电线电缆监督抽查常见不合格检测项目介绍及原因分析

许凯 姚远 严亮 郑显峰

摘 要：随着电力行业和城市化的发展，我国电线电缆生产企业和生产规模也在不断扩大。然而，我国电线电缆还存在着诸多质量问题，本文介绍了电线电缆在监督抽查中的常见不合格检测项目并分析原因，更好的帮助企业找到问题根源，促进企业整体质量的提升。

关键词：电线电缆;检测项目;原因分析

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2021.06.077

0 引言

2017年3月，随着西安地铁“奥凯电缆”事件的曝光，电线电缆质量问题迅速成为社会关注的焦点，国家市场监督总局及各个省、市监督机构均加大了对电线电缆产品质量监督抽查的力度和频次，主要抽查区域覆盖了生产、流通领域，国家电网及重点工程的项目部等终端用户也加强了使用电缆的抽检力度。本文根据我省近几年监督抽查情况，将监督抽查中常见不合格项目进行简单介绍并分析原因，希望能帮助企业提升电线电缆产品的质量。

1 电性能检测项目

1.1 导体直流电阻试验

导体直流电阻是历年来各级电线电缆监督抽查的必检项目，是一项重要的电气安全指标，直观的反映出电线电缆产品导电性能和信息输送的能力，导体电阻过高，电线电缆在长时间运行过程中容易发热，不仅损耗了输送的电能，还会因线缆过热产生安全隐患。导体电阻检验方法标准为GB/T 3048.4-2007，标准规定将不小于1m的试样放置在温度为（15℃～25℃）、空气湿度不大于85%的试验环境中足够长的时间，在试样放置和试验过程中，环境温度的变化应不大于±1℃，以保证试样温度和环境温度一致。测量时应采用电桥或其它满足测量误差的设备，测量过程中为防止测试电流过大引起导体的温升，推荐采用的测试电流密度不大于1.0A/mm2，同时为消除由于接触电势和热电势引起的测量误差，应采用电流换向法，读取一个正反向读数，取算数平均值。

每年电线电缆监督抽查都会出现该项不合格，不合格的影响因素主要有以下两点：（1）企业原材料选材未过关。铜（铝）导体占据了整根电缆成本的85%左右，企业了为降低生产成本，使用纯度较低的铜杆材生产导体，由于杂质含量相应铜杆电阻率大，铜杆进行拉丝、绞制成导体后，等截面积的情况下导体电阻就会偏大。（2）生产工艺控制不严格或缺少过程检验。拉丝、退火、绞合这是导体生产过程中的三个环节。铜导体拉丝退火目的是增加铜导体的延伸率，使导体易于绞合，部分企业出现拉制的单丝表面暗淡无光，这是因为铜导体在拉丝退火过程中受拉丝油、冷却液、惰性保护气体等因素的影响出现表面氧化，又或者将拉制成型的单丝长时间裸露放置，没有采取防氧化措施。大多数企业忽略了单丝氧化问题，直接将氧化的单丝进行绞合，绞合成型的导体电阻偏大。此外在导体绞合过程中，还应对绞合节距、单丝根数、圆整度等进行在线测量，以防止节距过大、单丝断裂、跳浜等现象出现造成的影响。

1.2 绝缘电压试验

绝缘电压试验是对绝缘施加高出其额定工作电压一定值的试验电压，并持续规定的时间，观察绝缘是否发生击穿或闪络。电压试验可以检测出电缆绝缘是否存在缺陷，例如绝缘层中存在气泡或表面存在机械损伤等情况，其也是一项重要的安全指标，反映了电线电缆产品承受电压的能力。挤包绝缘电缆4h电压试验在10～15m的样品上进行，电线绝缘电压试验在5m长的试样上进行，试验时需剥除除绝缘层以外的所有包覆层，注意不要划伤绝缘层，将绝缘线芯放入水温20±5℃的水槽中至少1h，绝缘线芯的两个端部应伸出水面长度不小于200mm，在导体和水之间持续施加电压一段时间，不应出现击穿闪络。

