电线电缆的性能要求与检测项目.docx

1、电线电缆的性能要求与检测项目电线电缆的性能要求与检测项目第一节 电线电缆产品的性能要求任何产品的性能要求来源于而大方面：一是基本使用功能提出的要求，即要求产品在预订的使用寿命期内能充分，并力求最佳地满足使用所需要的基本技术要求。二 是产品应能适应所使用的环境、使用状况以及安装敷设过程中的各种各样境况而提出的技术要求。即要求产品在上述这些情况下使用时，应尽可能的具备相应地抵抗 各种外界因素损害其基本功能的能力，保证产品的正常工作。这些，对于电线电缆产品也是同样的，但由于它的品种范围广，大量的品种是为了满足不同的使用环境、使用状况等而出现的。因此从总体上讲，线缆产品的性能要 求涉及面非常广；特别是

2、有许多性能要求（主要是因环境、使用状况、安装敷设过程中提出的）是大多数机电产品所没有的，或不可能有的；这就增加了线缆产品中 性能要求的多样性和复杂性。一. 基本的使用功能要求从线缆产品的传输功能来讲，用于三大领域即电力系统、信息系统和作为电磁能量转换的元件的所有电线电缆产品，本质只有传输电流和传递信息电磁波两大类。下面分别以电力电缆和市内通信电缆两个类别为例进行说明。(一) 电力电缆使用功能要求电力电缆应具有的使用功能是：安全、可靠地传输大容量的电能。由此提出对电力电缆的基本性能要求是：1. 良好的导电性能 即导体的电阻要小，从而可控制导线通过电流时产生导线损耗（I2R）,和线路的电位降（I2

3、R）。2. 优良的电绝缘性能 要求绝缘层的绝缘电阻要高；绝缘层被高电压破坏（击穿）的抵抗能力要强、即绝缘层的击穿试验电压值要比工作电压有较大的裕度；以及介质损耗要小，以免介质（即绝缘体）在工作状态下因自身发热量大而降低材料的电绝缘性能。由于绝缘材料大多数为高分子材料（天然或合成），因此其使用寿命极为重要。3. 要保证工作状态下的热平衡 电力电缆在传输电流时，电缆因导体电阻发热、介质损耗发热等，因此本身是一个热源。在电缆结构设计时，必须使其所发的热能够向外界发散而到达一种稳定的热 平衡；否者电缆将无法工作。同时，要根据绝缘材料的热老化特性确定一个长期的工作温度。因此，电缆的长期允许最高工作温度，

4、允许传输的电流密度（即每平方 毫米通过的电流安培数）或每一个导线截面等级的长期允许载流量等就是电力电缆热性能的反映。所以要求绝缘层，护套材料及填充材料等应具有长期处于最高允许工作温度下的耐热老化性能。4. 传输大容量的电能 随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，每一个场所或区域的用量正在迅速地不断增加，因此要求所用的电缆能传输更大容量的电能。电力电缆提高传输容量的方法除了增大单根缆芯的截面以外，对高压电缆也有采用内强迫冷却（只适用于充油电缆，将油系统循环冷却）、外强迫冷却（电缆外不用风冷、水冷）的办法。但更主要是提高电缆的工作压等级，这就是发展高压、超高压电力电缆的动力。电力系统用的所有线缆

5、产品如以及电气装备用电线电缆中以传输电流为基本功能的产品，如绝缘电线、软线，橡套电线电缆等也应该有这些性能要求。但对使用电压 较低或工作电流较小的产品，其电性能或热性能较易满足；此类产品，满足其使用环境、使用条件方面的性能要求，往往会成为主要矛盾。(二) 通信电缆使用功能要求“打电话”的简单原理是：声音（声波）通过耳机上的话筒转变为电磁波；经过通信电缆的传递到达对方，再通过耳机上的听筒又转变为声波。通信系统通常是以二 根绝缘线为单位组成“线对”。构成一个通话回路。事实上，一般的电话线对可以传递的电磁波频率远大于人的声波频率（人的声波频率总是小于4000赫）；因 此通过线路系统中的处理，如加上载

