
耐压值并不是印在包装上的一個孤立數字,在一定的試樣、條件和判據之下測得的結果。看耐压值的时候要先看它所对应的是哪种测试电压类型、升压方式、耐受时间、试样状态、壁厚、胶层厚度、环境条件和失效判据。同一种标称耐压值,在试样的状态下为未收缩管材、自由状态、短时升压,而在实际安装之后带有胶层、弯曲、捆绑、长时间运转的状态下,则参考意义大不相同。标题中提到,“低于这个数值千万不要使用”,这里的“数”并不是固定的绝对值,而是在于工作电压、污染等级、壁厚、端部处理以及安装质量等有关的临界点。比较稳妥的办法就是把数据表耐压值、成品实测耐压值以及工况电压放在一起,在一张表格中留出工程裕量来判断是否可以使用。下面就从测试条件、结构影响、环境修正、不同制品对比以及验收记录这几个方面进行阐述。
一、双壁热缩管耐压值基本含义
双壁热缩管的耐压值一般是指试样的规定条件下的电压承受能力,即试样在规定的试验条件下所具有的抵抗电压试验而不被击穿、闪络或者规定泄漏电流超标的性能。它是对绝缘结构在短时间内受到电场影响后的裕度的一种描述,并不是指长时间工作的最高电压限制。耐压值会受到外层壁厚、胶层厚度、界面空隙、端部密封、试样长度以及电极布置的影响。双壁结构的外层起主要的绝缘作用,胶层填充空隙、排出空气;如果胶层没有完全熔化或者有气泡的话,局部电场会变得非常集中,因此耐压值可能会比外层材料本身要低很多。在查看耐压值的时候,要确认所用的数据是针对外层基材、未收缩管材或者已经收缩的产品而言,并且是要交流电还是直流电,是均匀上升还是阶梯式上升,耐受的时间是以秒为单位还是以分钟为单位。只写了“耐压多少伏”,但是没有给出具体的条件说明,所以参考价值不大。
二、测试条件影响耐压值的可比性
耐压测试所用到的条件有电压波形、频率、升压速率、耐受时间、电极形状、试样长度、环境温度和湿度以及评判标准等。交流耐压试验更加接近于实际的工作频率下的应力,而直流耐压试验对于局部缺陷的灵敏度是不一样的;升压速度过快的话,局部区域内的气体没有足够的时间被电离,从而导致测量结果出现偏差;升压速度太慢的话,在缺陷处就会慢慢产生热量,从而导致测量结果偏低。试样的长度以及电极的布置都会影响到电场的分布,在端部如果没有做好防闪络处理的话,就有可能出现沿面放电而不会真正的击穿的情况。当环境湿度较大时,表面泄漏会增大,耐压值有可能降低。所以,在比较两个耐压值的时候,要先看条件是不是一样的;条件不一样,数字大小是不能直接比较出好坏来。数据表要写出测试标准、试样的状态以及判断依据,否则只能当作定性的参考。
三、壁厚和胶层对于耐压的作用
外层壁厚是耐压的基础,但是壁厚增大并不意味着耐压值会按比例增加。厚壁试样的电场强度比同电压下的薄壁试样要低一些,而且它的击穿裕量也比较大。但是厚壁也有可能造成胶层流动不均、界面空隙以及热缩褶皱等局部缺陷,这些局部缺陷反而成了薄弱环节。胶层的主要作用就是填补外层和线束之间存在的空隙,并且排出其中的空气来降低局部放电的风险。胶层太薄或者填充不够均匀,在电场的作用下很容易产生局部放电,长时间下去可能会逐渐腐蚀绝缘体。双壁热缩管的耐压测试要从外层壁厚、胶层连续性的角度来考量,并不能仅仅以总的壁厚作为评判标准。对于填充间隙比较大的地方,胶层要充分流动,如果加热不够就会留有空洞;如果加热过头的话就会造成胶层流淌、滴落,甚至在端部处出现空洞。壁厚与胶层相配比的重要性大于单纯的某一个数值。
四、温度和湿度对于耐压的影响
