首頁 > 技術(shù)資料共享
[技術(shù)資料] 影響電纜絕緣電阻的因素及不合格原因淺析
P:2025-03-15 08:53:35
1
電纜絕緣電阻是指電纜絕緣材料在單位長度和單位面積下所能承受的電場強(qiáng)度和電壓的能力，通常用歐姆（Ω）或千歐姆（kΩ）來表示。它反映了電纜絕緣層對電流的阻抗能力，是衡量電纜絕緣性能的重要指標(biāo)。
影響電纜絕緣電阻的主要材料因素
1、絕緣材料的種類：不同的絕緣材料具有不同的電阻率和耐熱性能。例如，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）具有較高的電阻率，適合高壓電纜；聚氯乙烯（PVC）和橡膠等材料也常用于電纜絕緣，但它們的電阻率較低，可能不適合高壓應(yīng)用。
2、材料的純度：絕緣材料中的雜質(zhì)會增加導(dǎo)電質(zhì)點(diǎn)，從而降低絕緣電阻。因此，材料的純度對絕緣電阻有顯著影響。在生產(chǎn)過程中，如果工藝不嚴(yán)格，可能會導(dǎo)致材料受潮或混入雜質(zhì)，從而降低絕緣電阻。
3、材料的老化：隨著時(shí)間的推移，絕緣材料會逐漸老化，導(dǎo)致其電阻率下降。老化的原因包括熱老化、電老化和機(jī)械老化。例如，長期暴露在高溫下會導(dǎo)致絕緣材料的電阻率降低。
4、絕緣層的厚度：絕緣層的厚度直接影響絕緣電阻。一般來說，絕緣層越厚，絕緣電阻越高。但過厚的絕緣層可能會增加制造成本和重量。
5、制造工藝：制造過程中的工藝控制對絕緣材料的均勻性和質(zhì)量有重要影響。例如，擠出和冷卻過程中的溫度控制不當(dāng)可能導(dǎo)致絕緣層質(zhì)量不佳，從而影響絕緣電阻。
環(huán)境溫度與濕度對電纜絕緣電阻的影響
1、溫度的影響：
溫度升高會導(dǎo)致絕緣材料的電阻率下降，從而降低絕緣電阻。這是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，絕緣材料中的分子熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，導(dǎo)電離子的產(chǎn)生和遷移數(shù)量增多，導(dǎo)致傳導(dǎo)電流增大，絕緣層溫度升高，絕緣電阻下降。
例如，控制電纜在70℃時(shí)的絕緣電阻值僅為20℃時(shí)的10%。高溫環(huán)境下，絕緣材料可能老化，加速其電阻下降。
2、濕度的影響：
濕度增加會導(dǎo)致絕緣材料吸濕，從而降低其電阻。水分子容易滲入絕緣層，增加導(dǎo)電率，導(dǎo)致絕緣電阻下降。
在高濕度條件下，絕緣表面容易吸附潮氣，增加表面泄漏，進(jìn)一步降低絕緣電阻。
濕度對超高阻測量、絕緣材料表面電阻率測量和防靜電工程表面電阻測量的影響較大。
3、綜合影響：
溫度和濕度的聯(lián)合作用對絕緣電阻的影響更為顯著。例如，從25℃到100℃的溫度變化可能導(dǎo)致絕緣電阻或電導(dǎo)變化100,000倍以上，而相對濕度從25%到95%的變化可能使絕緣電阻或電導(dǎo)變化100倍以上。
因此，在測量絕緣電阻時(shí)，必須控制試驗(yàn)環(huán)境的溫度和相對濕度，并在測量前后進(jìn)行溫度和濕度修正。
4、實(shí)際應(yīng)用中的建議：
在測量絕緣電阻時(shí)，應(yīng)盡量在電纜運(yùn)行環(huán)境相似的溫度條件下進(jìn)行，或者對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度修正。
避免電纜暴露在過高或過低的溫度和濕度環(huán)境中，以保持絕緣電阻的穩(wěn)定性。
定期維護(hù)電纜，確保絕緣層完好無損，及時(shí)更換破損或老化的絕緣層。
電纜制造工藝對絕緣電阻的影響
1、絕緣厚度：絕緣厚度越大，絕緣電阻越高。但過厚的絕緣會增加電纜的成本和重量，因此需要根據(jù)實(shí)際需要合理選擇絕緣厚度。
2、擠出工藝：擠出工藝對絕緣性能有顯著影響。如果擠出溫度過高、速度過快或壓力不均勻，會導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，從而降低絕緣電阻。因此，嚴(yán)格控制擠出工藝參數(shù)是確保絕緣質(zhì)量的關(guān)鍵。
3、交聯(lián)工藝：對于交聯(lián)聚乙烯電纜，交聯(lián)工藝對絕緣電阻的影響尤為重要。交聯(lián)可以提高材料的電絕緣性能，減少電擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