6、波机后，一对线可以同时通过1224路电话；也可以用于点传真或数据传输等。所以市内通信电缆的使用功能是：长距离清晰，不失真地传输频带尽可能宽的信息电磁波。由此提出对市内通信线缆的基本性能要求是：1. 要求电缆中每一线对的固定有衰减要小 即所传输的电磁波在单位长度线路上的损失（即衰减）要小，以保证有足够的功率（如音量）达到接收方。通信系统的线路可以非常长，因此在实际运行系统中每隔 一定距离（对市内通信电缆线路约为3050km）要设置功率放大装置（如增音机）；而在每一段内要控制固有衰减值，否者会影响通话质量。2. 要求所传输的信息具有尽可能小的失真 即接收方式收到的信息（声音、图像、文字）要基本上与

7、发出方完全一致。造成失真的原因是由于线路长度中电缆结构或材料性能的微小不均匀性；即所传输的电磁 波会因这些不均匀而引起波的局部的反射、折射和驻波，从而会改变其中某些波的传输速度或使波形发生变化（畸变）。3. 要控制统一电缆各回路（即各线对）之间的串音统一电缆中许多回路同时工作时，相互间必然会因电磁耦合而产生干扰。当此种干扰的功率足够大（可以听到）时，就是明显的串音。因此必须规定一定的串音防卫度加以保证。宽带数据传输用的电缆或保密要求高的线路则必须采用对屏蔽和总屏蔽，以阻止（减弱）此类相互间的干扰。但对于一般、民用、传输总量不大（即频带不太宽）而用的电话电缆，一般不必采用分“线对”屏蔽的方式，但

8、应有防止外界干扰的总屏蔽。4. 在保证传输质量的前提下，要尽量扩展电缆中每一线对的使用频带，使每一线对可以传送更多的信息。必须指出，近年来信号传输的模式已逐步从“模拟信号传输”发展为“数字信号传输”；发展速度极快，目前已达到了即将全面取代的阶段。所谓模拟信号，是指仿照原有信息的信号。利用模拟信号进行传输的方式称为模拟通信；前几年，电话、传真等采用的就是模拟通信方式。所谓数字信号，是指将信息的信号按某种规则分解为不连续的、离散的数字信号进行传输；称为数字信号。早期的编码电报就是一种数字信号；而现在利用计算机控 制的程控电话交换机，就是现代化数字化的通信设备。由于数字信号抗干扰能力强，其转接、存储

9、和控制等方面灵活方便；加上模一数或数一模转换技术及大容量高 速度计算机的发展，加快了数字通信的普及和发展。从一回路线路允许传输的能力来讲，模拟通信强调的是允许传输的频率范围（频带）的宽度。以KhZ(千赫)、MHZ(兆 赫)表示。而数字通信强调的是单位时间内传输信号数字的个数，即传输速率，以千毕（kbit/s）、兆毕（Mbit/s）表示。目前，宽带通信网的传输速 率已达到100兆毕（即每秒可传输100兆个数字）以上（即采用所谓的5号电缆），并已在研发传输速率为600兆毕以上的系统。二. 使用环境、条件等提出的性能要求使用环境、使用条件以及安装辐射时都会对电线电缆产品提出许多性能要求，现粗略归类列

10、举如下；1. 满足生产、运输、安装敷设时应具备的性能要求如何弯曲性、不被刮伤等；几乎对所有线缆产品均有不同程度的要求。2. 适应使用场合的环境温度 许多产品工作时，自身发热很小，但环境温度很高；有的产品用于严寒地区，则有不同的耐低温要求；有的产品则要求既要耐热又要耐寒，如汽车用电线等。3. 防止外力破环或承受自重 如敷设地下（特别是直埋于土壤中）的电缆均需用钢带铠装；敷设在竖井。斜井以及水中的电缆要求钢丝铠装，以承受电缆自重和机械保护；矿井中的电缆要求耐砸、抗挤压等。4. 满足使用方式的要求 最主要的是移动式使用的线缆产品要求柔软，如家用电器电源线、橡皮电线电缆等许多品种。有的产品如悬浮在水面

