电线电缆用绝缘材料

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橡 胶 参 考 资 料
２０ ０ ５年
电 线 电 缆 用 绝 缘 材 料
姜 蔚 编 译
前 言
目前 ， 电线 和 电 缆 在 许 多 领 域 获 得 了 广 泛 应 用 。如 通 讯 电 缆 、 导 线 、 电 电 线 与 电 缆 、 备 磁 输 设
缆 、 电 电 缆 的应 用 。 挤 出 型 合 成 绝 缘 材 料 的 开 输
结 构 。尽 管炭 黑 填 充 的 Ｐ Ｅ能 用 作 半 导 体 屏 蔽 材 料 ， 是 在 许 多 构 件 ， 其 是 绝 缘 材 料 和护 套 方 面 但 尤 可 采 用 聚 合 物 材 料 。 对 护 套 材 料 的 性 能 要 求 主 要 取决 于具体应用 ， 耐候性 是必须具有 的特性 。 但 当 电 流 通 过 导 体 材 料 时 ， 体 由 于 电 阻 会 变 导 热 。绝 缘 材 料 必 须 耐 电 流 流 过 导 体 所 产 生 的 热 。
在 交 流 电 场 （ 中 ， 电 常 数 可 由 下 式 进 行 Ｅ） 介 计算：
￡一 ￡ 一 （） ５
测 定 的 ， 测 量 了通 过 试 样 的 电 流 。休 积 电 阻 率 并 （、 可 用 下 式 进 行 计 算 ： ｐ， ）
Ｒｖ Ａ ，１、
式 中 ， 介 电 常 数 的 实 数 部 分 ，， 虚 数 部 分 。 ｅ为 ￡为 ， ｔｎ ａ ６为 由 下式 计 算 的 耗 散 系 数 ：
１ 电缆 的基本 结构
通常， 电缆 是 由被 绝 缘 材 料 包 覆 的 金 属 导 体 组 成 。该 导 体 被 一 层 屏 蔽 材 料 和 一 层 提 供 环 绕 保
护 的 护 套 材 料 包 覆 。 图 １示 出 了 输 电 电缆 的 基 本
埋 人 带 沟槽 的 木 条 内使 用 的 。应 用 杜 仲胶 保 护 电 缆 以 防受 潮 是 一 个 重 大 的 改 进 ， 于 １ ４ 并 ８ ８年最 初 用 杜 仲胶 绝 缘 的 地 下 电报 电 缆 获 得 应 用 。后 来 的 研 究 是 天 然 橡 胶 在 像 照 明灯 那 样 的一 些 用 途 中 的 应 用 。 １９ ８ ４年 曾 报 道 过 浸 绝 缘 纸 的 输 电 电 缆 。 ２ Ｏ世 纪 ５ ０年 代 ， 相 继 报 道 过 聚 乙烯 在 配 电 电 曾
ｔｎ 一￡／ ａ ６ ”￡ （） ６
一了
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式 中 ，ｖ的 单 位 为 Ｑ ・ｃ Ｒ ｐ ｍ； ｖ为 电 阻 ， 单 位 为 其
Ｑ； 为 面 积 ； 为 厚 度 。 绝 缘 材 料 的 电 阻率 在 １ Ａ ｔ ０
～
绝 缘 材 料 应 该 具 有 低 的 ｔｎ ａ ６值 ， 以避 免 介 电
２ ２ 介 电 常 数 ．
介 电 常 数 （） 有 效 介 电 常 数 可 由下 式 进 行 ｅ或
计算 Βιβλιοθήκη Baidu
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式中， Ｃ为 测 量 的 电 容 ， 位 为 法 （ ） Ｃ。为 真 空 单 拉 ； 状 态 下 的 电容 。介 电 常 数是 材 料 在 电 场 中起 到 电
容 器 作 用 或储 存 能 量 的 量 度 。按 照 ＡＳ ＴＭ ５ Ｄ１ ０
乙丙 橡 胶 （ Ｍ 和 ＥＰ ＥＰ ＤＭ ） 。
电缆材料 而言 ， 温度 对 其 性 能 的影 响 应 予 以评 估 。
性 的 两 种 耐 寒 性 ＨＮＢ 进 行 了 介 绍 。 期 待 在 以 Ｒ
３ Ｚ ｔｏ ３ ０ ４ ０ ｅｐ １ ０ 、 ３ ０的用 途 ３
Ｚ ｔ ｏ ３ ０ ４ ０ ｅｐ ｌ ０ 、 ３ ０是 耐 油 性 、 寒 性 均 衡 ， ３ 耐 保
送信号 的导 电材料 和隔离该体 系 的绝缘层 。就光
缆 而 言 ， 信 号 必 须 保 留 在 被 反 射 光 的 绝 缘 层 包 光
