發布日期：2022-11-26 點擊率：324
在電線電纜的設計、材料選擇、生產、銷售過程中，經常遇到90℃.105℃.125℃.150℃等溫度參數。這些參數在行業中的流行名稱被稱為耐溫等級參數，那么這些參數是如何產生的呢？為什么具有相同90℃耐溫等級的材料的老化溫度不同？老化溫度和耐溫等級之間的關系是什么？如何定義絕緣導體的長期最高工作溫度？溫度指數是什么？材料的額定溫度是什么？硅烷交聯材料能達到125℃的耐溫等級嗎？
要回答以上問題，首先要了解標準體系，因為不同的標準體系對耐溫等級有不同的定義。我們常見的標準體系主要包括國家標準(和行業標準)、UL標準、EN/IEC標準等。
由于國家標準和行業標準的編制，很多內容都是參考和借鑒國際標準，讓我們來看看UL標準或EN/IEC標準對耐溫等級的規定。
UL標準
UL標準中常見的耐溫等級為60℃.70℃.80℃.90℃.105℃.125℃和150℃。這些耐溫等級是怎么來的？是導體的長期工作溫度嗎？事實上，這些所謂的耐溫等級在UL標準中被稱為額定溫度。它不是導體的長期工作溫度。
額定工作溫度
UL標準中額定溫度的確認是根據公式1.1確定的(見UL2556-2007中4.3章材料的長期老化部分)。具體過程是假設材料的耐溫等級，如105℃，然后根據公式1.1計算烘箱的試驗溫度112℃，將樣品放置在90天。120天和150天，獲取樣品的伸長率變化率和老化天數，然后通過最小二乘法計算老化天數和斷裂伸長率之間的線性關系，然后根據這種線性關系計算烘箱溫度(112℃)下300天的樣品斷裂伸長率。
如果斷裂伸長率的變化率小于50%，則認為該材料可以達到假設的額定溫度。如果斷裂伸長率的變化率大于50%，則認為該材料的額定溫度不能達到假設的額定溫度，因此需要重新假設額定溫度并繼續上述試驗。
由此可見，在UL標準系統中，如果采用反向推法，可以認為某種材料在某個溫度A℃下老化300天，其伸長率變化率不超過50%，然后將溫度A減去5.463，再除以1.02獲得溫度B℃，即可確定該材料能達到溫度B℃的額定溫度。
這種額定溫度絕不是絕緣層允許導體的長期最高工作溫度。因為長期最高工作溫度中的長期實際上應該是電纜在這個工作溫度下的壽命，至少應該按年計算。例如，在光伏電纜標準EN50618中，電纜的壽命設計為25年，UL標準中的額定溫度通常高于導體的長期最高工作溫度。
短期老化溫度
材料的短期老化溫度，即標準中最常見的7天。10天，如105℃材料，老化條件為136℃×7天。這與額定溫度有什么關系？在UL標準中，短期老化溫度取決于材料的長期使用經驗，但也總結了一些方法來確認。例如，在UL2556-2007標準4.3.5.6章和附錄D中確定材料的短期老化溫度。首先，根據表1-1選擇額定溫度。老化溫度和老化時間。
如果根據上述條件測試的材料老化后的伸長率變化率大于50%，則認定該材料可根據此條件確定老化溫度。如果伸長率變化率大于50%，則材料的額定溫度和短期老化溫度應降低一個等級。
此外，在UL758-2010的第14章中，還總結了確定短期老化溫度的簡單公式。如1.2:
EN/IEC標準
在EN/IEC標準中，額定溫度(ratingtemperature)很少在UL標準中看到，而不是導體的長期工作溫度(operatemperature)或溫度指數。那么這兩個溫度有什么區別呢？
事實上，在EN/IEC標準系統中，電纜的耐溫等級主要根據EN60216或IEC60216進行評估。本標準主要評價絕緣材料的熱壽命。評價方法是在不同溫度下對材料進行老化試驗，以斷裂伸長率的變化率為50%為老化終點，得出不同溫度下材料的老化天數。然后通過線性回歸對老化天數和老化溫度進行線性處理，得到線性關系曲線。然后根據電纜的使用壽命確定最高工作溫度，或根據長期工作溫度確定電纜的使用壽命。
溫度指數是指絕緣材料在熱老化2萬H后斷裂伸長率變化率為50%時對應的溫度。以光伏電纜標準EN50618:2014為例，其電纜設計壽命為25年，長期工作溫度為90℃，溫度指數為120℃。上述線性關系也推導了絕緣材料的短期老化溫度。
因此，EN50618:2014絕緣材料的老化溫度為150℃。該老化溫度非常接近UL標準系列125℃材料的老化溫度。
通過以上分析不難看出，由于電纜的設計壽命不同，同一導體的長期工作溫度可能需要不同的老化溫度。在相同的長期工作溫度下，電纜設計壽命越短，絕緣材料的短期老化溫度越低。
例如，IEC60502-1:2004中要求的XLPE絕緣材料的長期最高工作溫度為90℃，而該材料的老化溫度為135℃。這里的135℃非常接近UL標準中額定溫度為105℃的136℃，但與EN50618:2014中絕緣的老化溫度相差很大，EN50618:2014中的最高工作溫度相同。雖然電纜的設計壽命沒有在60502-1:2004中找到，但兩種電纜的設計壽命必須不同。
國家標準和行業標準
在編制我國國家標準和行業標準的過程中，很多內容都是參考和借鑒UL標準或EN/IEC標準。然而，作者認為一些表達是不準確的，因為它們是多方面的參考。例如，在GB/T32129-2015.JB/T10436-2004.JB/T10491.1-2004中，材料和電線的耐溫等級為90℃.105℃.125℃和150℃，這顯然借鑒了UL的標準體系。然而，耐熱性的表達是導體長期最高工作溫度的允許表達。這種耐熱性的表達明顯指IEC標準體系。
在IEC標準體系中，導體的長期最高工作溫度應與電纜的設計壽命有關，但在這些國家標準和行業標準中，根本沒有電纜壽命的表達。因此，適用的電纜導體長期允許最高工作溫度為90℃.105℃.125℃和150℃的表達有待討論。
那么硅烷交聯XLPE能達到125℃的耐溫水平嗎？更嚴格的答案應該是，硅烷交聯XLPE可以達到UL標準中規定的125℃的額定溫度，因為在UL1581第40章的絕緣和護套材料總則中，明確規定了材料的化學成分。XLPE導體的長期最高工作是否能達到125℃，與電纜的設計壽命和使用場合有關。目前，還沒有找到相關的數據系統來評估該材料的壽命。通過短期老化，可以推測，如果電纜的設計壽命為25年，允許導體的長期最高溫度肯定會大于90℃。
在IEC標準中，傳統的電力電纜。建筑線路甚至太陽能電纜的設計導體長期最高工作溫度不超過90℃，但并不意味著該電纜材料允許的長期最高工作溫度不超過90℃。不能說輻照交聯材料可以達到125℃的耐溫水平，而硅烷交聯材料不能達到125℃的耐溫水平，這是不合理的。
簡而言之，材料是否能達到一定的溫度水平，不能簡單地回答是否，而是結合材料耐溫水平的評價方法或電纜的設計壽命，不能混合幾個標準系統。
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