耐压值一般是在一定的环境条件下测定出来的,在高温、高湿的情况下会使绝缘性能发生变化。当温度上升的时候,材料的电阻率会降低,泄漏电流也会增大,在局部缺陷的地方更容易产生热量;当空气中的湿度较大时,在物体表面就会形成一层水膜,从而使得沿面泄露增大,端部也容易发生闪络。如果设备的工作温度很高或者环境比较潮湿的话,那么数据表上所标注的短时间内所能承受的最大电压,并不能直接用作工作的最高电压限制。在评价的时候要记录下工作的温度范围、湿度以及是否有凝露、是否被浸水或者干湿交替等情况,并做好相应的条件下耐压复测。对于双壁结构,在胶层吸潮之后,界面电阻会降低,如果端部密封不好,水份可能会沿着界面渗透进去,耐压裕量也会随之减少。对于温度、湿度等参数的调整要根据安装的位置以及保养的情况来决定,并不是按照室内温度和干燥程度来进行判断的。
第五条 机械损伤和安装应力对设备的影响
耐压值是根据完好试样的数据来确定的,在安装之后出现的划伤、压痕、弯曲处变白、端部开裂以及捆绑处凹陷都会影响到实际的耐压能力。双壁热缩管在使用过程中由于工具划伤了它,在经过加热收缩之后,这些伤口可能会被胶层所掩盖,从外表上看不出来,但是它的绝缘裕量却已经降低。当弯折半径不够的时候,外层局部就会变薄,胶层有可能会被挤到一边去,在弯折的地方就变成了一个薄弱环节。捆扎带太紧的话会使管道长时间受到压力的影响,在高温的作用下产生裂缝。端部切割不整齐或者加热过头收缩结块,容易产生电场集中。在进行耐压试验的时候,要把安装之后的外观检查、壁厚测量以及端部密封检查一起考虑进去,并不能仅仅依靠没有安装试样所得到的数据来推测出成品的绝缘水平。机械损伤对于耐压的影响一般是不规则的,一个小缺陷可能会导致很大的裕量减少。
六、氟橡胶热缩套管的耐压对比
将双壁结构和氟橡胶热缩套管进行比较,就可以更加明显的看出绝缘结构的不同之处。氟橡胶热缩套管是以含有氟的弹性体作为基材制成的一种产品,它的柔软度非常好,可以很好的贴合各种形状的物体,在加热之后会收缩起来,并且包裹得很紧密,特别适用于变径以及弯曲的地方;它的耐压性能会受到壁厚、回弹包覆、端部处理以及是否含有胶层的影响。氟橡胶热缩套管在套入较大的线束之后依靠回弹形成过盈,界面空气隙比较少,但是壁厚一般比刚性的厚壁结构要小一些,耐压裕量需要根据实际壁厚来核算。对照的目的并不是去判断哪一种结构更耐压,而是在于说明柔顺包覆和刚性厚壁在电场分布上有什么不同:前者贴合好、空隙少;后者壁厚大、形状保持好。如果同一个设备里同时用到了两种产品,则要分别核对耐压条件以及成品状况,不能把一种结构数据直接套用到另外一种上去。
七、花纹热缩管的表面和耐压边界的距离
表面上的纹理本身并不能直接提升耐压能力,但是它会改变表面的状态以及电场的分布。花纹热缩管的凸起部分材料的厚度可能会大于名义壁厚,在凹陷的地方比较薄;热缩之后凸起的部分可能会被拉扁,凹陷的地方容易积累灰尘、积水以及各种残留物。当表面含有水汽、盐分或者油脂的时候,沿面泄露会增大,在耐压试验过程中可能会出现先于击穿而发生的闪络现象。花纹热缩管在对绝缘部位进行处理的时候要保证纹路不会使局部变薄、凹陷的地方容易清洗和晾干。耐压评价应该在清洁、干燥之后进行,并且要记录下纹理的方向以及接触的状态。花纹热缩管的耐压值不能仅仅依靠基材的数据来判断,还需要考虑热缩之后壁厚分布以及表面清洁程度;凹陷处的污染物有可能成为沿面放电的起始点,所以安装的位置要避免积水的地方。
八、PVDF热缩管的刚性绝缘对照
