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洛陽(yáng)亨盛銅加工有限公司

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耐溫等級參數,是怎么來(lái)的呢?

[ 時(shí)間:2023-11-22 點(diǎn)擊:573 ]

   在電線(xiàn)電纜的設計、選材、生產(chǎn)、銷(xiāo)售過(guò)程中,往往碰到很多溫度參數,如90℃、105℃、125℃、150℃等。這些參數在行業(yè)中的通俗名稱(chēng)都叫耐溫等級參數,那這些參數是怎么來(lái)的呢?同是90℃的耐溫等級的材料,為什么老化溫度不一樣呢?老化溫度和耐溫等級是什么關(guān)系?絕緣允許的導體長(cháng)期***高工作溫度是怎么定義的?什么是溫度指數?什么是材料的額定溫度?硅烷交聯(lián)料能滿(mǎn)足125℃的耐溫等級嗎?
要回答上述問(wèn)題,首先要了解標準體系,因為不同的標準體系對耐溫等級的定義是不同的。我們常見(jiàn)的標準體系主要有國家標準(及行業(yè)標準)、UL標準、EN/IEC標準等。
由于國標和行標的編制,很多內容是參考和借鑒了國際標準,因此我們先來(lái)看看UL標準或EN/IEC標準對耐溫等級的規定。
一、UL標準
UL標準中,常見(jiàn)的耐溫等級是60℃、70℃、80℃、90℃、105℃、125℃和150℃。這些耐溫等級是怎么來(lái)的呢?是導體的長(cháng)期工作溫度嗎?實(shí)際上,這些所謂的耐溫等級,在UL標準中稱(chēng)作額定溫度(rating temperature)。它并不是導體的長(cháng)期工作溫度。
額定工作溫度
UL標準中額定溫度的確認是按照公式1.1來(lái)確定的(參見(jiàn)UL 2556-2007中4.3章材料長(cháng)期老化部分)。具體過(guò)程是先假定材料的一個(gè)耐溫等級,如105℃,然后按公式1.1計算出烘箱的測試溫度112℃,分別在這樣的測試溫度下將樣品放置90天、120天和150天,得到樣品的伸率變化率和老化天數的數據,然后再通過(guò)***小二乘法推算出老化天數和斷裂伸長(cháng)率的線(xiàn)性關(guān)系,進(jìn)而依據此線(xiàn)性關(guān)系推算在此烘箱溫度(112℃)下老化300天時(shí)的樣品斷裂伸長(cháng)率。
如果斷裂伸長(cháng)率的變化率小于50%,則認為此材料可以達到這個(gè)假定的額定溫度,如果斷裂伸長(cháng)率的變化率大于50%,則認為此材料的額定溫度不能達到假定的額定溫度,需要重新假定一個(gè)額定溫度,繼續上述試驗。
由此可見(jiàn),在UL標準體系中如果采用反推的方法可以這樣認為:某個(gè)材料在某溫度A℃下老化300天,其伸率變化率不超過(guò)50%,再將溫度A減去5.463,然后再除以1.02,得到溫度B℃,即可認定此材料可以達到溫度B℃的額定溫度。
這一額定溫度,絕不是絕緣層允許的導體的長(cháng)期***高工作溫度。因為長(cháng)期***高工作溫度中的“長(cháng)期”實(shí)際上應該是電纜在此工作溫度下的壽命,***少要以年為單位計算,如光伏電纜標準EN50618中,電纜的壽命設計為25年,UL標準中的額定溫度一般會(huì )比導體的長(cháng)期***高工作溫度高。
短期老化溫度
材料的短期老化溫度,即我們平常在標準中***常見(jiàn)的7天、10天等,如105℃的材料,老化條件為136℃×7天。那這和額定溫度是什么關(guān)系呢?在UL標準中,短期老化的溫度是靠材料的長(cháng)期使用經(jīng)驗獲得的,但也總結了一些方法來(lái)確認。如在UL2556-2007標準4.3.5.6章及附錄D中這樣確定一個(gè)材料的短期老化溫度。首先按照表1-1選擇一個(gè)額定溫度、老化溫度和老化時(shí)間。
如果按照上述條件測試的材料的老化后的伸率變化率大于50%,則認定為此材料可以按照此條件來(lái)確定老化溫度,如果伸率變化率大于50%,則材料的額定溫度和短期老化溫度要下降一個(gè)等級。
除此之外,在UL758-2010的第14章中也總結了簡(jiǎn)單的公式來(lái)確定短期老化溫度。如式1.2:
二、EN/IEC標準
在EN/IEC標準中,很少像UL標準中那樣看到額定溫度(rating temperature),取而代之的是導體長(cháng)期工作溫度(operation temperature)或者溫度指數。那么這兩個(gè)溫度有什么區別呢?
實(shí)際上,在EN/IEC標準體系中,對電纜的耐溫等級的評價(jià)主要是按照EN 60216或IEC 60216來(lái)評價(jià)的。此標準主要是評價(jià)絕緣材料的熱壽命。其評價(jià)方法是將材料在不同溫度下進(jìn)行老化試驗,以斷裂伸長(cháng)率的變化率為50%作為老化的終點(diǎn),得出材料在不同溫度下的老化天數。然后通過(guò)線(xiàn)性回歸的方式將老化天數和老化溫度做線(xiàn)性相關(guān)處理,得出一個(gè)線(xiàn)性關(guān)系曲線(xiàn)。然后根據電纜的壽命確定***高工作溫度,或者根據長(cháng)期工作溫度,確定線(xiàn)纜的壽命。
而溫度指數,就是指絕緣材料在熱老化20000H后,斷裂伸長(cháng)率的變化率為50%時(shí),所對應的溫度。以光伏電纜標準EN 50618:2014為例,其電纜的設計壽命為25年,長(cháng)期工作溫度為90℃,而溫度指數則是120℃。絕緣材料的短期老化溫度,也是以上述線(xiàn)性關(guān)系推導出來(lái)的。
所以,EN 50618:2014中絕緣材料的老化溫度為150℃。這一老化溫度和UL標準系列中額定溫度為125℃的材料的老化溫度158℃非常接近。
通過(guò)上述分析不難看出,同樣的導體的長(cháng)期工作溫度,由于電纜的設計壽命不同,可能其要求的老化溫度并不一樣。在同樣的長(cháng)期工作溫度下,電纜設計壽命越短,絕緣材料的短期老化溫度就可以要求的越低。
例如在IEC 60502-1:2004中要求的XLPE絕緣料的長(cháng)期***高工作溫度為90℃,而此材料的老化溫度為135℃。



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