Τα μονωτικά υλικά και τα μονωτικά στρώματα των ηλεκτρικών καλωδίων και συρμάτων
Επισημασμένη Βιβλιογραφία: Μονωτικά Υλικά για Ηλεκτρικά Καλώδια και Αγωγοί
Σκοπός και στόχος: Η παρούσα βιβλιογραφία απευθύνεται σε μηχανικούς της βιομηχανίας καλωδίων, ηλεκτρολόγους μηχανικούς, μεταπτυχιακούς φοιτητές και ακαδημαϊκούς συγγραφείς. Συγκεντρώνει τα βασικά πρότυπα, κινεζικές επιστημονικές δημοσιεύσεις και ξένη βιβλιογραφία σχετικά με μονωτικά υλικά καλωδίων, με καταχωρήσεις σε στυλ αναφοράς GB/T 7714 και σύντομες επισημάνσεις, έτοιμες για αναφορά σε ακαδημαϊκές εργασίες και τεχνικές εκθέσεις. Κάλυψη: υλικά πολυβινυλοχλωριδίου (PVC), διασταυρωμένης πολυαιθυλένης (XLPE), καουτσούκ αιθυλενοπροπυλενίου (EPR/HEPR) και υλικά χαμηλού καπνού μηδενικού αλογόνου (LSZH), μαζί με αξιολόγηση γήρανσης από υδατοδέντρα XLPE, μερικής εκφόρτισης και επιβραδυντικότητας φλόγας.
1. Επισκόπηση Συστημάτων Μονωτικών Υλικών
Τα τέσσερα πιο κοινά μονωτικά υλικά καλωδίων, οι βασικές τους ιδιότητες και τα αντίστοιχα πρότυπα αποτελούν τη βάση για την ανάγνωση της ακόλουθης βιβλιογραφίας:
|
Υλικό |
Κωδικός |
Μέγ. συνεχής θερμοκρασία αγωγού |
Χαρακτηριστικά και εφαρμογές |
Κύρια πρότυπα |
|
Πολυβινυλοχλωρίδιο |
PVC |
70 °C (μόνωση) |
Θερμοπλαστικό· χαμηλό κόστος, αυτοσβενόμενο, αλλά εκπέμπει αλογονωμένο τοξικό καπνό κατά την καύση· χρησιμοποιείται κυρίως σε καλώδια κτιρίων χαμηλής τάσης και μανδύες. |
GB/T 8815· GB/T 5023· IEC 60227 |
|
Διασταυρωμένη πολυαιθυλένη |
XLPE |
90 °C (250 °C βραχυκύκλωμα) |
Θερμοσκληρυνόμενο· εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες, υψηλή θερμοκρασιακή αντοχή και υψηλή πυκνότητα ρεύματος· η κύρια μόνωση για καλώδια τροφοδοσίας μέσης και υψηλής τάσης. |
JB/T 10437· GB/T 11017· IEC 60502 |
|
Καουτσούκ αιθυλενοπροπυλενίου |
EPR / HEPR |
90 °C |
Εύκαμπτο, ανθεκτικό στη θερμότητα και την υγρασία· κατάλληλο για εύκαμπτες/κινητές εφαρμογές και πυράντοχα καλώδια. |
IEC 60502· IEC 60245 |
|
Χαμηλού καπνού μηδενικού αλογόνου επιβραδυντικό φλόγας |
LSZH |
70–90 °C |
Βασισμένο σε πολυολεφίνες με επιβραδυντικά φλόγας χωρίς αλογόνα· χαμηλός καπνός, μη τοξικό και μη διαβρωτικό κατά την καύση· χρησιμοποιείται σε συστήματα μετρό, νοσοκομεία και πολυσύχναστους χώρους. |
GB 31247· GB/T 19666 |
2. Βασικά Πρότυπα
2.1 Εθνικά και Βιομηχανικά Πρότυπα
|
Αριθμός Προτύπου |
Τίτλος |
Βασικό περιεχόμενο σχετικό με μονωτικά υλικά |
|
GB/T 8815-2008 (θα αντικατασταθεί από το GB/T 8815-2026, σε ισχύ από 2027-02-01) |
Πλαστικοποιημένα σύνθετα υλικά πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) για καλώδια και αγωγούς |
Θεμελιώδες πρότυπο για σύνθετα υλικά καλωδίων PVC. Καθορίζει την ταξινόμηση, την εμφάνιση, τις μηχανικές/φυσικές ιδιότητες και τις ηλεκτρικές ιδιότητες (συμπεριλαμβανομένων μετά από θερμική γήρανση) των μαλακών σύνθετων υλικών PVC που παράγονται από ρητίνη PVC με πλαστικοποιητές και σταθεροποιητές· η βάση αποδοχής για σύνθετα υλικά μόνωσης και επένδυσης PVC. |