近年来由于电缆行业的快速扩张，带动了电缆材料供应企业的蓬勃发展，但是市场上各家原材料质量参差不齐及生产企业过程控制不严格，使电缆电压击穿现象时有发生，影响因素主要有以下六点：（1）采用的原材料质量低劣或含有杂质，使绝缘性能不满足标准要求。（2）生产过程导致绝缘层中有杂质。在生产过程中，环境控制不严格，开封的原材料没有按要求保存有灰尘进入、挤塑机更换材料时螺杆没有清理干净等原因均会导致杂质混入，杂质随绝缘挤出，夹杂在绝缘层中，严重影响了绝缘性能。（3）绝缘层中有气泡。长时间放置的原材料塑料颗粒易受潮，一些生产企业忽视了原材料的保存要求，使用时又未对塑料颗粒进行烘干处理，材料中所含水分在挤塑过程中受热生成水蒸气，导致材料水降解，在绝缘层中产生气泡。这种情况不仅会严重降低其绝缘电气性能，也会降低了绝缘的机械物理性能。（4）绝缘层厚度不合格。绝缘层的厚度决定其能承受的电场强度，一般情况下相同材料绝缘层越厚，承受的电场强度越大，绝缘层过薄无法经受足够的电场强度，最终发生击穿或闪络。（5）绝缘层有机械损伤。这种机械損伤可能存在绝缘层内表面，例如导体表面存在尖端毛刺，在施加电压时会造成尖端放电导致绝缘击穿或闪络;还有可能存在绝缘层外表面，例如在成缆工序中的刮伤或者扭伤。（6）生产线上火花机配置不齐或火花机珠帘不匹配。火花机检测是电线电缆生产中的一项关键工序，当绝缘线芯挤出绝缘、铠装电缆挤出护套、绝缘线芯修补后都必须经过火花机检测。很多企业仍忽视了火花检测的重要性，没有给所有挤出线配置火花机试验机，或火花机珠帘不匹配，大截面的产品不能完全包覆，产品的瑕疵未能及时发现，最终流入市场。

2 结构尺寸检测项目

绝缘厚度的设计主要是基于在其预期使用寿命内能安全承受各种可能电压条件来确定的，同种绝缘材料电压等级越高绝缘厚度相应增加。电缆在敷设和使用过程中绝缘层会受到机械应力的作用，导体截面越大，机械应力越大，为了承受该应力，绝缘厚度也会相应增加。绝缘厚度检验标准依据为GB/T 2951.11-2008，标准要求采用读数显微镜或放大镜至少10倍的投影仪进行测量，测量试件为一沿着与导体轴线相垂直的平面切取的薄片，沿薄片边缘每隔60°测量一处，共测量六个位置，确定最小值和平均值。在任何情况下，第一次测量都应在绝缘最薄处进行。

绝缘厚度不合格影响因素主要有以下三点：（1）生产企业为了节约生产成本，偷工减料。随着电缆企业的增多，市场竞争越来越激烈，利润变得越来越低，生产成本的控制就显得尤为重要。多数企业在保证最薄处满足要求的情况下，开始降低绝缘厚度要求，最终导致绝缘平均厚度无法满足要求。（2）绝缘层严重偏心，导致的绝缘最薄处不合格，见图1。生产过程中由于设备的稳定性不够或操作人员控制不好，挤塑时造成绝缘层在导体周围分布不均匀现象。（3）软导体束丝时由于张力控制不均匀出现单丝跳浜现象。单丝跳浜会造成绞合导体不圆整出现鼓包、凸起现象，当绝缘均匀定量挤出时鼓包、凸起处绝缘分布较薄， 容易出现不合格。

3 机械物理性能检测项目

3.1 热失重试验

PVC热失重是通过测量试样在热老化状态下损失的质量而确定材料稳定性的一项试验。PVC热失重检验标准依据GB/T 2951.32-2008，标准规定制取三组试样，试样分为管状试样和哑铃试样，管状试件长度约100mm、哑铃试样厚度为（1.0±0.2）mm。将试样在环境温度下的干燥器中存放至少20h后，再次从干燥器中取出后应立即精确地称重，然后将试件放置在（80±2）℃的烘箱中保存7×24h，热处理完毕后试件重新放入环境温度下的干燥器中存放20h，然后再次称重。每一试件的失重应是其“质量之差”除以表面积，取中间值作为最终结果。