11、的设备与固定点之间的连接电线，要求特别柔软并能承受频繁弯、扭、拉等应力。安装在经常处于有振动状态的场合下的电线电缆要求有耐振动性，如沿铁路轨道、过桥以及船上机舱周围等。5. 阻燃或耐火要求 取决于线缆产品的使用场合或某一条线路的重要性；即使用场合对防火的要求很高，如高层智能化大楼、计算机房、地铁等；以及大型公共建筑中的救急通道中的指示、照明线路、报警线路等。6. 防鼠、防白蚁以及防霉等性能要求 在鼠害严重或白蚁严重地区，酚电线电缆应能防止老鼠或白蚁啮咬而破化产品，在湿热带地区要防止线缆产品外层生霉而损害材料性能。7. 耐大气老化或耐酸、碱、油类等化学物质的侵蚀 大气老化主要是氧或臭氧以及光照对

12、高分子材料的侵害；而化学物质的侵害有的是接触这些液气，有的是有害气体。8. 其他 如核电站用电缆或航天器用线缆有耐辐照等更为特殊的要求。必须强调指出：上述的汇总只是从哪些因素影响到线缆产品的使用寿命等进行一些归类。事实上，同一种环境中有害因素的程度会有许多差异；而线缆产品由于有结 构、规格大小和所用材料自身性能的千差万异；因此，同一环境或使用条件可能对某些产品是相似的，而对某些产品却是不同的。所以，对一种产品使用在某一特定 场所时，必须逐一分析后，再合理选用该产品系列中的具体品种；或研究采用何种附加措施，以满足用户的需求。其次，应该明确，外部环境和使用条件是客观存在的。例如阻燃、耐火、防鼠、耐

13、酸、耐油等，无论对电力电缆、电话电缆、光缆等都是同样的要求。这些技术要求 是防备外来的损害、保护线缆产品的正常使用而提出的；与产品的使用功能并没有本质上的联系。但如果不能适应电线电缆的使用环境和防止外界因素的损害，则产 品的使用功能就不能保证。第二节 技术标准简介任何向市场供应的产品必须完全遵照各种相关的技术标准进行制造。技术标准是技术法规体系中的核心，在产品的设计、制造、运输、贮存、销售、安装、运行过程中都应加以贯彻。一. 电线电缆用技术标准的类别电线电缆制造所用的标准以产品标准为主体，并涉及到基础标准、材料标准、试验方法标准、试验仪器设备检测方法标准和通用标准等各个类别。表1 是电线电缆制

14、造用各类技术标准的举例。表1 电线电缆制造用技术标准的类别类别标准举例备注标准号标准名称产品标准GB12971-1999电力牵引用接触线1标准号后的年份是指该标准开始贯彻的年份。在该标准更改后应重新发布起始贯彻年份。在没有宣布更改前，长期使用。2多数产品标准为系列或小类产品标准；每一标准中包括许多部分、分别规定各个品种。GB/T1179-1999圆线同心绞架空导线GB/T6109-1990漆包圆绕组线GB/T7095-1995漆包扁绕组线GB/T7672-1987玻璃丝包绕组线GB12706-1991额定电压35kv及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆GB9326-1988交流330kv及以下油纸

15、绝缘自容式充油电缆GB5013-1997额定电压450/750v及以下橡皮绝缘电缆GB5023-1997额定电压450/750v及以下聚氯乙烯绝缘电缆GB12972-1991矿用橡套软电缆GB8140-1995额定电压1kv及以下船用电力电缆和电线GB/T13849-1993聚烯烃绝缘聚烯烃护套市内通信电缆GB/T18015-1999数字通信对绞或星绞多芯对称电缆GB9023-1992实心聚乙烯绝缘射频电缆ZBK13001-1987通信光缆基础标准电工名词术语 电线电缆GB8170-1987数字修约规则试验方法标准GB/T4909-1985裸电线试验方法GB/T4074-1999绕组线试验方法

