額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線電梯電纜成品電纜電壓試驗(yàn)檢測(cè)

檢測(cè)原理
電壓試驗(yàn)，俗稱耐壓試驗(yàn)，是評(píng)估電纜絕緣結(jié)構(gòu)在規(guī)定電壓下承受電場(chǎng)應(yīng)力能力的關(guān)鍵試驗(yàn)。其核心原理基于電介質(zhì)物理和絕緣工程學(xué)。在導(dǎo)體與絕緣層（或相鄰絕緣芯）之間施加遠(yuǎn)高于額定工作電壓的試驗(yàn)電壓，并維持特定時(shí)間，旨在模擬電纜在運(yùn)行過(guò)程中可能遭遇的過(guò)電壓工況（如操作過(guò)電壓、雷擊感應(yīng)過(guò)電壓）。

科學(xué)依據(jù)在于：絕緣材料在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部或表面的缺陷（如氣泡、雜質(zhì)、微孔、機(jī)械損傷）會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)分布畸變，產(chǎn)生局部場(chǎng)強(qiáng)集中。當(dāng)施加的試驗(yàn)電壓足以使這些缺陷處的場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)其臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，將引發(fā)局部放電或直接導(dǎo)致絕緣擊穿。通過(guò)檢測(cè)絕緣是否發(fā)生擊穿或局部放電量是否超標(biāo)，可有效判斷絕緣結(jié)構(gòu)的完整性、均勻性及其介電強(qiáng)度。對(duì)于聚氯乙烯（PVC）絕緣，該試驗(yàn)主要考核其體絕緣特性；對(duì)于電梯電纜等軟線，還需額外考核其絕緣在頻繁彎曲使用后仍能保持足夠的電氣強(qiáng)度。

檢測(cè)項(xiàng)目
成品電纜的電壓試驗(yàn)主要分為兩大類：

1. 工頻耐壓試驗(yàn)（Power Frequency Voltage Test）：這是常規(guī)的型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)項(xiàng)目。在導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、以及所有導(dǎo)體連接在一起與金屬屏蔽/鎧裝/護(hù)套（若有）或水之間，施加工頻交流電壓。其主要目的是驗(yàn)證電纜絕緣承受短期工頻過(guò)電壓的能力。

2. 局部放電試驗(yàn)（Partial Discharge Test）：對(duì)于額定電壓U0/U為450/750V的電纜，其U0（導(dǎo)體對(duì)地電壓）為450V。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，通常對(duì)U0 ≥ 1.8kV的電纜才強(qiáng)制要求進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。但對(duì)于450/750V這一電壓等級(jí)，局部放電試驗(yàn)一般不作常規(guī)要求，除非特定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或用戶協(xié)議有特殊規(guī)定。該試驗(yàn)旨在檢測(cè)絕緣中存在的局部非貫穿性放電，這種放電雖未導(dǎo)致瞬時(shí)擊穿，但長(zhǎng)期作用會(huì)侵蝕絕緣，導(dǎo)致其性能劣化。

檢測(cè)范圍
此類電纜廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，電壓試驗(yàn)作為強(qiáng)制性安全檢測(cè)項(xiàng)目，覆蓋所有應(yīng)用場(chǎng)景：

• 建筑電氣：樓宇內(nèi)的固定布線、配電箱至負(fù)載的連接線。

• 電梯與自動(dòng)扶梯：作為電梯電纜，連接電梯轎廂與井道固定部分的電力、照明、控制及信號(hào)傳輸，需承受頻繁彎曲和曳引引力。

• 機(jī)械設(shè)備：各類工業(yè)設(shè)備、機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線的內(nèi)部配線和移動(dòng)電源連接。

• 家用電器：作為電源軟線，連接電器與電網(wǎng)。

• 照明系統(tǒng)：室內(nèi)外照明裝置的固定安裝和連接。

• 控制系統(tǒng)：控制柜、信號(hào)傳輸系統(tǒng)的配線。
  電壓試驗(yàn)確保這些電纜在安裝后及長(zhǎng)期運(yùn)行中，其絕緣能承受電網(wǎng)波動(dòng)、開(kāi)關(guān)操作等產(chǎn)生的過(guò)電壓，防止因絕緣擊穿引發(fā)的短路、火災(zāi)或電擊事故。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓試驗(yàn)的要求存在一定差異，但基本原理一致。

• 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）：

  • GB/T 5023（額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線）和 GB/T 5013（額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜）系列標(biāo)準(zhǔn)是主要依據(jù)。

  • 試驗(yàn)電壓值：通常為2000V（對(duì)于無(wú)護(hù)套或非鎧裝電纜的絕緣線芯，有時(shí)為1500V），施加時(shí)間為5分鐘（出廠試驗(yàn)）或更長(zhǎng)（型式試驗(yàn)）。

  • 判定準(zhǔn)則：試驗(yàn)期間，絕緣不應(yīng)發(fā)生擊穿。

• 標(biāo)準(zhǔn)（IEC）：

  • IEC 60227 和 IEC 60245 系列標(biāo)準(zhǔn)與GB/T標(biāo)準(zhǔn)基本等效。

  • 試驗(yàn)電壓和持續(xù)時(shí)間與GB/T要求高度一致，體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與接軌。

• 其他標(biāo)準(zhǔn)：如UL（美國(guó)）、VDE（德國(guó)）、BS（英國(guó)）等，其具體要求需查閱相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)文件。例如，UL標(biāo)準(zhǔn)可能對(duì)試驗(yàn)電壓、頻率（有時(shí)采用高頻）有特殊規(guī)定。

