歡迎來到上海乾眾電力科技發展有限公司網站!
021-58988658          dc@champzon.com
我用心服務,您安心用電
技術園地
Technical garden
電纜壽命和使用期限差異之辯析
來源: | 作者:champzon | 發布時間: 446天前 | 2318 次瀏覽 | 分享到:
        有一建筑工程類標準(下稱該標準),該標準中電纜采用輻照交聯聚乙烯為絕緣材料。該標準將電纜按耐溫等級分為電纜導體長期最高工作溫度分別為90、105和125℃的三類,而同時又定義并規定電纜壽命如下:“按照GB/T11026.1中規定的試驗方法,采用阿累尼烏斯(Arrhenius)曲線推導出的電纜的使用年限(本標準中規定導體平均工作溫度70℃下的正常使用壽命不小于70年)。”
        該電纜壽命的定義和規定與電纜按耐溫等級的分類不一致,這將導致建筑工程的設計方、施工方、監理方和業主(用戶)等無所適從。人們不禁要問,該電纜的實際使用溫度究竟取多少?
該電纜的壽命定義和規定中的阿累尼烏斯曲線表述不妥,應為阿累尼烏斯圖。有關正確的表述詳見IEC60216《電氣絕緣材料耐熱性》和IEEE98《絕緣材料熱評定試驗程序準備指南》標準的有關規定。電纜壽命與溫度關系呈曲線,而阿累尼烏斯圖表示電纜壽命的對數和絕對溫度的倒數的關系,通常其呈直線關系。
        在電纜壽命測試中,電纜壽命終點的判定準則不同,所得電纜壽命結果即壽命時間的長短也不同。因此,在電纜產品的壽命定義中必須明確電纜壽命終點的判定準則。該標準中電纜的壽命定義和規定缺少電纜壽命終點的判定準則,這導致電纜的壽命的意義缺少確定性;而正是這確定性乃是對定義的最本質的要求。
        該標準中電纜的壽命定義和規定與學術上及標準和規范水平上電纜壽命真正的意義不符,所提出的所謂70年的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜壽命實質上是個偽命題。切不能把通常習俗層面上的所謂壽命與學術意義上嚴格定義的壽命概念混淆起來了。
        由IEC60216/GB/T11026《電氣絕緣材料耐熱性》和IEEE98《絕緣材料熱評定試驗程序準備指南》標準的規定可知,電纜壽命是指在其允許的導體最高工作溫度下的最長的正常工作的極限時間。在導體低于其允許的導體最高工作溫度的某一溫度下的最長的正常工作的極限時間絕不能說是該電纜的壽命,只能說是該電纜在這一導體溫度下的最長的正常工作的極限時間或稱“使用期限”;顯然,其比上述電纜壽命時間要長。在目前的電纜材料的技術水平下,人們尚未找到壽命能達到70年的輻照交聯聚乙烯絕緣材料。
        這樣,該標準上述所謂壽命定義中的“壽命”兩字應改為“使用期限”,而“壽命終點判定準則”應改為“使用期限終點判定準則”。
轉到另一角度,從實用的目的出發考慮,人們或許可以猜測到該標準對電纜的壽命所作的的上述定義和規定的初衷。
        眾所周知,通常最高導體工作溫度為70℃的PVC絕緣電纜的壽命大約為25年左右,這樣將不可避免地在建筑物通常70年的壽命期內更換電纜,這將增加工程后期的電纜的維護成本。
        但是,采用最高導體工作溫度分別為90、105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜代替上述PVC絕緣電纜并將前者的導體的工作溫度限制到70℃,這樣在相同工作負荷下前者的導體截面將與PVC電纜相同。由于采用了綜合性能包括耐熱性能較好的輻照交聯聚乙烯絕緣材料,因此初始建設成本將有所上升。然而,另一方面,在目前國內國外電纜材料的技術水平下,交聯聚乙烯絕緣和聚烯烴絕緣這一類材料的熱壽命通常為20-40年(背景資料說明:很多電線電纜產品標準規定,其壽命終點取斷裂伸長率保留率等于50%,但也不全然如此,例如,有的電線電纜產品標準規定取某一擊穿電壓要求為其壽命終點)。如果沒有特殊的需要,人們不會要求它們的熱壽命要達到60年甚至70年。最高導體工作溫度分別為90、105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣的熱壽命通常也是20-40年。一個熱壽命為20年的最高導體工作溫度為90℃的輻照交聯聚乙烯絕緣,根據熱壽命評定的10℃規則推算,其在導體平均工作溫度70℃下的正常使用期限能達到80年。熱壽命更長的的最高導體工作溫度為90℃的輻照交聯聚乙烯絕緣以及耐溫等級更高的最高導體工作溫度分別為105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣,它們在導體平均工作溫度70℃下的正常使用期限將更長。也就是說,這些絕緣材料在導體平均工作溫度70℃下的正常使用期限達到70年都不成問題。這將避免在70年的建筑物壽命期內更換電纜,從而避免了更大的投入和浪費。
        另一方面,如將輻照交聯聚乙烯絕緣電纜導體工作溫度提高到其允許的最高導體工作溫度,在相同工作負荷下該電纜的導體截面將比PVC絕緣電纜小得多,因此初始建設成本將降低。但是在目前的電纜材料的技術水平下,人們尚未找到壽命能達到70年輻照交聯聚乙烯絕緣材料,目前,最先進的核電纜用的交聯聚乙烯絕緣材料和聚烯烴絕緣材料的壽命也不過是60年而已,而一般的輻照交聯聚乙烯絕緣的壽命根本達不到70年,因此這將不可避免地在建筑物壽命期內更換電纜,這將增加工程后期的電纜的維護投入。