|
JB/T 10437-2024 (αντικαθιστά το JB/T 10437-2004) |
Διασταυρούμενα σύνθετα υλικά πολυαιθυλένης για καλώδια και αγωγούς |
Βασικό βιομηχανικό πρότυπο για σύνθετα υλικά μόνωσης XLPE. Βασίζεται σε πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας με παράγοντα διασταύρωσης, καθορίζει τεχνικές απαιτήσεις, μεθόδους δοκιμών και κανόνες επιθεώρησης για διασταυρούμενη μόνωση για καλώδια XLPE έως 35 kV. |
|
T/ZZB 1243-2019 |
Σύνθετο υλικό μόνωσης XLPE για καλώδια AC 66 kV–220 kV |
Πρότυπο ομάδας κατασκευής Zhejiang που θέτει ποιοτικές και τεχνικές απαιτήσεις για σύνθετα υλικά μόνωσης XLPE υψηλής τάσης. |
|
GB/T 11017.2-2024 (σε ισχύ από 2025-04-01) |
Καλώδια τροφοδοσίας με μόνωση από διασταυρωμένη πολυαιθυλένη και τα αξεσουάρ τους για ονομαστικές τάσεις 66 kV και 110 kV — Μέρος 2: Καλώδια |
Πρότυπο προϊόντος για καλώδια XLPE υψηλής τάσης· καθορίζει το πάχος μόνωσης XLPE, την εκκεντρότητα της μόνωσης, την ημιαγώγιμη θωράκιση και την ηλεκτρική/μηχανική απόδοση των τυμπάνων. |
|
GB/T 12706.2-2020 |
Εξωθημένα καλώδια τροφοδοσίας με συμπαγή μόνωση και αξεσουάρ για ονομαστικές τάσεις από 1 kV έως 35 kV — Μέρος 2 |
Πρότυπο προϊόντος για καλώδια εξωθημένης μόνωσης μέσης/χαμηλής τάσης (XLPE, PVC)· καθορίζει μονωτικά υλικά, πάχος μόνωσης και δοκιμές τελικού καλωδίου. |
|
GB/T 5023 (σειρά) |
Καλώδια με μόνωση PVC ονομαστικών τάσεων έως και 450/750 V |
Πρότυπο προϊόντος για καλώδια κτιρίων PVC χαμηλής τάσης· καθορίζει πάχος μόνωσης PVC, ηλεκτρικές ιδιότητες και απαιτήσεις γήρανσης. |
|
GB 31247-2014 |
Ταξινόμηση συμπεριφοράς καύσης για ηλεκτρικά καλώδια και καλώδια οπτικών ινών |
Ταξινομεί την πυραντοχή των καλωδίων σε επίπεδα B1–B3 με βάση τις σταγόνες καύσης (d), την τοξικότητα καπνού (t) και τη διαβρωτικότητα (a)· η βάση βαθμολόγησης για την επιλογή και αξιολόγηση καλωδίων LSZH και επιβραδυντικών φλόγας. |
2.2 Διεθνή Πρότυπα
|
Αριθμός Προτύπου |
Τίτλος |
Βασικό περιεχόμενο σχετικό με μονωτικά υλικά |
|
IEC 60502-1:2021 / IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 |
Καλώδια τροφοδοσίας με εξωθημένη μόνωση για ονομαστικές τάσεις από 1 kV έως 30 kV |
Διεθνές πρότυπο για καλώδια τροφοδοσίας με εξωθημένη μόνωση· καθορίζει τους κωδικούς, τις μέγιστες θερμοκρασίες λειτουργίας/βραχυκυκλώματος, την ειδική αντίσταση όγκου και τις δοκιμές τελικού καλωδίου για σύνθετα υλικά μόνωσης PVC, XLPE και EPR/HEPR. |
|
IEC 60811 (σειρά) |
Καλώδια ηλεκτρικά και οπτικών ινών — Μέθοδοι δοκιμών για μονωτικά και επενδυτικά υλικά |
Κύριο πρότυπο για κοινές μεθόδους δοκιμών σε μονωτικά/επενδυτικά υλικά: πάχος και συνολικές διαστάσεις, μηχανικές ιδιότητες, θερμική γήρανση, θερμή παραμόρφωση, απορρόφηση νερού, πυκνότητα κ.λπ.· η μεθοδολογική βάση για τη δοκιμή μονωτικών υλικών. |
