温度对电线电缆绝缘材料机械性能的影响研究

陈建铭

海南威特电气集团有限公司，海南省海口市，570100

摘要：本文以电线电缆绝缘材料机械性能为核心，针对温度因素会对材料机械性能造成的影响展开研究，首先，设定恒温恒湿环境，测出电线电缆绝缘材料在不同温度下的抗张强度值；其次，借助数据对比和数据计算分析等方式，划定抗张强度的合理区间；最后，在抗张强度在环境温度为25℃时，使用计算公式计算出对应的温度校正系数。

关键词：电线电缆；绝缘材料；机械性能；温度校正系数

前言：目前，电线电缆行业体量较大，占我国电工行业总产值的25%，行业产品涉及较广，与人们日常生活和生产工作息息相关，如：家装电线产品、输电点缆产品、通信电缆产品以及设备用电线等，同时，还包括辐照线产品、耐火线产品、阻燃线产品等其他实用性极高且比较常见的电线电缆产品[1]。但是，现有电线电缆在实际使用过程中经常出现应用故障问题，损失极大，为此，保证电线电缆产品生产和使用质量变得十分重要，受到相关行业的高度重视。

1试验方法和试验设备

标准聚氯乙烯绝缘材料在发生老化反应前，抗张强度试验执行统一测试标准，使用固定布线方式，试验环境恒定温度水平为：20～29℃之间，环境内相对湿度水平在65%左右。在试验过程中使用到的主要测量仪器如下：

（1）微机控制电子万能试验机设备(型号：WDW-1)，设备对应的试验力水平为：0～1000N(参数准确度有浮动，在±1%以内)，设备运行速度为0.005～500mm/min之间；

（2）数显测量投影仪设备，设备测量准确度可达到0.01mm；

（3）电子数显卡尺设备，准确度可以达到0.1mm。

在本次试验中，应用材料主要用途为：单芯硬导体无护套电缆，具体规格型号信息：BV1.5。

2绝缘抗张强度的测量

2.1试样制备及预处理

在本次试验中，以行业规定要求作为试验的统一执行标准，选用通用试验方法完成所有试验任务。首先，在准备好的试样中进行挤出处理或者硫化处理，然后将其单独存放，时间控制在16h以上，然后再以试样线芯为基点，切取长度为100mm的线芯小段，这种线芯小段的制取数量为100，并将所有小段进行平均划分，形成10个单独的试验小组，在试验正式开始后，每个小组内的所有试件都需要按照1～10的顺序进行明确标识和统一处理[2]。

在上述内容中，为保证试验不会出现严重误差情况，避免试件不同部位对最终试验结果造成影响，需要对所有试验小组中的试件进行同编号对比，并保证所有小段均是取自相同试样的同一相连部位。在这样的情况下，再次使用取线钳工具成功抽出小段内的导体，并去除外表面的所有外护层，在取出保护层的过程中，不可以对绝缘部分造成任何损伤。再次，在每个单独的管状试件中间区域进行标识，标识间距设定为20mm。最后，将所有单独试验小组的试件分别放置在不同的温度环境中进行实验，放置对比试验时间需要控制在3h以上，在正式试验过程中需要尽可能避免试验样品受到阳光直射作用，规避光照因素对试验结果造成不良影响，保证试验结果具备对比价值和分析价值。

2.2试件样本的截面积测量

在正式试验过程中，所有试验操作都需要严格执行既定标准，采用通用类型的试验方法，在设好的固定间隔处进行取样试验，在本次试验中，每间隔1m，便需要分别截取3处不同的电缆试样，并使用取线钳装置抽出待检测导体，然后在试样小段的中间区域进行取样，此时可以使用刀片工具，顺着导体轴线走向沿着垂直方向对其平面部分进行切割，然后再切取出3个不同的薄片试样，在此过程中，可以借助数显测量投影仪设备(测量精度标准：0.01mm)，在完成上述试验测量任务的过程中，执行标准需要以图1内容为核心，准确测量出3个不同薄片试样的详细参数，共计可得到18组不同的试验数值，然后针对不同小组的计算数值进行对比分析，如：可以通过计算平均值的方式，得出试样绝缘厚度参数平均值，δ，此时δ值可取2位小数；在此期间，还可以在3个不同的薄片试样中进行取值，将彼此放置于互相垂直状态的2个方向，使用同样的测量方式，准确测量出两个不同试样对应的外径参数，此时可以测出6组不同的试验数据，然后再进行计算，此时的算数平均值即可代表试样外径参数的平均值D，此时可取2位小数。

以上述内容为基础，借助计算公式,即可计算出此时试验对应的绝缘截面积参数A。

2.3拉力试验

在完成试验任务的过程中，因此,本次试验使用标准统一的试验方法，所以，需要借助微机控制电子万能试验机设备(型号：WDW-1)，此时的试验力水平处于0～1000N之间(准确度上下浮动±1%)，最终测试速度参数显示为0.005～500mm/min，在这样的情况下，再次针对所有对比试验小组进行针对性试验，在保证除试验温度外的其他测试条件不变的前提下，开始进行拉力测试试验，其中，夹头装置的实际移动速度设定为50mm/min，此时试验记录员需要准确记录实时测量出的最高拉断力值F，然后再根据公式

进行计算，即可计算出绝缘试验体对应的抗张强度值，此时即可取中间值参数，将其作为本次试验温度下测试的绝缘抗张强度值。在本次试验中，计算结果结果详情见图1。

图1 试验结果

以图1内容为基础进行分析，可以了解到抗张强度参数会在温度不断升高的过程中持续下降，其中，在温度处于22～28℃区间以内的情况下，此时的聚氯乙烯绝缘材料实际抗张强度值处于相对比较集中的状态，总体呈线性分布，此时的测量数据具有较强的代表性以及真实性，与实际情况相符，能够作为试验数据进行计算和分析，具有试验对比价值和实际应用价值。

以上述内容为基础进行试验测试，对试验中的各项执行标准进行规范化设定，通过测试，即可直接了解试验组中的α值，此时的算数平均值结果，能够作为聚氯乙烯绝缘材料的实际抗张强度对应的温度校正系数，在温度为25℃的条件下，对不同温度下的聚氯乙烯绝缘材料实际抗张强度参数值进行准确记录和储存，即可了解如下内容：作为平均温度系数；t温度时刻下的聚氯乙烯绝缘材料实际抗张强度值参数；25℃温度下的聚氯乙烯绝缘材料实际抗张强度值参数，以此为基础，明确聚氯乙烯绝缘材料在不同温度下的实际绝缘效果。

3结语

综上所述，在本次研究中，经过数据比对和专业处理后，可计算出聚氯乙烯绝缘材料在不同温度环境中的实际抗张强度值，并且该数值会在温度变化呈现出反向线性分布特点，当温度处于22～28℃区间内，此时的材料性能最为稳定。此外，还可以计算出25℃温度环境下的绝缘抗张强度参数值，但是，因为本次试验测试针对性较强，缺少普适性，所以，最终计算出的试验结果存在明显的局限性，仅能够为特定温度下的绝缘抗张强度参数计算提供参考作用。

参考文献：

[1]展云鹏,侯帅,朱闻博,等.弹性体对聚丙烯基电缆绝缘材料力学及介电性能的影响[J].高分子材料科学与工程,2022,05(06):138-139.

[2]胡世勋,张雅茹,邵清,等.不同改性技术路线的聚丙烯基高压直流电缆绝缘材料综合性能比较[J].中国电机工程学报,2022,07(04):145-146.