陕西电缆厂浅谈电缆耐温等级有哪些差异

　　在电线电缆的设计、选材、生产、销售过程中，经常会遇到很多温度参数，如90℃、105℃、125℃、150℃等。这些参数在行业中的流行名称被称为耐温等级参数，那么这些参数是如何产生的呢？同样是90℃耐温等级的材料，为什么老化温度不同？老化温度与耐温等级有什么关系？如何定义绝缘允许导体的长期最高工作温度？什么是温度指数？材料的额定温度是多少？硅烷交联材料能满足125℃的耐温等级吗？

　　要回答上述问题，首先要了解标准体系，因为不同的标准体系对耐温等级有不同的定义。我们常见的标准体系主要包括UL标准，EN/IEC标准、国标和行标等。

　　UL标准

　　在UL标准中，常见的耐温等级为60℃、70℃、80℃、90℃、105℃、125℃和150℃。这些耐温等级是怎么来的？是导体的长期工作温度吗？事实上，这些所谓的耐温等级在UL标准中被称为额定温度（ratingtemperature）。它不是导体的长期工作温度。

　　额定工作温度

　　UL标准中额定温度的确认是根据公式1.1确定的(见UL2556-2007中4.3章材料的长期老化部分)。具体过程是先假设材料的耐温等级，如105℃，然后根据公式1.1计算出烘箱的测试温度为112℃。在这样的测试温度下，将样品放置90天、120天和150天，得到样品伸长率变化率和老化天数的数据，然后通过最小二乘法计算出老化天数与断裂伸长率的线性关系，然后根据这种线性关系计算出烘箱温度(112℃)下老化300天时样品的断裂伸长率。如果断裂伸长率的变化率小于50%，则认为该材料可以达到假定的额定温度。如果断裂伸长率的变化率大于50%，则认为该材料的额定温度不能达到假定的额定温度，需要重新假定额定温度，继续上述试验。

　　由此可见，在UL标准体系中，如果采用反向推的方法，可以认为某一材料在某一温度的A℃下老化300天，其伸长率变化率不超过50%，然后将温度A降低到5.463，再除以1.02，得到温度的B℃，即可确定该材料能达到温度B℃的额定温度。这种额定温度绝不是绝缘层允许的导体的长期最高工作温度。因为长期最高工作温度中的“长期”实际上应该是电缆在这个工作温度下的寿命，至少应该按年计算。例如，在光伏电缆标准EN50618中，电缆的寿命设计为25年，UL标准中的额定温度一般高于导体的长期最高工作温度。

　　短期老化温度

　　材料的短期老化温度，即标准中最常见的7天、10天，如105℃的材料，老化条件为136℃×7天。这和额定温度有什么关系？在UL标准中，短期老化温度是通过材料的长期使用经验获得的，但也总结了一些方法来确认。例如，UL2556-2007标准4.3.5.6章和附录D确定了一种材料的短期老化温度。首先，根据表1-1选择额定温度、老化温度和老化时间。如果根据上述条件测试的材料老化后伸长率变化率大于50%，则可根据此条件确定老化温度。如果伸长率变化率大于50%，则材料的额定温度和短期老化温度应降低一个等级。

　　此外，在UL758-2010的第14章中，还总结了一个简单的公式来确定短期老化温度。如式1.2

　　EN/IEC标准

　　在EN/IEC标准中，很少像UL标准中那样看到额定温度（ratingtemperature），取而代之的是导体的长期工作温度（operationtemperature）或者温度指数。那么这两个温度有什么区别呢？

　　事实上，在EN/IEC标准体系中，对电缆耐温等级的评价主要是基于EN60216或IEC60216。本标准主要用于评价绝缘材料的热寿命。评价方法是在不同温度下对材料进行老化试验，以断裂伸长率的变化率为50%作为老化终点，得出不同温度下材料的老化天数。然后通过线性回归的方式对老化天数和老化温度进行线性相关处理，得出线性关系曲线。然后根据电缆的使用寿命确定最高工作温度，或根据长期工作温度确定电缆的使用寿命。温度指数是指绝缘材料热老化2万H后断裂伸长率变化率为50%时的相应温度。EN50618光伏电缆标准:以2014年为例，其电缆设计寿命为25年，长期工作温度为90℃，而温度指数为120℃。绝缘材料的短期老化温度也是由上述线性关系推导出来的。所以，EN50618:2014年绝缘材料老化温度为150℃。这种老化温度与UL标准系列中额定温度为125℃的材料非常接近。

　　通过以上分析不难看出，由于电缆的设计寿命不同，同一导体的长期工作温度可能需要不同的老化温度。在相同的长期工作温度下，电缆的设计寿命越短，绝缘材料的短期老化温度就越低。例如，在IEC60502-1:2004年XLPE绝缘材料的长期最高工作温度为90℃，老化温度为135℃。这里的135℃非常接近UL标准中额定温度为105℃的136℃，但与EN50618相同的长期最高工作温度为90℃:2014年绝缘老化温差较大。尽管在60502-102年:2004年找不到电缆的设计寿命，但两种电缆的设计寿命肯定不一样。

　　国家标准和行业标准

　　在编制我国国家标准和行业标准的过程中，很多内容都是参考和借鉴UL标准或EN/IEC标准。但由于是多方参考，笔者认为有些表述不准确。例如，在GB/T32129-2015年、JB/T10436-2004、JB/T10491.1-2004，无论是材料还是电线，其耐温等级都为90℃、105℃、125℃和150℃显然是UL标准体系的参考。然而，耐热性是导体的长期最高工作温度。这种耐热性表达显然是指IEC标准体系。在IEC标准体系中，导体的长期最高工作温度应与电缆的设计寿命有关，但在这些国家标准和行标中，根本没有电缆寿命的表达。因此，这种“适用的电缆导体长期允许最高工作温度为90℃”、105℃、125℃和150℃的表述有待商榷。

　　那么硅烷交联XLPE能否达到125℃的耐温等级呢？更严格的答案应该是，硅烷交联XLPE可以达到UL标准中规定的125℃的额定温度，因为在UL1581第40章的绝缘和护套材料总则中，材料的化学成分没有明确规定。XLPE导体的长期最高工作能否达到125℃，与电缆的设计寿命和使用场合有关。目前还没有找到相关的数据系统来评估这种材料的使用寿命。根据短期老化，如果电缆的设计寿命为25年，其允许的导体的长期最高温度肯定会大于90℃。在IEC标准中，传统电力电缆、建筑线路甚至太阳能电缆的设计导体的长期最高工作温度不超过90℃，但并不意味着这些电缆材料允许的长期最高工作温度不超过90℃。不能说辐照交联材料能达到125℃的耐温等级，而硅烷交联材料不能达到125℃的耐温等级，这样的表述是不合理的。

　　简而言之，一种材料是否能达到一定的温度水平，不能简单地回答是否，而是结合材料耐温水平的评价方法或电缆的设计寿命，不能混合几个标准系统。