4、材料均勻性：絕緣材料的均勻性和一致性對絕緣電阻至關(guān)重要。材料不均勻可能導(dǎo)致局部電阻降低，增加絕緣失效的風(fēng)險(xiǎn)。
5、絕緣層質(zhì)量：絕緣層的生產(chǎn)工藝，如擠出和冷卻過程，會影響其性能�？刂坪眠@些過程可以保證絕緣層的密實(shí)性和電阻性能。
6、制造過程中的缺陷：在制造過程中，如果絕緣層被刮傷或護(hù)層被損傷，會導(dǎo)致絕緣電阻下降。因此，嚴(yán)格控制制造過程中的各項(xiàng)工序質(zhì)量是必要的。
7、環(huán)境因素：絕緣層表面受潮和污染也會顯著影響絕緣電阻。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)采取措施防止絕緣層受潮和污染。
8、溫度和濕度：溫度升高會導(dǎo)致絕緣電阻系數(shù)下降，而濕度增加會增加聚合物中的導(dǎo)電離子，進(jìn)一步降低絕緣電阻。
9、材料純度：原材料中混入雜質(zhì)會增加材料中的導(dǎo)電顆粒，降低絕緣電阻。因此，確保原材料的純度是提高絕緣電阻的重要措施。
電纜老化或受潮導(dǎo)致絕緣電阻下降的機(jī)理
1、絕緣材料老化：電纜的絕緣材料在長期使用過程中，會受到電場、熱場、化學(xué)物質(zhì)等因素的影響，導(dǎo)致其物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。例如，絕緣材料中的高分子聚合物會發(fā)生裂變，導(dǎo)致其機(jī)械性能和電性能劣化，從而降低絕緣電阻。
2、絕緣受潮：電纜在制造或使用過程中，如果密封不良或安裝不當(dāng)，容易進(jìn)水。水分滲入絕緣層后，會在電場作用下產(chǎn)生游離，形成不可逆的水樹枝，加速局部放電，導(dǎo)致絕緣性能下降。此外，水分還會與絕緣材料中的化學(xué)成分反應(yīng)，生成腐蝕性物質(zhì)，進(jìn)一步破壞絕緣層。
3、熱老化：電纜在運(yùn)行過程中，由于電流熱效應(yīng)、集膚效應(yīng)、渦流損耗和介質(zhì)損耗等因素，會產(chǎn)生額外熱量，導(dǎo)致絕緣材料溫度升高。高溫會加速絕緣材料的老化過程，使其機(jī)械性能和電性能逐漸下降，最終導(dǎo)致絕緣電阻降低。
4、化學(xué)腐蝕：電纜長期暴露在酸堿環(huán)境中，鎧裝鉛皮、鋁皮或外部保護(hù)層可能會被腐蝕，降低其保護(hù)效果。此外，化學(xué)物質(zhì)如臭氧、硝酸等在電場作用下生成，也會腐蝕絕緣層，導(dǎo)致絕緣性能下降。
5、機(jī)械損傷：電纜在敷設(shè)和使用過程中，如果安裝不規(guī)范或受到外力撞擊，容易造成機(jī)械損傷。機(jī)械損傷會導(dǎo)致絕緣層出現(xiàn)微孔、裂紋等缺陷，從而降低其絕緣性能。
電纜安裝/使用過程中的機(jī)械損傷對絕緣電阻的影響
機(jī)械損傷的類型：
1、安裝時(shí)損傷：在電纜敷設(shè)過程中，由于操作不當(dāng)或機(jī)械牽引力過大，可能導(dǎo)致電纜受到損傷。例如，電纜拖地摩擦、外力破壞等，這些都會導(dǎo)致電纜保護(hù)層受損，進(jìn)而影響絕緣電阻。
2、直接外力損傷：電纜路徑上或附近有其他工程施工，如挖掘、車輛碾壓等，這些外力作用可能導(dǎo)致電纜直接受損。
3、自然現(xiàn)象損傷：如車輛行駛震動(dòng)、地基沉降等，也可能導(dǎo)致電纜結(jié)構(gòu)變形和損傷。
機(jī)械損傷對絕緣電阻的影響：
1、絕緣層損壞：機(jī)械損傷會導(dǎo)致電纜絕緣層破裂或開裂，增加水樹枝的形成，從而降低絕緣電阻。
2、局部放電：受損的絕緣層容易產(chǎn)生局部放電，進(jìn)一步加速絕緣材料的老化，導(dǎo)致絕緣電阻下降。
3、導(dǎo)體損傷：如果機(jī)械損傷嚴(yán)重，可能導(dǎo)致導(dǎo)體損傷，甚至短路，嚴(yán)重影響電纜的正常運(yùn)行。
預(yù)防措施：
1、加強(qiáng)施工管理：在電纜敷設(shè)過程中，應(yīng)減少施加在電纜上的扭轉(zhuǎn)力，仔細(xì)控制電纜轉(zhuǎn)角，避免過度彎曲。
2、保護(hù)措施：對于架空電纜，應(yīng)采取遮蓋措施；對于沿墻敷設(shè)的電纜，應(yīng)明確地標(biāo)記地面，并及時(shí)取土。
3、定期檢測：定期檢測電纜的絕緣電阻，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理絕緣下降的問題。
電纜絕緣電阻檢測標(biāo)準(zhǔn)及方法