16、GB/T3048-1994电线电缆电性能试验方法GB/T2951-1994电线电缆机械物理性能试验方法GB/T5441-1985通信电缆试验方法GB/T12666-1990电线电缆燃烧试验方法JB/T4278-1993橡皮塑料电线电缆试验仪器设备检定方法材料标准GB/T3952-1998电工用铜线坯线缆产品用材料有几千种，常用材料、量大的有专用标准；其他采用通用标准、行业标准、企业标准。行业中编制了“材料采购规范”。可供参考GB/T3954-1983电工圆铝杆JB/T7599-1994漆包绕组线绝缘漆GB7594-1987电线电缆橡皮绝缘和橡皮护套GB8815-1988电线电缆用软聚氯乙烯塑料

17、GB15065电线电缆用黑色聚乙烯塑料GB/T15972-1995光纤总规范GB9771-1988通信用单模光纤系列GB12375-1990通信用多模光纤系列GB4175-1984铠装电缆用钢带YD/T723-1994通信电缆光缆用金属塑料复合带通用标准GB6995-1986电线电缆识别标志JB/T8137-1999电线电缆交货盘GB952-1989电缆外护层JB5268-1991电缆金属套JB/T8135-1997绕组线包装JB/T1081-2000电线电缆流量计算3 线缆产品技术标准的组成介绍标准组成部分包含内容说明基础性规定主要内容与适应范围限定本标准适用于何种场合、何种条件下的何种（系

18、列）产品。术语对表中重要的专用名词定义加以明确引用标准本标准内容中引用的相关标准使用特性让使用者知道产品的主要使用特性，如电压，工作温度、环境温度、允许弯曲半径和一定的限制等。代号、型号、产品名称与表示方法各品种的生产范围技术要求产品的结构组成及主要工艺要求从导体逐一向外列出要求结构尺寸和允许偏差材料要求对所用材料的品种、牌号、等级、组成，以及性能要求加以规定产品性能的项目与技术指标试验方法与检验规则各性能测试项目的试验方法一般项目引用相关的测试方法标准各性能测试项目的检验规则参见本章第三节包装、标志与责任约定交货长度包装方式与要求产品和包装后的标志责任约定对运输、装卸、贮存的要求企业对因制造

19、方产生的质量问题作出承诺标准名称即归口单位标准名称国家标准由国家技术监督局批准、给定标准号，指定实施日期标准号批准单位、批准日期、实施日期标准提出、起草的单位和起草人由国家技术监督局指定的行业标准委员会组织进行标准归口单位附录凡标准中涉及的材料、试验方法、计算公式、技术数据等尚无相应国家标准或行业标准的序以附录形式逐一加以规定编制说明新标准编制说明或老标准修订说明说明有关内容的来龙去脉2. 电线电缆产品标准和试验方法标准不多是系列性标准；即在一个标准中归入了不同一系列和一小类产品，他们的结构或特性、或用途有很大的相似性。其目的是既可 减少标准号的数量，更利于用户对比选用，这也是国际标准编制中的

20、一种趋势。此种标准，第一部份是“一般规定”，即将这一系列或小类产品中共同性的内容综合 列出；然后在下列的各部分依次对某一种或系列产品、或试验方法的要求、规定等各别列出。因此，在针对某一种产品时必须同时按照第一部份和涉及该产品的那一 部分标准合并使用。表4 系列性技术标准举例标准名称、标准号标准中的各部分名称各部分的标准号GB/T6109漆包圆绕组线第1部分一般规定GB/第2部分155级改性聚酯漆包铜圆线GB/第3部分高强度缩醛漆包圆铜线GB/第4部分直焊性聚氨漆包圆铜线GB/第5部分180级聚酯亚胺漆包圆铜线GB/第6部分220级聚酰亚胺漆包圆铜线GB/第7部分130级聚酯漆包圆铜线GB/第8

21、部分热粘合或溶剂粘合聚酯漆包圆铜线GB/第9部分热粘合或溶剂粘合直焊性聚氨脂漆包圆铜线GB/第10部分180级聚酯亚胺/聚酰胺复合漆包圆铜线GB/第11部分200级聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合漆包圆铜线GB/GB5013-1997额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆第1部分一般要求第2部分试验方法第3部分耐热硅橡胶绝缘电缆第4部分软线和软电缆第5部分电梯电缆第6部分点焊机电缆第7部分耐热乙烯酯乙酸乙烯橡皮绝缘电缆GB/T4909-1985裸电线试验方法第1部分总则GB/第2部分尺寸测量GB/第3部分拉力试验GB/第4部分扭转试验GB/第5部分弯曲试验 反复弯曲GB/第6部分弯曲试验 单项弯