        綜上所述,綜合平衡下來,取采用最高導體工作溫度分別為90、105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜代替最高導體工作溫度為70℃的PVC絕緣電纜并將其導體工作溫度限制到70℃的方案是可取的,在經濟上是合算的,是實用的,盡管似乎有些大材小用。但是在這種情況下,決不能標榜說電纜的壽命達到了70年,而只能說在70℃的導體工作溫度下,電纜最長的正常工作的極限時間或使用期限達到了70年而已。
        不過在這里要提醒人們應該注意的是,如上述所示,采用最高導體工作溫度為90℃的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜代替最高導體工作溫度為70℃的PVC絕緣電纜已足夠,沒有必要采用耐溫等級更高最高導體工作溫度為105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜,因為后者的成本更高,當然其壽命裕度也更大。
        該標準規定電纜壽命評定試驗要求如下:最高導體工作溫度分別為90、105和125℃的輻照交聯聚乙烯絕緣電纜分別在165、170和180℃下老化168h,老化后材料的斷裂伸長率的保留率不應小于50%。按該標準的說法,如果通過了該試驗,則可認為該電纜在導體平均工作溫度70℃下的正常使用壽命(正確地說,應該是正常使用期限)不小于70年。
        在這里必須指出的是,在電纜技術中,為達到同一目的和目標,可以采用不同的絕緣材料。為驗證這些不同的材料能否達到同一的目的和目標,很明顯,必須采用相同的同一的驗證方法。然而在本標準中,為驗證最高導體工作溫度分別為90、105和125℃的這三種不同的輻照交聯聚乙烯絕緣材料在規定導體平均工作溫度70℃下的正常使用年限是否能達到70年,竟采用了三種嚴格程度相差十分懸殊的老化驗證方法,這是令人無法理解的,是極其不合理的。應通過試驗驗證在大量實驗數據的基礎上確立一個統一實用的有效的的評價各種輻照交聯聚乙烯絕緣材料在規定導體平均工作溫度70℃下是否能達到70年正常使用年限的快速評定方法。不要把絕緣材料的耐溫等級概念和實際使用中電纜導體平均工作溫度的概念相混淆。
        該標準接著又規定:“如按上述規定評定壽命有異議,可采用如下方法進行仲裁,按GB/T11026.1規定的方法進行,通過阿累尼烏斯(Arrhenius)曲線推導出導體70℃工作溫度下電纜的的使用壽命。”如上所述,該規定缺少電纜壽命終點的判定準則(在這里,正確地應理解為電纜使用期限終點的判定準則),因此從理論上說,這樣的仲裁無法進行。因此標準必須明確規定電纜使用期限終點的判定準則。如果規定了電纜使用期限終點的判定準則,在這里必須提醒的是,按GB/T11026.1規定的方法通過阿累尼烏斯(Arrhenius)圖去推導出導體70℃工作溫度下電纜的的使用期限,由于70℃這個工作溫度指標較低,因此與工作溫度指標較高的情況相比將耗費更大量的時間和人力物力。對于耐熱等級和最高導體工作溫度更高的105和125℃的這兩種輻照交聯聚乙烯絕緣材料來說更是如此。因此有關方在欲實施該仲裁試驗時應仔細斟酌投入成本是否合算,是否真的有必要實施該仲裁試驗。還必須指出的是,電纜構成材料(耐火層、絕緣、填充、隔離層和護套等)的壽命特性應與電纜整體壽命的要求相匹配。該標準沒有明確電纜整體壽命/使用期限和其構成材料的壽命/使用期限之間的異同以及相互關系;沒有明確規定如何從電纜構成材料的壽命/使用期限去推斷電纜的整體壽命/使用期限。此應進一步完善。
        最后要指出的是,該標準對電纜壽命的規定和對電纜載流量的規定是相互矛盾的。由IEC60287《電力電纜-額定電流的計算》/JB/T10181《電纜載流量的計算》和IEC60364-5-523/GB16895.15《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設備的選擇和安裝第523節:布線系統載流量》標準的規定可知,電纜的載流量與電纜的額定工作溫度即電纜導體允許的最高工作溫度相關。該建筑工程類標準也在這樣的技術背景下對電纜載流量進行了討論,并給出了導體最高溫度90℃時電纜的載流量(不知出于何種考慮,該標準沒有給出導體最高溫度105和125℃時電纜的載流量),而該標準定義的電纜壽命卻是導體平均工作溫度70℃下的使用年限,兩者明顯相互抵觸,這將導致建筑工程的設計方和施工方在選擇電纜的種類、型號和規格(導體截面),在確定電纜的工作溫度以及電纜的載流量時無所適從。這樣,又回到了本文開始的話題,即標準的制定者必須面對有關方明確建筑工程用輻照交聯聚乙烯絕緣電纜的實際使用溫度究竟取多少。
        如果該標準明確電纜導體工作溫度為70℃的話,標準應給出導體溫度70℃下電纜的傳輸容量以方便有關方選用電纜。
        結語:
        1)電纜壽命與電纜導體最高允許溫度相關,在一定的電纜壽命終點判定準則下,電纜壽命乃是電纜的固有特性,不隨電纜實際運行溫度的變化而變化。
        2)當需要時電纜可在比其導體最高允許溫度低的某一溫度下長期運行,當電纜性能劣化程度判定準則相同時,電纜在這一運行溫度下的使用期限將明顯長于上述的電纜的固有壽命。在這種情況下,宣稱電纜“所謂壽命”因此延長到了多長是沒有科學依據的;所謂70年的電纜壽命的提法實質上是個偽命題。

免费茄子视频APP下载_茄子视频APP最新版_茄子视频APP