檢測標(biāo)準(zhǔn)
國家標(biāo)準(zhǔn)：中國常用的電纜絕緣電阻檢測標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 3048.5-2007《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第5部分：絕緣電阻試驗(yàn)》和GB/T 5013.2-2008《額定電壓1 kV到35 kV擠包絕緣電力電纜及附件 第1部分：額定電壓1 kV和3 kV電纜》。
國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC 60502-1:2004《Power cables with extruded insulation and their accessories rated up to and including 36 kV》也提供了電纜絕緣電阻的測試方法。
檢測方法
直流比較法和電壓電流法：根據(jù)GB/T 3048.5-2007標(biāo)準(zhǔn)，絕緣電阻試驗(yàn)采用直流比較法和電壓電流法。
兆歐表法：使用兆歐表（絕緣電阻表）進(jìn)行測量，具體步驟如下：
準(zhǔn)備工作：將被測電纜充分放電，拆下與其他設(shè)備的連接，保持安全距離。
接線：兆歐表的“E”端子接電纜外殼，“L”端子接被測線芯，“G”端子接電纜線芯與絕緣層之間的屏蔽。
測量：搖動(dòng)兆歐表手柄，使轉(zhuǎn)速達(dá)到120 r/min左右，讀取穩(wěn)定后的絕緣電阻值。
記錄：記錄A、B、C三相對地絕緣電阻，A、B相間絕緣電阻，以及地線對絕緣皮的絕緣電阻。
檢測要求
環(huán)境條件：測試時(shí)應(yīng)避免外界因素如溫度、濕度、灰塵等對絕緣性能的影響。
試驗(yàn)電壓：根據(jù)電纜的額定電壓選擇合適的試驗(yàn)電壓，如1KV以下使用1KV搖表，1KV以上使用2.5KV搖表。
測量時(shí)間：測量應(yīng)在1分鐘內(nèi)完成，以確保讀數(shù)穩(wěn)定。
檢測結(jié)果
合格標(biāo)準(zhǔn)：不同電壓等級的電纜絕緣電阻值有具體要求。例如：
6~10KV電纜：絕緣電阻值不小于400MΩ。
20~35KV電纜：絕緣電阻值不小于600MΩ。
220KV電纜：絕緣電阻值不小于4500MΩ/Km。
影響因素：溫度、濕度、老化和機(jī)械損傷都會影響絕緣電阻值。
注意事項(xiàng)
安全操作：操作人員應(yīng)穿戴絕緣手套，避免佩戴金屬飾品。
定期檢測：定期檢測電纜絕緣電阻，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
電纜絕緣電阻不合格的常見原因分類
1、材料問題：
材料中混入雜質(zhì)，增加了材料中的導(dǎo)電質(zhì)點(diǎn)，導(dǎo)致絕緣電阻下降。
使用劣質(zhì)材料，如不合格的銅材或再生銅，導(dǎo)致導(dǎo)體電阻超標(biāo)。
絕緣材料不合格，如絕緣層厚度不足或絕緣材料老化。
2、工藝問題：
生產(chǎn)過程中不遵守操作規(guī)程，如混合雜質(zhì)、材料受潮、絕緣偏芯或外徑尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)、絕緣分層或有裂紋、絕緣刮傷等。
絕緣擠包工藝控制不當(dāng)，導(dǎo)致絕緣速度過快或偏芯。
拉絲、束線或絞制過程控制不精確，導(dǎo)致導(dǎo)體電阻不合格。
3、環(huán)境因素：
絕緣層表面受潮和污染，影響絕緣電阻。
高溫高濕條件下的測試對火花放電電壓、漏電流和擊穿電壓有顯著影響。
4、機(jī)械損傷：
機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致絕緣開裂或脫層。
安裝施工質(zhì)量問題，如密封不良、敷設(shè)時(shí)野蠻拖拽等。
5、化學(xué)腐蝕：
電纜長期處于化學(xué)腐蝕環(huán)境中，如埋在酸堿土壤中，導(dǎo)致護(hù)套、鎧裝或外皮被腐蝕。
6、過電壓：
大氣過電壓（雷擊）或內(nèi)部過電壓（操作過電壓），導(dǎo)致電纜絕緣被擊穿。
7、其他因素：
電纜制造設(shè)備老化或維護(hù)不及時(shí)，導(dǎo)致生產(chǎn)缺陷。
電纜溝槽長時(shí)間積水或土壤受化學(xué)物質(zhì)污染，導(dǎo)致電纜護(hù)套老化。
wire impedance tester - 導(dǎo)線阻抗測試器 （0） 投訴
8
