額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣軟線和軟電纜通用橡套軟電纜成品電纜電壓試驗檢測

一、檢測原理
電壓試驗，俗稱耐壓試驗，是評估電纜絕緣結(jié)構(gòu)電氣強度的核心強制性檢測項目。其技術(shù)原理基于電介質(zhì)物理和絕緣工程學，通過在電纜絕緣層兩側(cè)（導體與屏蔽或鎧裝層之間）施加遠高于額定工作電壓的特定高壓，并維持規(guī)定時間，以檢驗絕緣材料與絕緣結(jié)構(gòu)的介電強度能否承受各種過電壓（如操作過電壓、雷擊過電壓）的沖擊，并發(fā)現(xiàn)絕緣中存在的集中性缺陷（如氣泡、雜質(zhì)、機械損傷）和分布性缺陷（如材料老化、整體變?。?。

科學依據(jù)在于，絕緣介質(zhì)在強電場作用下，其內(nèi)部電荷載流子（電子、離子）會被加速，獲得能量。當電場強度超過材料的耐受極限時，會導致碰撞電離，引發(fā)雪崩效應，終使絕緣從介電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，即發(fā)生電擊穿。電壓試驗所施加的試驗電壓，旨在模擬電纜在其預期壽命內(nèi)可能遭遇的嚴酷電氣應力，確保其在正常工作電壓下有足夠的安全裕度。對于橡皮絕緣，其獨特的彈性體結(jié)構(gòu)使得其在承受瞬時過電壓方面有較好表現(xiàn)，但同時對生產(chǎn)過程中的雜質(zhì)和微觀不均勻性更為敏感，電壓試驗是揭示這些潛在缺陷的有效手段。

二、檢測項目
成品電纜的電壓試驗主要分為兩大類：

1. 工頻交流電壓試驗：

   • 原理： 施加規(guī)定頻率（通常為49-61Hz）的近似正弦波交流高壓。這是常規(guī)、應用廣泛的試驗方法。交流電壓的峰值對絕緣的考驗為嚴峻，因其在每半個周期都會達到峰值，且電場方向周期性變化，能有效暴露絕緣內(nèi)部的氣隙、分層等缺陷。

   • 項目細分：

     • 例行試驗： 對制造長度的每一根電纜成品進行的檢驗。試驗電壓相對較低，時間較短（如2.5kV/5min），旨在快速剔除存在重大擊穿性缺陷的產(chǎn)品。

     • 抽樣試驗/型式試驗： 按標準規(guī)定從一批產(chǎn)品中取樣或在新產(chǎn)品定型時進行的更嚴酷試驗。試驗電壓更高，時間可能更長，旨在驗證產(chǎn)品設計的充分性和制造的穩(wěn)定性。

2. 直流電壓試驗：

   • 原理： 施加平滑的直流高壓。主要用于后續(xù)安裝后的現(xiàn)場試驗，或用于具有大電容的較長電纜線路，以避免交流試驗所需的大容量試驗變壓器。

   • 特點： 直流電壓下的電場分布取決于材料的電阻率，與交流下的電容性分布不同。對于檢測貫穿性缺陷有效，但對某些類型的局部缺陷（如封閉性氣泡）的檢測靈敏度不如交流試驗。施加直流電壓后，需注意放電安全。

三、檢測范圍
額定電壓450/750V及以下的通用橡套軟電纜廣泛應用于各行業(yè)需要移動、彎曲使用的場合。

• 工業(yè)領域： 各種移動式電氣設備、工具（電焊機、水泵、破碎機）、港口機械、礦山機械的電源連接線。

• 建筑領域： 建筑工地臨時供電、施工設備的動力連接。

• 農(nóng)業(yè)領域： 移動式灌溉設備、農(nóng)用機械的供電。

• 舞臺音響與臨時照明： 移動演出設備、臨時展場的電力分配。
  由于其使用環(huán)境復雜，常伴有拖拉、彎曲、日曬雨淋等情況，絕緣易受損，故出廠前的電壓試驗至關重要，是保障操作人員安全和設備穩(wěn)定運行的第一道防線。

四、檢測標準
國內(nèi)外標準對電壓試驗的要求在原理上一致，但在具體參數(shù)上存在差異。

• 國內(nèi)標準：

  • GB/T 5013（等效采用IEC 60245系列）： 這是通用橡套軟電纜的核心標準。例如，對于額定電壓450/750V的電纜（如YZ、YC系列），其成品電纜的交流耐壓試驗要求為：例行試驗——2.5kV持續(xù)5分鐘；型式試驗——2.5kV持續(xù)5分鐘（對絕緣線芯）及相同電壓等級下對成品電纜的試驗。標準嚴格規(guī)定了試驗電壓值、頻率、升壓速率和持續(xù)時間。

  • JB/T 8735等行業(yè)標準： 與GB/T 5013要求基本協(xié)調(diào)一致。

• 標準：

  • IEC 60245系列： 與GB/T 5013完全對應，是通用的技術(shù)規(guī)范。

  • UL/CSA標準（如UL 62）： 北美體系的要求與IEC/GB存在顯著差異。例如，其試驗電壓可能基于不同的計算公式，試驗時間也可能不同（如某些測試要求1分鐘）。在進行產(chǎn)品認證時，必須遵循目標市場的具體標準。

• 對比分析：

  • 統(tǒng)一性： IEC與GB/T體系已高度統(tǒng)一，利于貿(mào)易和技術(shù)交流。

  • 差異性： 北美體系（UL/CSA）在試驗電壓數(shù)值、計算方法及部分試驗程序上自成一體，與IEC體系存在不可忽視的差異。制造商在出口產(chǎn)品時必須進行針對性檢測。