22、曲GB/第7部分卷绕试验GB/第8部分硬度试验 布氏法GB/第9部分镀层连续性试验 多硫化钠法GB/第10部分镀层连续性试验 过硫酸酶法GB/第11部分镀层附着性试验GB/第12部分镀层可焊性试验 焊球法GB/第三节 性能检测项目的选定与检查规则一. 性能检测的几个相关内容分析制造厂生产的产品质量优劣，能否出厂以及用户验收产品的依据是产品技术标准。技术标准中规定许多性能检测项目、技术标准、试验方法和检验规则，必须严格遵守。下面将分析这些相关项目的关系。(一) 性能检测项目与性能要求的关系本章第一节中说明了对产品的性能要求是根据其基本使用功能与使用环境、使用条件的不同而提出的。但是这些原则性的定

23、性要求必须针对每一个具体产品；并且应 化解为可以判断、可以定量、可以检测并进行考核的项目时才有实用价值；才可列入技术标准中共各方共同遵守；这就是性能检测项目。事实上，一个性能检测项目只能反映某一性能要求中的一部分，经常要几个项目只能反映这一性能要求。即使如此，技术标准中列出的性能检测的项目及其指标也只能反映性能要求中必须达到的。最低的要求，即合格的要求。例如漆包线在高速绕制线圈（绕组）时，弯曲半径较小（产生弯曲应力）并承受一定拉力、成形后不应发生反弹等。这就要求漆包线有较好的柔软度、漆膜要有足够 的弹性和对导体的粘附性。经研究试验后，在技术标准中列出了拉伸（一定速度的伸长）、急拉断、圆棒卷绕以

24、及回弹等几个检测项目，来检测漆膜是否破裂，断裂 时导体裸露多少长，以及卷绕放开时漆包线回弹的角度。从而判断是否满足上述性能要求。又如市内通信电缆的使用功能要求都是传输中的性能；而这些性能是由电缆的基本性能参数即导线电阻、绝缘电导（绝缘电阻率的倒数）、线对的工作电容等决定 的，同时与“绝缘线对”的尺寸均匀性有很大关系。为此，在其技术标准中除了固有衰减、串音等传输参数的检测项目外，还应有导体电阻不平衡、电容不平衡等检 测项目。使检测的结果尽可能放映出产品的传输性能水平。(二) 性能检测项目的技术指标技术指标是性能检测项目的量值数据，确定了技术指标就能使改性能检测项目的技术指标，其表达方式一般有下列

25、三种方式。1. 给定一个标准值，规定测试的结果不得大于，或不应小于该标准值。例如导线电阻（不大于）、抗拉强度（不小于）、绝缘电阻（不小于）、工作电容（不大于）、 故有衰减（不大于）等等。一般凡可以直接在不破坏被测电线电缆产品时可测得性能值的情况下，如大多数电性能（耐电压试验除外）；以及取段试样测试可得到具 体数值的情况下采用。此类技术指标的特征是测试值较为准确地反映理产品某一性能的真实情况，可作为产品设计或用户运行系统中的技术参数。2. 要求产品应按标准中对某一个性能检测项目指定的检测试验条件进行考核，如能“通过”则表示“合格”。例如所有产品的耐（电）压试验，产品的弯曲试验和船用电缆的耐振动试

26、验等。此类检测项目实际上没有明确的技术指标值，而只要求经受住指定的考核条件。或者说，这些考核条件就是其技术指标；因为这些考核条件就是从确保产品长期安全运行的要求出发而加以选定的。例如耐（电）压试验是百分之百产品都在进行的检测项目，目的是考虑产品在工作电压下运行的可靠程度和发现绝缘中的严重缺陷（如混有杂质、水分、机械外 伤）。同时也可暴露出制造过程中的缺点。但是产品的绝缘层如果要承受过高的试验电压和过长的加压时间是会损伤所有的绝缘层，造成绝缘的暗伤。因此耐压试验 的电压值和加压时间的确定必须有一个原则：即既能暴露问题又不损伤绝缘；如果通过则表示能长期安全运行。根据电力系统中可能产生的电压值变化和