覆 的纤维芯 中。 １９ ７ ５年 ， 曾报 道 过 最 早 的 一 种 电绝 缘 材 料 用 于 电 报 电 缆 的绝 缘 纸 。 １ ９世 纪 初 ， 电报 电 缆 是 被
方 法 计 算 介 电 常 数 值 。绝 缘 材 料 的 常 用 值 为 ２ ～
图 １ 电 缆 的 基 本 结 构
３５ ． 。在 选 择 材 料 时 ， 考 虑 到 温 度 对 介 电 常 数 的 应 影 响 。例 如 ， 于 Ｐ 由 ＶＣ 的 介 电 常 数 随 温 度 而 增 大 ， 采用 带有 Ｐ 故 ＶＣ护 套 的 聚烯 烃 绝 缘 材 料 的 电
行 有 关 ＨＮＢ 新 品级 的 开 发 和 原 品 级 改 进 的探 Ｒ
讨。
参考文 献 ： １ Ｅ本 瑞 翁 公 司 ， 对 ｌ ７ ， Ｖｏ． １ Ｎｏ ９ ２ ０ ） ５ ～ ５ ｌ 《 ｛Ｊ７ 》 １４ ， ． （ ０ ４ ， ７ ９ ＇
橡 胶制品 （ 如 ： 垫护罩 、 片、 带等） 例 衬 膜 胶 。今 后 ， 随 着 汽 车 长 寿 命 化 、 量 化 的 发 展 趋 势 ， 为 赋 予 轻 认
式 中 ， 为 表 面 电 阻 ， 位 为 Ｑ； ｐ 单 ｇ为 电 极 与 环 电
极 间 的 距 离 ； ｍ 为 间 隙 的平 均 直 径 。采 用 Ｉ Ｅ Ｄ Ｃ Ａ Ｔ一 ７５ １ 法 测 定 给 定 长 度 的 电 线 试 样 的 电 阻 ２ —８ 方
可用 下 式 计 算 出 ：
Ｄ 一
Ｒ ｓｃ ｍ ｒＤ Ｊ 一 — 一 Ｄ ，、 ｏ
在 施 加 电 压 时 ， 料 耐 电 击 穿 的 能 力 称 为 介 材 电 强 度 。介 电 强 度 是 通 过 对 一 定 厚 度 的 材 料 施 加 电 压 并 升 压 到 电 击 穿 发 生 测 得 的 。介 电 强 度 （ Ｄ）
１ ３
对 于 电 线 和 电 缆 应 用 来 说 ， 电 阻 率 、 电强 度 、 像 介
介 电常 数 和 介 电损 耗 这 样 一 些 电性 能 是 非 常 重 要 的 。在 电线 电 缆 应 用 中 ， 人 可 能 注 意 到 电 压 高 有
Ｊ 一 Ｄ
‘ ） ３
式中， ｐ的单 位 为 Ｑ ・ｃ Ｒ 为 电 阻 ； 为 试 样 长 ｍ； Ｌ 度 ； 为 导体直 径 ； Ｄ。 Ｄｚ为 绝 缘 材 料 直 径 。 曾 报 道 过 电导 率 为 电 阻 率 的 倒 数 （ — ｌｐ ， 位 为 西 门 ｄ ／）单
汽 车 为 主 的其 他 工 业 领 域 ， 别 是 性 能 要 求 更 高 特
的橡 胶 制 品 中 获得 应 用 。
持 有 良 好 机 械 强 度 ， 赋 予 了 耐 热 老 化 性 、 候 并 耐
性、 耐化 学 药 品 性 的 ＨＮＢ Ｒ。 在 用 途 上 ， 适 用 最 于 以 汽 车 为 主 的 同 时 要 求 耐 寒 性 、 油 性 的 各 种 耐
电阻率用来判断通 过 一定 厚度 的材料 的 电流 ， 而 表 面 电 阻 率 用 来 判 断 横 穿 表 面 的 电 流量 。直 流 电 条 件 下 的 电 阻 率 是 按 照 ＡＳ ＴＭ ２ ７方 法 测 定 Ｄ５ 的 。体 积 电 阻 率 是 通 过 将 试 样 放 在 两 个 电极 之 间
２ ６ 温 度 的 影 响 ．
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计 算 机 、 报 器 和 数 据 传 输 机 用 的 通 讯 电 缆 被 用 警 于 建 筑 工 程 ， 这 些 工 程 中 ， 燃 性 是 一 个 重 要 的 在 阻 参 数 。如 果 绝 缘 材 料 不 具 有 适 当 的 阻 燃 性 ， 就 火 会通 过 电缆 蔓 延 整 个 建 筑 物 。 因 此 ， 缆 材 料 不 电 仅应 具 有 必 要 的 电 性 能 ， 且 也 应 具 有 适 当 的 阻 而 燃 性 能 。下 面 将 讨 论 几 个 相 关 的 实 验 。 阻燃 性 的 测 定 要 求 选 择 适 当 的 实 验 。 按 照
热 塑 性 塑 料 在 高 电 压 方 面 的 应 用 。 与 ＸＬ Ｅ 几 Ｐ
配 线 、 车 配 线 、 制 与 信 号 电 缆 以 及 建 筑 物 电 汽 控 线 。在 其 最 基 本 的 结 构 中 ， 属 导 体 电缆 包 括 传 金
