三元乙丙橡胶绝缘电缆绝缘电阻温度系数的确定

安徽渡江电缆集团有限公司 徐志敏 万长东 张家文

引言

煤矿用电缆因为涉及到生命财产安全而被广泛关注，煤矿用电缆必须经过严格的检验，所检项目应全部符合标准要求方可出厂。绝缘电阻试验项目是反映电缆绝缘特性的重要指标，所以也是出厂检验不可缺少的检验项目之一。

在实际检测过程中绝缘电阻受温度影响很大，产品出厂时的绝缘电阻均以20℃绝缘电阻值（或绝缘电阻常数）考核，而这类产品在夏季检测的实测绝缘电阻往往会比标准规定的电阻小很多，目前国内外还没有相关电缆产品标准中给出三元乙丙橡胶绝缘电缆的温度换算系数[2]，国内可以检索相关论文中UL 1581-2008标准提供的试验方法[1]得出其公司内三元乙丙橡胶绝缘电阻温度换算系数[2]（见表1厂家1），以及电线电缆手册中给出了以DCP 为交联剂，含胶量为40%的三元乙丙橡胶绝缘电阻温度换算系数[2]（见表1手册给定），对比这两者差别较大，详细数据见表1，为了准确掌握我公司自制的三元乙丙橡胶绝缘电阻温度换算系数[2]，对准确、快速检验出成品电缆的绝缘电阻有着重要意义。

表1 厂家1与电线电缆手册中给出的三元乙丙橡胶绝缘电阻温度换算系数对比

1 试验准备

取样。取二组试样（每组2个试样）进行试验，见表2。说明：后续文中XJ-30-1，表示三元乙丙橡胶，DCP 硫化，含胶量32%；XJ-30-2，表示三元乙丙橡胶，DCP 硫化，含胶量37%。

表2 样品规格

测试仪器。ZC-90绝缘电阻测试仪，上海远中电子仪器厂、数显，基本参数如下：型号ZC-90，测量范围0～1016Ω，额定电压100、250、500、1000V，测定时间1～7min；SYY-Ⅱ型恒温水浴槽，呼和浩特市德塔线缆测试仪器研究所，温度调节范围为0～100℃，温度测试精度为0.1℃；水银温度计，温度范围0～100℃，精度0.1℃。

测试环境温度5～8℃（冬季）。

2 试验过程

2.1 温度设置

水浴槽的恒温和样品温度的确定：根据试验需求设定水浴槽温度；当水浴槽温度达到试验需求温度时，恒温10min,同时用温度计测量水浴槽中心位置及其它位置的水温，当测量的温度与设定的温度保持一致时，然后再恒温15min；将试样放入到恒温水浴槽中，待水温再次达到试验需求温度时，可以进行绝缘电阻测量；每间隔10～15min 对试样进行一次绝缘电阻测量，当连续两次测量结果值偏差小于1%时，将最后一次测量结果值作为该试验的最终测试结果。

2.2 测试

将试样圈成合适的小圈（圈的大小应能非常方便地置于水浴槽中），放入水浴槽中(室温)或其它合适的室温水中16h 进行预处理，试样的末端露出水面。测试时，依据本文方法将试样置于恒温水浴槽中，按图1方法将绝缘电阻测试仪和试样连接起来，试样的末端应露出水面不小于600mm。图1中1为绝缘电阻测试仪、2为试样、3为恒温水浴槽。

图1 试样连接

把样品置于恒温水浴槽中，水温逐步上升为10.0℃、13.0℃、16.1℃、19.0℃、22.2℃、25.0℃、27.8℃、30.0℃、32.0 ℃、34.0℃、35.0℃、37.0℃，并读取在每个温度时达到平衡后的绝缘电阻值，然后将水温逐步下降为35.0℃、34.0℃、32.0℃、30.0℃、27.8℃、25.0℃、22.2℃、19.0℃、16.1℃13.0℃和10℃，依据本文方法读取绝缘电阻值，求出各温度点下的绝缘电阻平均值，画出温度与绝缘电阻关系的曲线图；然后求出同一温度下绝缘电阻平均值的对数，并画出绝缘电阻平均值对数与温度关系的曲线图。

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R20=eβ(t-20)R，求出绝缘电阻温度系数β，将β代入式k=eβ(t-20)中，求出绝缘电阻温度校正系数K[3]。式中：R20为20℃时每公里长度的绝缘电阻，单位MΩ·km；R 为温度为t 时的绝缘电阻，单位MΩ·km；β 为绝缘电阻温度系数；t 为测试时的温度，单位℃；k 为绝缘电阻温度校正系数。

3 绝缘电阻测量值

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。

表3 绝缘电阻测量值的平均值（单位:MΩ·km）

绝缘电阻对数值。根据试样在不同温度下测得的绝缘电阻值，计算出不同温度下绝缘电阻对数值，计算结果见表4，其中项目1为XJ-30（含胶量32%，DCP 硫化）、项目2为XJ-30（含胶量37%，DCP 硫化）。

表4 不同温度下绝缘电阻对数值lg

表4 不同温度下绝缘电阻对数值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项目10℃13℃16.1℃19℃22.2℃25℃27.8℃30℃32℃34℃35℃

4 绝缘电阻温度校正系数

理论计算值。测得试样XJ-30-1和试样XJ-30-2在20℃时和21℃的绝缘电阻，然后计算出试样XJ-30-1和试样XJ-30-1的绝缘电阻温度系数分别为0.088和0.089，用公式k=eβ(t-20)分别计算绝缘电阻温度系数k（以20℃为基准）,计算结果见表5。

表5 理论计算的绝缘电阻温度系数k

实际测量后的换算值。用20℃实际测量的绝缘电阻值除以不同温度下测得的绝缘电阻值，求出其温度校正系数k[3]（以20℃为基准），见表6。

表6 绝缘电阻实测值换算后的绝缘电阻温度系数k

绝缘电阻温度系数校正参考值。将绝缘电阻温度系数代入公式k=eβ(t-20)中，计算出XJ-30-1和XJ-30-2的绝缘电阻温度校正系数k，计算结果见表7。其中表7中的绝缘电阻温度校正系数k 可以作为三元乙丙橡胶绝缘电缆绝缘电阻测试时的温度校正系数。

表7 绝缘电阻温度校正系数k

5 结论

最后得知，含胶量为32%与37%的三元乙丙橡皮绝缘线芯的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三元乙丙橡胶绝缘电阻的温度校正系数[3]的；依据UL 1581—2008标准的试验方法得出：以DCP 为硫化剂、含胶量分别为32%和37%的三元乙丙橡胶的绝缘电阻温度换算系数，两者数据差别不大，因此本次试验数据可以作为我公司橡皮绝缘的温度换算系数依据。

与表1中的给出的三元乙丙橡胶绝缘电阻温度换算系数对比，与厂家1测得的温度换算系数在30℃及以上时存在较大的差别，与电缆手册中给定的温度换算系数非常接近；鉴于各个厂家的配方不同及所采用的三元乙丙橡胶牌号不同，因此需要通过测试来确定自己的绝缘电阻温度常数。