27、长期积累的 经验，耐压试验的电压一般规定为产品额定工作电压（U0）的2倍之间，低电压产品的倍数较小，中、高压的产品倍数较小；U0为相电压。耐压试验的时间通常为5分钟。但110kv高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的试验电压虽为，耐压时间却为30分钟。3. 对于要求应用于某些特殊场合或有特殊要求的产品，例如要求产品具有阻燃、耐火、耐核辐射（如核电站用电缆），以及防鼠、防白蚁特性等。一般不再产品标准中 列出检测项目，而是另外要按这些特殊要求专门编订的试验标准如“电线电缆燃烧试验方法”进行专项考核；即既要符合其产品标准又要符合某一专项试验标准。(三) 性能检测项目与试验方法1. 应该说，性能检测项目和对应的

28、试验方法是一个整体。要确立一项检测项目，首先要研究试验方法与设施；只有当试验方法与设施成熟后，即实验设施具有可操作性，实验结果有重复性、可比性以及便于判断之后，该项目才能确立；然后在研究确定技术标准。对电线电缆的产品来说，除了可以借用或引伸物理学中已经建立的测试方法来测定一些基本的电性能参数和构件材料的机械物理化学特性以外；大部分检测项目的试 验方法必须自行研究确定，特别是由使用环境和使用条件提出的性能检测项目。因此，深入了解这几项内容与性能要求之间的内在联系就显得特别重要、2. 针对满足产品使用环境或使用条件提出的性能要求，其检测项目测试方法的研究，首先是从模拟其使用环境或条件出发的，例如在

29、矿井中使用的矿用橡套电缆会受到 被采矿石的砸碰、或被矿车挤压等；为此要设立一些考核承受这些外来机械力的检测项目，经长期研究试验确定下列方法后，抗机械冲击性能和抗挤压性能的检测项 目才得以确立，并列入国家标准中。类似过程的检测项目比比皆是，几乎每一个线缆产品的标准中都有。A.矿用电缆的抗机械冲击试验过程： 安置好电缆试样；在电缆的3根动力线芯中施加三相交流额定电压，并接入检漏继电器； 启动试验机，冲锤从规定高度（，以导线截面大小分档）自由落下，冲击电缆试样，一根试样应分别在5处试验，相邻两处的间距约为100mm。实验结果判断：按标准规定的每处冲击次数（23次）完成后，检漏继电器不动作时（即相间绝

30、缘没有破裂），则认为试样通过此项检测。B.矿用电缆的极压试验过程： 将2m长电缆试样按要求放置后，整体置于水压机或油压机中。电缆试样的动力线芯间施加三相交流额定电压，并接入检漏继电器。 气动压力机，缓缓增加压力至规定值（3040KN按电缆规格），即完成一次挤压。应分别在5处试验，相邻两处的间距约为100mm。实验结果：完成5处挤压后，检漏继电器不动作，则认为试样通过了此项试验。3. 对于反映电线电缆老化性能的检测项目，例如耐老化、耐油性等对高分子材料十分重要的性能检测项目；其试验方法通常是从成品上取下试样，置于一种加速老化的 环境中保持一定时间；然后取出与未经过老化的样品做某些指标的对比试验；判别的标准是老化后试验的测试值限定在未老化试样测试值（称为原始值）的某一范围 内，作为合格。由于高分子材料性能的差异性较大，因此通常要取10个试样同时进行老化试验，试验后进行性能测试（如抗拉强度、断裂伸长率），再取其平 均值作为试验结果。在1997年版的GB5013和GB5023标准中，对试验后的判别标准作了更为明确的修改，即规定了测试数据的最小中间值和最大变化率。表5 列出了几种产品的绝缘、护套老化试验条件作为实例。表5 电线电缆绝缘与护套老化试验条件举例品种系列结构件导体最高温度老化试验条件