|
IEC 60227 (σειρά) |
Καλώδια με μόνωση πολυβινυλοχλωριδίου ονομαστικών τάσεων έως και 450/750 V |
Διεθνές πρότυπο προϊόντος για καλώδια μόνωσης PVC χαμηλής τάσης, που αναφέρεται στο IEC 60811 για δοκιμές υλικών μόνωσης/επένδυσης PVC. |
|
IEC 60245 (σειρά) |
Καλώδια με μόνωση από καουτσούκ ονομαστικών τάσεων έως και 450/750 V |
Διεθνές πρότυπο προϊόντος για καλώδια μόνωσης από καουτσούκ (π.χ. EPR). |
3. Γήρανση Μόνωσης XLPE και Υδατοδέντρα
A novel water-tree repair technique for XLPE cables based on nano-SiO₂ composite filling[J]. Transactions of China Electrotechnical Society.
Επισήμανση: Προτείνει ένα υγρό επισκευής καλωδίων που παράγει αυτόματα ένα σύνθετο υλικό πλήρωσης νανο-SiO₂ εντός των καναλιών υδατοδέντρων. Δοκιμές ηλεκτροδίου υδατο-βελόνας επιταχύνουν τη γήρανση υδατοδέντρων της μόνωσης XLPE· δοκιμές διηλεκτρικής απώλειας και διάσπασης σε συχνότητα ισχύος δείχνουν ότι η πλήρωση νανο-σύνθετου υλικού γεμίζει τα κενά των υδατοδέντρων, καταστέλλει την ανάπτυξη υδατοδέντρων και αυξάνει την τάση διάσπασης.
Diagnosis of local insulation aging defects in XLPE cables by high-voltage frequency-domain dielectric spectroscopy[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022.
Επισήμανση: Χρησιμοποιεί ηλεκτρόδια υδατο-βελόνας για την επιτάχυνση της γήρανσης υδατοδέντρων και διερευνά την διαγνωστική ικανότητα της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας υψηλής τάσης σε τομέα συχνότητας για τοπικά ελαττώματα μόνωσης σε καλώδια XLPE, παρέχοντας μια μη καταστροφική μέθοδο για την αξιολόγηση της κατάστασης των καλωδίων εν λειτουργία.
Repair of water-tree-aged XLPE cables with siloxane[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2013.
Επισήμανση: Ένα υγρό επισκευής σιλοξάνης διεισδύει αποτελεσματικά σε περιοχές που έχουν υποστεί γήρανση από υδατοδέντρα, απομακρύνει την υγρασία και γεμίζει τα κενά των υδατοδέντρων, μειώνοντας τον συντελεστή διάχυσης και αυξάνοντας την τάση διάσπασης· ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων αναλύει τη συγκέντρωση του ηλεκτρικού πεδίου στις άκρες των υδατοδέντρων.
3.1 Υλικά Χαμηλού Καπνού Μηδενικού Αλογόνου (LSZH)
Sun T, Wang Y J, Chai Z J, et al. Preparation and properties of thermoplastic low-smoke halogen-free flame-retardant polypropylene insulation for wires and cables up to 450/750 V[J]. Electric Wire & Cable, 2025, 68(3): 42-49.
Επισήμανση: Παρασκευάζει θερμοπλαστική μόνωση πολυπροπυλενίου LSZH επιβραδυντική φλόγας χωρίς αλογόνα για καλώδια και αγωγούς χαμηλής τάσης και μελετά τις ιδιότητες επιβραδυντικότητας φλόγας, ηλεκτρικές και επεξεργασίας· τα σύνθετα υλικά LSZH πρέπει να πληρούν ταυτόχρονα απαιτήσεις χαμηλού καπνού (διαπερατότητα φωτός > 60%), μηδενικού αλογόνου και επιβραδυντικότητας φλόγας.
