耐热性的表述又明显参考IEC标准体系。在IEC标准体系中,导体的长期最高工作温度应该和电缆的设计寿命关联,可这些国标及行标中,根本没有电缆寿命的表述。所以这种“适用的电缆导体长期允许最高工作温度是90℃、105℃、125℃和150℃”的表述有待商榷。

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那么硅烷交联型XLPE能不能达到125℃的耐温等级呢?比较严谨回答应该是硅烷交联型XLPE可以达到UL标准中规定的125℃的额定温度,因为在UL1581第40章的绝缘和护套材料总则中,已经明确提出不对材料的化学成分做规定。而XLPE导体的长期最高工作是否能达到125℃,这和电缆的设计寿命及使用场合有关,目前,没有找到相关资料系统评价此材料的寿命。通过短期老化来推测,如果电缆的设计寿命是25年,其允许的导体的长期最高温度肯定能大于90℃。在IEC标准中,传统的电力电缆、建筑用线甚至太阳能电缆的设计导体长期最高工作温度都不会超过90℃,但并不代表用于此类电缆的材料允许的长期最高工作温度不能大于90℃。也不能说辐照交联料可以达到125℃的耐温等级,而硅烷交联料不能达到125℃的耐温等级,这样的表述是没有道理的。

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总之,一个材料能否达到某个温度等级,不能简单的回答是或不是,而是要结合材料耐温等级的评价方法或者电缆的设计寿命来考虑的,不能将几个标准体系混合着乱用。

娜街拍 是一家专注生产电线电缆的厂家,公司生产的华宇牌电线电缆各项性能均达到国际电工委员会和国家标准的要求,主导产品有:铝合金电缆、交联电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、控制电缆、计算机电缆、矿物绝缘电缆、电气装备用电线电缆等多种型号电缆,还可以根据用户需求加工定做需要的特种电缆

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