  • 嚴格程度： 各標準均以確保安全為底線，但具體技術(shù)路徑和考核側(cè)略有不同，不能簡單比較孰優(yōu)孰劣，而應視為對不同市場法規(guī)和用戶習慣的適應。

五、檢測方法

1. 試樣制備： 取規(guī)定長度的成品電纜，端頭應進行適當處理，剝?nèi)ヒ欢ㄩL度的護套和絕緣，使導體易于連接，并確保高壓電極與導體、地電極與屏蔽層（如有）或水（浸水試驗時）接觸良好。

2. 環(huán)境條件： 試驗通常在標準大氣條件下進行，若環(huán)境溫濕度偏離標準，應在報告中注明，因其可能影響泄漏電流和擊穿電壓。

3. 接線方式：

   • 單芯電纜： 高壓施加于導體，地線接于水槽或金屬屏蔽/鎧裝。

   • 多芯電纜：

     • 所有芯線對屏蔽/鎧裝： 將所有導體連接在一起施加高壓，屏蔽/鎧裝層接地。

     • 芯線對芯線： 一芯施加高壓，其余所有導體與屏蔽/鎧裝連接后接地，逐芯進行。

4. 操作要點：

   • 升壓： 起始電壓不應超過規(guī)定試驗電壓的40%，然后以均勻速率平穩(wěn)升至全值，升壓過程應無明顯瞬變。

   • 計時： 電壓達到規(guī)定值后開始計時，并維持電壓穩(wěn)定在規(guī)定值的±3%以內(nèi)。

   • 監(jiān)測： 密切監(jiān)視試驗回路電流。對于交流試驗，擊穿通常表現(xiàn)為電流急劇增大、電壓驟降，試驗設備會自動跳閘。

   • 安全： 試驗區(qū)域必須有清晰的警示和物理隔離，試驗前后必須對試品進行充分放電。

六、檢測儀器

1. 工頻耐壓試驗裝置：

   • 核心部件： 高壓試驗變壓器、調(diào)壓器、控制與保護單元、電壓測量系統(tǒng)。

   • 技術(shù)特點：

     • 容量： 需有足夠的輸出容量（kVA），以確保在電纜電容電流下能維持試驗電壓穩(wěn)定。電纜越長，電容越大，所需容量也越大。

     • 調(diào)壓方式： 傳統(tǒng)手動調(diào)壓器正逐步被電動調(diào)壓器或電力電子式調(diào)壓（如變頻電源）所取代，后者可實現(xiàn)程控和更平穩(wěn)的升壓。

     • 測量精度： 高壓側(cè)測量（通過高壓分壓器）比低壓側(cè)測量乘以變比更為準確，符合標準要求。測量系統(tǒng)總誤差通常要求優(yōu)于±3%。

     • 保護功能： 必須具備過流保護、擊穿閃絡保護、零位合閘保護等，確保設備和人員安全。

2. 直流耐壓試驗裝置：

   • 核心部件： 高壓整流硅堆、高壓電容器（濾波）、高壓試驗變壓器、調(diào)壓與控制單元。

   • 技術(shù)特點： 輸出高電壓、小電流。關鍵在于良好的電壓穩(wěn)定度和低紋波系數(shù)。具備完善的放電電路，在試驗結(jié)束后能自動將試品上的電荷安全釋放。

3. 集成化測試系統(tǒng)： 現(xiàn)代實驗室多采用計算機控制的自動耐壓測試系統(tǒng)，可預設試驗程序（電壓、時間、升壓速率），自動完成測試、數(shù)據(jù)記錄和生成報告，大大提高了測試效率和準確性。

七、結(jié)果分析

1. 評判標準：

   • 通過： 在規(guī)定的試驗電壓和持續(xù)時間內(nèi)，試樣絕緣不發(fā)生擊穿。試驗設備無因擊穿導致的跳閘動作。這是基本也是關鍵的合格判據(jù)。

   • 不通過/擊穿： 試驗期間，絕緣失去介電性能，試驗回路電流超過設定限值導致設備保護跳閘，即判為擊穿。擊穿點通常伴隨聲響、光、煙或可見的穿孔、碳化通道。

2. 結(jié)果分析要點：

   • 定性分析： 電壓試驗本質(zhì)上是“通過/不通過”的定性測試。一旦發(fā)生擊穿，該段電纜即被判為不合格。

   • 擊穿位置與模式分析： 對擊穿點進行解剖分析至關重要，有助于追溯生產(chǎn)過程中的缺陷根源。例如：

     • 界面擊穿： 發(fā)生在導體與絕緣，或絕緣與護套之間，可能源于粘連不良、污染。

     • 體內(nèi)擊穿： 發(fā)生在絕緣層內(nèi)部，可能源于雜質(zhì)、氣泡、混合不均或硫化不到位。

     • 表面閃絡： 沿絕緣表面發(fā)生放電，可能因端頭處理不當或表面受潮污染所致。

   • 泄漏電流監(jiān)測（參考性）： 雖然在交流耐壓試驗中不作為主要判據(jù)，但監(jiān)測泄漏電流的變化趨勢有時能提供早期預警。若在試驗電壓下，泄漏電流隨時間的延長呈不穩(wěn)定增長或異常增大，可能暗示絕緣存在分布性劣化或處于臨近擊穿的邊緣，但終仍以是否發(fā)生擊穿為定論。

   • 記錄與報告： 詳細記錄試驗條件（溫度、濕度）、試樣標識、試驗電壓、持續(xù)時間、終結(jié)果（通過/擊穿）以及任何觀察到的異常現(xiàn)象（如電暈聲、異味）。擊穿試樣應拍照并保留實物以供分析。