額定電壓1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)鋁合金芯擠包絕緣電力電纜收縮試驗檢測

一、檢測原理
絕緣收縮試驗旨在評估擠包絕緣材料（如XLPE、PVC等）在受熱條件下其分子鏈段因內(nèi)部應力松弛而發(fā)生的不可逆縱向收縮行為。其科學依據(jù)在于，電纜在擠出、冷卻和后續(xù)存放過程中，絕緣層內(nèi)部會因工藝原因（如冷卻速率不均、牽引張力）被“凍結”部分應力。當試樣在特定高溫下保持規(guī)定時間，這些被凍結的分子鏈段獲得能量，發(fā)生解取向和松弛，宏觀上表現(xiàn)為絕緣材料沿電纜軸向的長度縮減。該性能直接關系到電纜終端和中間接頭的長期安全運行，過度的絕緣收縮會導致爬電距離減小、電場畸變，甚至引發(fā)絕緣擊穿。

二、檢測項目
電纜收縮試驗主要分為兩大類：

1. 絕緣收縮試驗：核心檢測項目，直接對電纜的擠包絕緣層進行測試，評估其熱穩(wěn)定性。

2. 護套收縮試驗：針對電纜的外護套，原理類似，評估護套材料在熱作用下的尺寸穩(wěn)定性，但其考核標準和重要性通常低于絕緣收縮。

三、檢測范圍
1kV和3kV電壓等級的鋁合金芯擠包絕緣電纜廣泛應用于：

• 電力行業(yè)：城市配電網(wǎng)、變電站站用電、電力工程建設項目。

• 建筑行業(yè)：商業(yè)樓宇、住宅小區(qū)、公共設施的輸配電干線及支線。

• 工業(yè)領域：各類工廠、礦山、港口的生產(chǎn)設備動力供電，特別是需要高柔韌性和抗蠕變性的場合。

• 基礎設施：機場、鐵路、隧道、橋梁等工程的電力供應系統(tǒng)。
  在這些應用中，電纜常需與預制的電纜附件（冷縮或熱縮型）配合使用，絕緣收縮性能是確保附件界面壓力恒定、密封可靠的關鍵參數(shù)。

四、檢測標準
國內(nèi)外標準對絕緣收縮試驗均有明確規(guī)定，但具體參數(shù)存在差異。

• 國內(nèi)標準：

  • GB/T 12706.1-2020 《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第1部分：額定電壓1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)電纜》：規(guī)定試驗條件通常為（130±3）°C，持續(xù)1h。收縮率要求通常不大于4%。

  • JB/T 10491.1-2021 《額定電壓450/750V及以下鋁合金導體交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜》：針對更低電壓等級，但試驗原理一致。

• 標準：

  • IEC 60502-1:2021：與GB/T 12706.1等效，技術要求基本一致。

  • UL / CSA 標準：如UL 1072、UL 44等，對試驗溫度和持續(xù)時間可能有不同規(guī)定，例如某些標準要求在121°C下進行7小時測試，要求收縮率不大于5%。在出口產(chǎn)品檢測中需特別關注目標市場的標準要求。

• 標準對比分析：

  • 試驗溫度：IEC/GB標準通常采用130°C，模擬電纜在過載或短路時導體達到的高溫度對絕緣的影響；而部分北美標準可能采用略低的溫度但更長的持續(xù)時間，更側重于長期熱老化評估。

  • 評判標準：收縮率限值在4%-5%之間，IEC/GB標準通常更為嚴格（≤4%）。測試時需嚴格按照產(chǎn)品宣稱遵循的標準執(zhí)行。

五、檢測方法

1. 試樣制備：

   • 從成品電纜上截取一段長度（L0）的試樣，通常為100mm至200mm。

   • 小心地剝除試樣兩端的外護套、鎧裝層（若有）、金屬屏蔽層（若有）和半導電屏蔽層（若有），使中間段的絕緣層暴露，兩端導體露出適當長度。

   • 在絕緣表面沿軸向精確標記兩條平行的參考線，間距（L0）精確測量并記錄，精度至少達到0.5mm。

2. 試驗步驟：

   • 將制備好的試樣懸掛或平放于已預熱至規(guī)定溫度（如130±3°C）的強制通風烘箱內(nèi)。試樣不應接觸箱壁，且相互間留有足夠間距以保證空氣流通。

   • 從烘箱重新達到設定溫度開始計時，持續(xù)加熱規(guī)定時間（如1h）。

   • 到達時間后，取出試樣，在室溫下自然冷卻至環(huán)境溫度。

   • 冷卻后，再次精確測量兩條參考線之間的終距離（L）。

3. 操作要點：

   • 標記參考線時需使用鋒利的工具，確保線條清晰、細直，避免對絕緣造成損傷。

   • 試樣在烘箱中的放置方式應能確保其自由收縮，不受任何外力約束。

   • 嚴格控制溫度波動和加熱時間的準確性。

   • 冷卻過程必須在干燥、無擾動的環(huán)境中進行。

六、檢測儀器
核心設備為強制通風電熱烘箱，其技術特點需滿足：

• 溫度范圍：室溫至300°C，以滿足不同標準可能要求的試驗溫度。

• 控溫精度：±1°C，確保試驗條件的穩(wěn)定性和重復性。

• 溫度均勻性：箱內(nèi)各點溫差不超過±2°C（在空載和設定溫度下測量），保證所有試樣處于相同熱環(huán)境。

• 通風系統(tǒng)：強制對流系統(tǒng)確保熱量均勻、快速傳遞，避免局部過熱。

• 計時器：高精度自動計時，誤差小。

• 安全性能：具備超溫保護、開門斷電等安全功能。
  輔助設備包括：精密長度測量工具（如游標卡尺、測量顯微鏡，精度不低于0.02mm）、試樣制備工具（剝切刀、卡尺等）。

七、結果分析

1. 計算方法：
   絕緣收縮率（S）按以下公式計算：

   $$S = \frac{L_0 - L}{L_0} \times 100\%$$

   式中：

   • $S$ —— 絕緣收縮率，%;

   • $L_0$ —— 加熱前參考線間的距離，mm;

   • $L$ —— 加熱冷卻后參考線間的距離，mm。

2. 評判標準：

   • 合格判定：計算出的收縮率（S）不大于產(chǎn)品標準（如GB/T 12706.1或IEC 60502-1）規(guī)定的限值（通常為4%），則判定該試驗項目合格。

   • 不合格分析：若收縮率超標，表明絕緣材料配方不當（如交聯(lián)度不足、添加劑問題）、擠出工藝控制不良（如冷卻速率過快導致內(nèi)應力過大）或絕緣材料本身熱穩(wěn)定性差。這預示著電纜在運行中，特別是在負荷波動或短路情況下，絕緣層可能發(fā)生顯著回縮，危及附件連接處的電氣絕緣強度和機械完整性。

3. 數(shù)據(jù)報告：
   檢測報告應清晰記錄：試樣標識、依據(jù)標準、試驗溫度、持續(xù)時間、初始長度（L0）、終長度（L）、計算出的收縮率（S）以及明確的合格性結論。對于型式試驗或有爭議的情況，通常要求測試多個試樣取平均值。