乎 同 时 ， 研 究 了 乙 丙 橡 胶 的 应 用 ； 而 ， 较 高 曾 然 在 电压 下 乙丙 橡 胶 的介 电 性 能 普 遍 比 ＸＬ Ｅ差 。 Ｐ
在 一 定 程 度上 ， 缘 材 料 耐 所 产 生 的 热 的 能 力 是 绝 对 电 流 通 过 导 线 的 量 的 限 定 。 因 此 ， 电线 和 就
发 及 材 料 的 改 进 为 加 快 其 应 用 提 供 了 保 证 ， 些 这 挤 出 型 材 料 包 括 聚 氯 乙烯 （ ＶＣ） 聚 乙 烯 （ Ｅ 及 Ｐ 、 Ｐ ）
进 行 的 一 种 严 格 试 验 。 在 最 初 的 １ ４ 火 焰 源 之 ．ｍ
一
值通 常 比理 论 值 小 。
２ ５ 阻燃 性 ． 在 许 多 电线 和 电 缆 的 应 用 中 都 要 求 阻 燃 性 。
后 ， 焰 蔓 延 不 能 超 过 １５ 火 ． ｍ。 采 用 这 种 试 验 （ －１ ） 法 测 量 了阻 燃 性 及 生 烟 量 。 ＵＬ ９ ０ 方
２ 电线 电缆 的 重 要特 性
２ １ 电 阻率 ．
缆 结 构 对 高 性 能 的通 讯 电 缆 是 不 适 用 的 。在 采 用
易 于 吸 潮 的 极 性 材 料 时 ， 考 虑 到 温 度 对 介 电 常 应 数 的影 响 。
２ ３ 介 电 损 耗 ．
绝 缘 材 料 的 电 阻 率 是 材 料 的 固 有 性 质 。体 积
２ ４ 介 电 强 度 ．
１ Ｑ ・ｃ 范 围 内 。有 效 的 绝 缘 材 料 的 体 积 电 Ｏ ｍ
除 电 流横 过 表 面 外 ， 面 电 阻 率 的 测 定 基 本 表
阻 率 至 少 为 １ ・ ｍ。 ０Ｑ ｃ
上 与 体 积 电 阻率 相 同 。表 面 电 阻 率 ｐ ， 位 为 Ｑ， 单 可按下式进行计算 ：
子 ／ 米 （ ／ ｍ） 匾 Ｓｃ 。
达 １０ Ｖ， 每 种 应 用 却 有 其 特 殊 的 要 求 。 例 ５ｋ 而 如 ， 电 电缆 在 低 频 和 高 压 下 工 作 ， 电话 电缆 则 输 而 在 低 压 和 高 频 下 工 作 。 在 某 些 应 用 中 ， 燃 性 是 阻
选 择 材 料 时 的 重 要 的参 考 指 标 。
损 耗 ，ａ ６可 能 限 定 一 根 电缆 的 总 长 度 。 在 预 定 ｔｎ
的使 用 温 度 范 围 内 和 在 频 率 为 ６ Ｈｚ条 件 下 ， ０ 输 电 电 缆 的 使 用 条 件 要 求 的 ｔｎ ａ ６值 。 就 通 讯 电缆 而言 ， 工 作频率范 围内 ， 耗值愈 小愈好 。 在 损
了耐 热 性 、 候 性并 改 善 了 耐 寒 性 的 ＨＮＢ 的 用 耐 Ｒ 途将会进一 步扩大 。
４ 结 语
以上 ， 文 对 最 近 开 发 的 改善 了 耐 热 性 、 本 耐候
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第 ３ ５卷
第 ３期
电 线 电 缆 用 绝 缘 材 料
尽 管 最 初 曾报 道 过 ， ＰＶＣ 和 ＰＥ在 较 高 压 但 应 用 中依 然 未 被 采 用 ； 过 ， 交 联 型 Ｐ 和 Ｐ 不 非 Ｅ ＶＣ 在 低 电 压 用 途 中是 一 类 最 经 济 的绝 缘 材 料 。 当交 联 型 聚 乙 烯 （ Ｐ 进 入 电 缆 市 场 时 ， 扩 大 了 ＸＬ Ｅ） 它
了 解 用 户 的需 求 ， 应 其 产 品 的性 能 要 求 ， 适 这
是 自始 至 终 需 要 研 究 的 课 题 。作 为 聚 合 物 制 造
厂 ， 后 也 希 望 更 多 的 橡 胶 制 品 加 工 厂 和 高 层 次 今 的用 户 能 够 与 聚 合 物 制 造 厂 携 手 合 作 ， 续 进 继
ｔ
（） ７
率 （） ， 由下 式 进 行 计 算 ： ｐ时 可
式 中 ， 为击 穿 发 生 时 的 电 压 ， 为 试 样 厚 度 。 由 Ｖ ｔ
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橡 胶 参 考 资 料
２０ ０ ５年
于 杂 质 的存 在 导 致 早 期 击 穿 ， 测 量 的 介 电 强 度 故