• 對(duì)比分析：

  • 一致性：中、歐標(biāo)準(zhǔn)在核心要求（如試驗(yàn)電壓、時(shí)間）上趨于統(tǒng)一，便于貿(mào)易和技術(shù)認(rèn)可。

  • 差異性：不同標(biāo)準(zhǔn)在樣品制備、預(yù)處理（如是否需要浸水）、試驗(yàn)環(huán)境溫度等方面可能存在細(xì)微差別。特定行業(yè)（如船舶、機(jī)車(chē)車(chē)輛）的專用電纜可能還需遵循附加的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

檢測(cè)方法

1. 工頻耐壓試驗(yàn)方法：

   • 樣品制備：截取至少10米長(zhǎng)的成品電纜。對(duì)于多芯電纜，需按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行導(dǎo)體連接（如所有導(dǎo)體連至高壓端，金屬屏蔽/鎧裝連至地端）。

   • 試驗(yàn)接線：將試樣接入高壓試驗(yàn)回路。高壓端接電纜導(dǎo)體，低壓端（地端）接電纜的金屬層或水（若要求浸水試驗(yàn)）。

   • 電壓施加：以恒定速率將電壓從零升至規(guī)定試驗(yàn)電壓值（如2000V），并開(kāi)始計(jì)時(shí)。

   • 持續(xù)時(shí)間：維持規(guī)定時(shí)間（如5分鐘）。

   • 降壓：時(shí)間到后，平穩(wěn)地將電壓降至零，然后斷開(kāi)電源。

   • 操作要點(diǎn)：

     • 試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)有安全聯(lián)鎖和警示標(biāo)志。

     • 升壓和降壓過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)，避免產(chǎn)生操作過(guò)電壓。

     • 試驗(yàn)回路應(yīng)設(shè)置過(guò)流保護(hù)裝置，當(dāng)擊穿電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)切斷高壓。

2. 局部放電試驗(yàn)方法（若適用）：

   • 通常在被試電纜上施加1.5U0或2U0的電壓，然后降至規(guī)定的測(cè)量電壓（如1.25U0或1.5U0），在此電壓下測(cè)量局部放電量。

   • 使用局部放電檢測(cè)儀捕捉和量化放電脈沖。

   • 操作要點(diǎn)包括背景噪聲控制、校準(zhǔn)和傳感器耦合。

檢測(cè)儀器

1. 工頻耐壓試驗(yàn)儀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：由調(diào)壓器、高壓試驗(yàn)變壓器、測(cè)量系統(tǒng)、控制和保護(hù)單元組成。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：輸出電壓范圍（通常0-5kV或更高，覆蓋試驗(yàn)要求）、容量（kVA，決定帶負(fù)載能力）、電壓測(cè)量精度（通常優(yōu)于±3%）、擊穿電流設(shè)定范圍。

   • 安全特性：具備零位合閘、過(guò)流保護(hù)、高壓艙門(mén)聯(lián)鎖、緊急停機(jī)等功能。

2. 局部放電檢測(cè)系統(tǒng)（若要求）：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：包括高壓電源、耦合電容器、局部放電檢測(cè)儀（含檢測(cè)阻抗）、校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器。

   • 關(guān)鍵參數(shù)：檢測(cè)靈敏度（pC值）、頻帶寬度、抗干擾能力。

   • 對(duì)于450/750V電纜，此設(shè)備應(yīng)用相對(duì)較少。

結(jié)果分析

1. 工頻耐壓試驗(yàn)結(jié)果分析：

   • 合格判定：在規(guī)定的整個(gè)試驗(yàn)期間（如5分鐘），試樣未發(fā)生擊穿，且試驗(yàn)儀器無(wú)過(guò)流跳閘現(xiàn)象。試驗(yàn)后電纜絕緣電阻測(cè)量結(jié)果也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

   • 擊穿判定：試驗(yàn)過(guò)程中，若發(fā)生以下情況之一，即判定為擊穿：

     • 試驗(yàn)回路過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)切斷高壓。

     • 觀察到的試驗(yàn)電壓突然顯著下降。

     • 通過(guò)監(jiān)聽(tīng)或儀器檢測(cè)到絕緣內(nèi)部發(fā)生清晰的放電聲或物理破壞。

   • 結(jié)果分析：擊穿表明絕緣存在貫穿性缺陷，絕緣強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。原因可能包括：絕緣材料本身缺陷、生產(chǎn)過(guò)程中造成的絕緣厚度不均、機(jī)械損傷、雜質(zhì)混入、交聯(lián)度不足（若為交聯(lián)PVC）等。

2. 局部放電試驗(yàn)結(jié)果分析（若進(jìn)行）：

   • 合格判定：在規(guī)定的測(cè)量電壓下，測(cè)得的視在放電量不大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值（例如，對(duì)于更高電壓等級(jí)的電纜，常規(guī)定為10 pC或5 pC）。

   • 不合格判定：測(cè)得的放電量超過(guò)限值。

   • 結(jié)果分析：放電量超標(biāo)表明絕緣內(nèi)部存在氣隙、雜質(zhì)或?qū)w表面毛刺等導(dǎo)致電場(chǎng)集中的局放源。盡管短期內(nèi)未必?fù)舸?，但長(zhǎng)期運(yùn)行下局放會(huì)持續(xù)侵蝕絕緣，縮短電纜壽命。

電壓試驗(yàn)是保障低壓電纜產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行的底線檢測(cè)項(xiàng)目，其嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)于預(yù)防電氣事故、確保人身和設(shè)備安全具有不可替代的作用。