Zhang X. Research progress in low-smoke halogen-free flame-retardant technology for EVA cable compounds[J]. Insulating Materials, 2023, 56(4): 7-11.
Επισήμανση: Ανασκοπεί τα συστήματα επιβραδυντικότητας φλόγας, τις συνεργιστικές δράσεις επιβραδυντικών φλόγας χωρίς αλογόνα και τους μηχανισμούς σύνθετων υλικών καλωδίων LSZH με βάση την αιθυλενο-βινυλική ακετάτη (EVA)· μια ανασκοπική αναφορά για την έρευνα σύνθεσης LSZH.
Influence of Vicat softening temperature on the extrusion stability of LSZH materials and optimisation strategies[J]. Electric Wire & Cable, 2026.
Επισήμανση: Μελετά την επίδραση της θερμοκρασίας μαλάκυνσης Vicat στη σταθερότητα εξώθησης υλικών LSZH και προτείνει στρατηγικές βελτιστοποίησης, εστιάζοντας στην αντιστοίχιση μεταξύ των θερμικών ιδιοτήτων του υλικού και της διαδικασίας εξώθησης.
3.2 Αξιολόγηση Απόδοσης και Μηχανισμός Επιβραδυντικότητας Φλόγας
Performance evaluation and mechanism study of flame-retardant cables[J]. Electric Wire & Cable.
Επισήμανση: Για να πληρούνται οι απαιτήσεις επιβραδυντικότητας φλόγας B1 (d0, t0, a1), συγκρίνονται τρία υλικά επένδυσης για την επιλογή μιας κατάλληλης σύνθεσης· μελετάται η επίδραση βασικών παραγόντων εξώθησης — διαχωριστής ροής, θερμοκρασία εξώθησης, μήτρα και κοχλίας — στην επιβραδυντικότητα φλόγας.
Effect of silicone masterbatch on the electrical and flame-retardant properties of halogen-free cable compounds[J]. Acta Materiae Compositae Sinica.
Επισήμανση: Μελετά τη συνεργιστική επίδραση ενός masterbatch σιλικόνης στις ηλεκτρικές ιδιότητες και τις ιδιότητες επιβραδυντικότητας φλόγας σύνθετων υλικών καλωδίων χωρίς αλογόνα, στον τομέα της τροποποίησης επιβραδυντικότητας φλόγας χωρίς αλογόνα.
4. Ξένη Βιβλιογραφία
Qin C, et al. Partial Discharge Signal Pattern Recognition of Composite Insulation Defects in Cross-Linked Polyethylene Cables[J]. Sensors, 2024, 24(11): 3460.
Επισήμανση: Μελετά την αναγνώριση προτύπων σήματος μερικής εκφόρτισης (PD) για σύνθετα ελαττώματα μόνωσης σε καλώδια XLPE, για αυτόματη διάγνωση ελαττωμάτων μόνωσης.
Water-Tree Resistant Characteristics of Crosslinker-Modified-SiO₂/XLPE Nanocomposites[J]. Polymers, 2021.
Επισήμανση: Διερευνά την αντοχή σε υδατοδέντρα σύνθετων υλικών νανο-SiO₂/XLPE τροποποιημένων με διασταυρωτικό παράγοντα· η χημική εμβολή καταστέλλει τη συμπύκνωση μορίων νερού μεταξύ των λαμελών πολυαιθυλενίου, βελτιώνοντας τη γήρανση από υδατοδέντρα.
5. Πλήρης Λίστα Αναφορών (Στυλ GB/T 7714)
Πρότυπα:
1. GB/T 8815-2008, Πλαστικοποιημένα σύνθετα υλικά πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) για καλώδια και αγωγούς[S]. Πεκίνο: China Standards Press, 2008. (Το GB/T 8815-2026 θα εφαρμοστεί στις 2027-02-01)
2. JB/T 10437-2024, Διασταυρούμενα σύνθετα υλικά πολυαιθυλένης για καλώδια και αγωγούς[S]. Πεκίνο: China Machine Press, 2024.
3. T/ZZB 1243-2019, Σύνθετο υλικό μόνωσης XLPE για καλώδια AC 66 kV–220 kV[S]. 2019.
4. GB/T 11017.2-2024, Καλώδια τροφοδοσία