PVDF热缩管的刚性比较大,形状保持得比较好,它的耐压性能跟外层壁厚以及表面缺陷有关。和双壁结构相比,PVDF热缩管一般没有胶层填充,界面空隙依靠收缩贴合排除;如果线束表面有不规则的地方,局部的空气间隙可能会导致电场集中。对于PVDF热缩管的耐压测试要重点考虑壁厚的一致性、表面银纹、划痕以及弯曲处变白的问题,这些问题可能会降低局部绝缘裕量。刚性材料在套入的时候如果被强行扩口,表面可能会出现微裂纹,在经过加热收缩之后,外观上不会很明显地表现出来,但是耐压的时候就有可能会成为薄弱环节。在对双壁结构进行对比的时候,要分清“有胶层填充”与“无胶层贴合”的电场区别,并不能仅仅把壁厚的数据拿来比较。PVDF热缩管在高压位置使用的时候,要进行成品耐压试验以及弯曲之后重新测量来确定安装应力是否降低了绝缘水平。
九、氟橡胶热缩管的回弹和界面空隙
氟橡胶热缩管具有一定的弹性回弹能力可以降低界面空隙,但是回弹本身并不能保证耐压裕量。热缩之后包覆紧密,可以减少空气间隙,降低局部放电的风险;但是如果壁厚比较小、端部没有密封或者表面有划痕的话,耐压值仍然有可能降低。氟橡胶热缩管在弯折、捆扎等处容易出现局部变薄或者应力集中的现象,因此,在进行耐压测试的时候要把这些地方当作重点来对待。对于要求有较大绝缘裕量的地方,可以加大壁厚或者用带有胶层的结构来填补空隙。氟橡胶热缩管的耐压数据应该来自于已经收缩成型的产品,并不是没有被收缩过的管材的数据;在做实验的时候要记下壁厚、端部处理以及环境湿度等信息。回弹包覆得好是有优势的,但是不能代替耐压检验,在湿气重、灰尘多的地方尤其如此。
第十条 线缆标识的耐压和可读性分别来看
对线缆标识部位的耐压进行评价的时候,要将管体绝缘以及打印层的影响区分开来。打印油墨、色带或者涂层会使得表面电阻发生变化,并且还会引起沿面放电现象,在打印面上受到潮湿或者污染之后,表面泄漏可能会增大。线缆标识的耐压测试要等到环境干净、干燥之后再做,并且要做好记录并打印出来。如果打印面出现起泡、脱落或者划伤的情况,那么该处的绝缘性能就会降低。线缆标识的耐压值不能仅仅依靠管材的数据来判断,还需要查看打印层是否完好、字符是否落于弯曲区域。可读性、耐压是两个评判标准,并不是因为字符清楚就可以认为绝缘裕量足够,也不是因为耐压通过就可以忽视字符脱落。对于高压部分的线缆标识,在做耐压试验的同时还要进行可读性的检验,并做好记录并且留有余地。
十一、标识管的薄壁耐压边界
标识管的壁厚比较小,耐压裕量一般也较小,所以在评价的时候要更加小心。薄壁标识管经过热缩之后如果出现了端部缩结、局部过薄或者表面划伤的情况,那么它的耐压值就会有很大的降低。标识管的耐压试验要用已经打印好、已经加热收缩好的成品来代替,并且要对壁厚、端部情况以及打印区域进行记录。对于细线束、密集布线区域等地方,标识管可能会和其他电线电缆发生接触,表面污损以及摩擦都会对沿面绝缘造成影响。当标识管在高压或者潮湿的环境下使用时,要确保其壁厚是否符合爬电距离的要求,并且端部是否有需要另外密封的情况。薄壁结构的耐压边界不可以按照厚壁的数据来推算,而要根据成品的实际测量结果以及工况条件来进行判断。标识管的可读性和耐压试验应当一起做,不能只看字符不考虑绝缘裕量。
12. 数据表读取和门槛判定
