电线电缆用塑料的性能要求指南

对电线电缆用塑料的性能要求决定于电缆的工作环境条件及电场的负载特性。

电线电缆在不同使用环境下有不同的使用性能要求。在机械力方面（尤其是移动式电缆）要求能承受拉伸、弯曲、折弯、摩擦磨损、挤压、摔击、抗蠕变（如架空线长期悬重应变）等各种机械应力的作用。在自然环境方面，要求能承受高温、低温、温度交变、湿度、日晒雨淋、紫外线辐射、各种介质腐蚀、生物侵蚀、虫蛀鼠咬、结霜冰冻等各种自然环境因素的侵蚀。在电性能方面，材料的内部材质（如杂质含量及气泡）和自身的介电强度必须能承受工作时的电场强度，以免电击穿；材料的介电性能要适应电场的电压及频率，如果材料介电常数及介质损耗因数大，则在高压高频电场下会导致产生大量损耗热，使材料软化变质，导致热击穿；另外，高电压用材料还应具有耐电晕及耐电弧性，如果屏蔽层与绝缘层或导线接触界面间有气隙、水分或表面缺陷，则在高压下会引发树枝状放电，产生电晕致使发生电击穿；同样，在发生高电压电弧放电时，如材料耐电弧烧蚀能力差，则也会发生材料炭化造成漏电短路。

综上所述，按电线电缆的工作状态，对所用塑料的力学性能、电性能、热性能及其他环境适应性等方面都有一定的要求。现在我国和国际上有关组织对各种用途的电缆所用的塑料都已制订了具体的技术要求及用途等各种标准，选料都有据可查。

电线电缆由导电材料、绝缘材料、屏蔽材料和护套材料四部分组成。各部分材料都有其使用性能要求，如用作绝缘层的塑料要求质量轻、绝缘性优良、耐热老化、强度高等；护套料要求强度高、耐候、耐紫外线、耐低温及高温、防潮、防蛀、防霉、防鼠咬、防降解、耐腐蚀、耐环境应力开裂等，屏蔽层料要求有半导体性能，兼有导电及绝缘性，即当电缆在中、高电压或超高电压作用时它能呈现导电性，可起到降低因导线与绝缘层或绝缘层与护套接触界面间因存在的局部间隙而引发的高电位差，从而可抑制局部放电的电晕现象，防止绝缘层因放电发生老化，破坏绝缘作用。因此，对各层料的性能要求有所不同，但总体的性能要求主要包括：电绝缘性、力学性能、耐热性、耐候性、耐环境应力开裂性等。

1.电性能

要求体积阻电率及介电强度高；介电常数及介质损耗因数小；在中高电压时抗电晕性优良；电性能及参数对温度、湿度、频率变化不敏感；在高频工作条件下，介电常数及介质损耗因数小。

2.力学性能

护套及绝缘层料都要具有优良的力学性能，但护套料要求更高，主要包括拉伸强度、断裂伸长率、伸长率为100%时的模量、柔软性、冷弯曲性、耐振动性、耐磨性、韧性及抗机械冲击性等。

3.热性能

具有耐热、耐低温性、使用温度范围广、耐热等级高、热膨胀及收缩小、耐热冲击、耐热疲劳及热老化等性能，以免在热和氧作用下加速老化使寿命降低，因此应按电缆工作温度选用热稳定性相适应的塑料。在电缆用材料中，F4耐热性最好，连续工作温度可达250℃；F46的连续工作温度为120～200℃；辐射交联XLPE的连续工作温度为90～100℃；化学交联PE的连续工作温度为80～90℃；PP的连续工作温度为80～90℃；耐热PVC的连续工作温度为80～105℃；PVC的连续工作温度为65～70℃PE的连续工作温度为60～70℃。

4.环境适应性

如架空线、地埋线、水下电缆等，整天处于各种不同环境条件下工作，会受到紫外线辐射、霜冻结冰、日晒雨淋、自然污染、腐蚀介质侵袭、砂尘煤灰烟尘污染、油雾、盐雾和各种气体腐蚀、周围电磁场干扰、各种机械力、热胀冷缩、风力及冰雹袭击、微生物、细菌、霉菌侵蚀及虫、蚁、鼠等动物的蛀咬等各式各样自然环境因素的影响，从而导致塑料不断发生热氧化、光氧化、水解、生物老化、机械疲劳等物理及化学破坏，最终使分子分解、物性降解变脆、变色、开裂而老化破损或被击穿。所以，电缆用塑料必须按其使用条件添加各种功能性的助剂，配制成具有不同环境适应特性的材料。

5.耐漏电炭化痕迹

如塑料护套类材料在室外污染环境和潮湿空气包围下高电压会使其表面出现微小的漏电流，且可产生火花导致塑料表面出现树枝状炭化痕迹，在潮气及污染物的腐蚀作用下可扩展成细小裂纹和凹痕，从而破坏了材料绝缘性能，加速材料老化、降低使用寿命。这种性能常用炭化痕迹性能试验法中所用初试痕迹电压值来评定，试验时承受的电压高、加压时间长的材料，抗漏电痕迹性好。在电缆用料中，F4抗漏电痕迹性最好，其次为PP、HDPE、LDPE、EVA、PVC。(www.xing528.com)

6.阻燃性

船舶、飞机、矿井等严禁烟火场合用的电缆必须用阻燃塑料，要求OI值>30%。其中，F4有优良的阻燃性，其他塑料都要添加阻燃剂才能具有阻燃性。

7.耐湿性

包括吸水性及渗透性。电缆塑料吸水和透湿后电性能会恶化。透湿性比吸水性对物性的影响更大。通常用透湿系数来评定材料的透湿性，数值越大，则透湿性越大。在电缆用塑料中，PE、PP的透湿小，其次是PVC、PS和PET。

但是，绝对不透湿的塑料是没有的，对严格禁止渗水的电缆料，则一方面采取加厚护套的方法，另一方面也采用在绝缘层外加设铝皮或包铅皮层后，再外加护套的方法。

8.加工性

选用的塑料应为挤出级品种，能适应包覆挤出成型、高速挤出成型、共挤出成型等成型工艺要求，故应配置适当的加工性助剂。

9.耐化学品性

电缆护套用料应具有耐水、耐油、耐一般溶液和溶剂腐蚀的性能。

10.半导体性

屏蔽层料应采用具有半导体性能的塑料，如XLPE绝缘电力电缆，用于高电压场合，为防止发生电晕破坏，需使用有半导体性的塑料作屏蔽层，屏蔽层可分为导体屏蔽和绝缘屏蔽用，前者挤包于导体上，后者挤包于绝缘层外侧。在缆芯成型时，通常三层（内屏蔽+绝缘层+外屏蔽）同时挤包一次完成。当电缆的额定电压≥6kV时，均应有导体（内）及绝缘（外）屏蔽（额定电压=6kV以PVC绝缘不用屏蔽）。其中，绝缘屏蔽可以采用可剥离型，即剥离力或撕力较小，便于剥离。采用屏蔽的目的是防止因产生电晕而引起局部放电，影响电缆正常运行，从而延长电缆使用寿命。

另外，多数屏蔽层也采用PE及炭黑配制而成，但其加工性下降，因此应选用MI值较高的树脂，再添加聚异丁烯、硬脂酸、EVA等润滑改性剂；当采用绝缘层、屏蔽层共挤成型时，则需设计专用配方料。

由此可见，对电缆塑料的使用性能要求的项目很多，但不同用途的电缆对塑料（即使同一种塑料）的性能要求也不相同，且在各种标准中都已规定了指标值及试验方法，因此必须按标准选择适当品种的电缆及塑料。