在读取耐压数据的时候要确认以下的内容:测试标准、电压种类、升压速度、耐压时间、试样的状态(没有收缩/已经收缩/带有胶层)、试样的长度、电极布置、环境温度和湿度以及失效判定依据。如果数据表中只有一个电压数值,并且没有给出具体的使用条件,则该数据只能作为初步筛选的依据。在判定“低于这个数值不能使用”的时候,要把工作电压、污染等级、壁厚、端部处理、环境湿度以及维护条件一起考虑进去。工作电压高、污染大、湿度大、维护难,所以门槛应该比较低。对重要的绝缘部位要提出成品耐压试验的数据,并留有工程余量;对于低压、干燥、易于保养的地方,可以适当降低门槛。耐压值并不是越大越好,而应该根据工作状况来确定,并且要有可以验证的余地。
十三、安装工艺对于耐压实际的影响
安装工艺直接影响到实际的耐压能力。当加热不够的情况下,胶层没有被完全熔化,在界面处留有空洞;加热过头之后,外层就会变得很薄,并且胶层还会出现流淌和挂起的情况,在端部处密封也不连续;套进去的时候会把表面划伤,热缩之后伤口就被遮住了;弯折半径不够,局部变薄。这些缺点在一般的外观检查里并不容易发现,但是经过耐压试验之后就会显现出来。安装完毕之后要进行外观、壁厚、端部以及弯折等项目的检验,在重要的地方还要做耐压试验复核。对双壁结构进行端部截面观察时可以发现胶层是否连续;对于无胶层结构来说,界面贴合以及表面缺陷都是主要问题。安装工艺记录中要包含加热温度、时间、移动方式、套入阻力以及弯折半径等内容,这样可以方便地查找出耐压发生变化的原因。
十四、验收记录和复测周期
耐压验收记录应该包含以下内容:批次、规格、壁厚、胶层厚度、试样状态、测试标准、电压类型、升压速率、耐受时间、环境温度和湿度以及测试结果和判定依据。对安装完毕的产品要进行记录,包括安装的位置、加热的参数、端部的处理以及外观的状态等。复测周期可以按照环境的严峻程度以及保养条件来确定:高温高湿、污染严重、振动大的地方要缩短周期;干燥、稳定、易于保养的地方可以适当延长。复测的时候要保证条件的一致性,以便于进行比较和分析。如果发现耐压值比原来的要低,就要检查表面污染、胶层吸潮、端部起翘以及机械损伤等问题,并不是直接把测试电压调高。完整的记录可以作为判断的标准。
十五、常见的误区和保守的做法
常见的误区有:把短时耐压值当成长时间工作的电压;只看一个电压数值,并且不考虑测试条件;根据未收缩管材的数据来推测出成品的耐压能力;忽略胶层空隙以及端部密封;在潮湿或者有污染的地方进行测试;把不同的壁厚、不同的结构的数据直接进行比较;认为耐压通过就意味着机械、密封都合格了。保守的做法就是:确定数据条件、核对成品状态、留出工程裕量、关键部位做成品耐压和弯折后复测,并且要记录下环境条件以及安装参数。对于“低于某数值不能使用”的说法,在具体工作中要根据工作电压、污染等级、壁厚以及维护条件来设定标准,并不是直接套用一个固定的数值。耐压属于绝缘安全的一个方面,并非唯一的标准,需要结合机械、密封、耐温等标识的要求进行综合评价。
结语
选择双壁热缩管时要根据实际情况来判断,即要看条件、看结构、看成品、看工况。测试条件决定了数字之间的可比性,壁厚、胶层等决定了绝缘裕量的来源,温度、湿度、机械损伤都会对实际表现进行修正,安装工艺直接影响到成品是否符合设计要求。不同的制品类型有不同的侧重点:弹性基材主要是为了回弹、包覆等目的而设计的;带有纹理表面的主要目的是为了清洁以及局部厚度的要求;刚性的材料主要用来检查表面缺陷,打印部位则要检查打印层的完整性和稳定性。低于某个值就可以使用了,不能离开工作电压、污染等级以及维护条件来判断。比较稳妥的办法就是把数据表、成品实测、安装记录以及复测的趋势都放在一起,留出一定的余地之后再做决定。耐压值并不是一个孤立的阈值,在一定的条件下可以被验证并作为参考使用。