热失重不合格的现象在近几年的监督抽查中常常发生，增塑剂是“罪魁祸首”。增塑剂是PVC材料具有弹性的主要物质，不仅能够提高材料塑化速度，有助于材料挤出均匀，保证厚度稳定，还能改善塑料的韧性，使其拉伸强度、抗应力龟裂等性能有所提高，另外还能提高绝缘或护套表面平滑度和光泽度。但是PVC材料中采用的增塑剂质量不过关，含有大量易挥发的成分（如溶剂、小分子量物质），那么在光、热、氧处理状态下会出现大量成分挥发，热失重指标就会偏大，同时增塑剂挥发还会导致材料变脆，电性能和机械性能迅速下降，严重影响电线电缆的使用寿命。

3.2 曲挠试验

曲挠试验试验对象为截面积不大于2.5mm2的软电缆，这种软电缆作为经常移动和弯曲使用的产品，要求其应具备良好的柔软性。曲挠试验是通过模拟软电缆实际使用场景，进行多次弯曲、伸展来考核电缆的柔软性和电气性能是否满足产品长时间反复移动的检验项目。曲挠试验检验标准依据GB/T 5023.2-2008，试验需要试样长度约5m，按图2所示将试样装在小车滑轮上并拉紧，通过调节滑轮位置，使A、B滑轮轴心连线与轨道夹角成45°，并保证四个滑轮的安装应使试样呈水平状态。通过调节限位夹头D，使一端限位器装置靠在支架上时，另一个距其支架距离不大于5cm。按照标准要求施加重量、电压、电流，调节小车速度以约0.33m/s在不大于1m的距离之间做往返运动15000次。然后进行成品电缆电压试验，电压依次施加在每根导体之间、导体与金属层或水之间。合格评定结果：在15000次往返运动中，既不发生电流断路，也不发生导体之间、导体与滑轮之间的短路。

曲挠试验不合格影响因素主要有以下四点：（1）导体单丝机械性能不合格。导体拉丝后会出现加工硬化现象，加工硬化不仅会使导体电阻率增大，导电性能变差，还降低了金属的塑性和韧性。因此需要对线材进行退火处理，可以使线材恢复塑性和韧性，保持良好的导电性能。线材在退火过程经过回复、再结晶两个阶段，回复阶段能基本消除变形内应力，而加工硬化现象却还有保留。为完全消除加工硬化，必须加热到更高的温度，进入再结晶阶段。但是温度控制偏高或时间过长，会进入晶粒长大阶段。这时就容易出现粗晶粒组织，线材强度、塑性及韧性都会变差，在长时间的弯曲、伸展时会发生导线断裂导致发生电流断路现象。（2）绝缘厚度不达标。绝缘厚度偏薄，试验过程中绝缘易破損，造成短路或断路现象。即使可以经受住15000次往返试验，再接下来的电压试验中也可能会发生击穿现象。（3）成缆绞合节距过大。相同规格的线芯，绞合节距越小，弯曲时线芯移动距离越短，摩擦力越小，柔软性越好。节距越大，单位长度使用的原材料越少，很多企业为了节约生产成本，会增大绞合节距，试验时线芯之间的摩擦力增加容易造成线芯绝缘破损导致导体间短路。（4）绝缘和护套材料机械性能偏低。电缆在试验中需要承受长时间反复弯曲、伸展以及与滑轮之间摩擦，极大的考验了绝缘和护套材料的机械性能。机械性能偏低会造成绝缘和护套的破损，导致导体与滑轮之间的短路或导体间短路。

4 燃烧性能检测项目

近年来因电缆火灾的事故层出不穷，很多涉及民生安全的工程都选用阻燃性电缆，以防止火灾的大规模蔓延。成束燃烧试验直接的反映了密集敷设的电缆受外部供火一段时间后撤去火源，其自熄和抑制火焰蔓延的能力。根据电缆阻燃类别和每米所含非金属材料体积确定样品数量，将样品分割成等长且长度不小于3.5米的样品段，安装在标准要求的钢梯上。在100kPa和20℃的基准条件下，空气速率（77.7±4.8）L/min、丙烷速率（13.5±0.5）L/min，采用文丘里混合器的带型喷灯供火。试验过程中持续的从箱底部通入流速为（5000±500）L/min的空气源进入箱体，根据样品阻燃类别确定供火时间，待撤去外部供火后记录电缆续燃时间。成束燃烧试验的主要依据是GB/T19666《阻燃和耐火电线电缆或光缆通则》，2020年7月份刚刚实施其最新的2019版本。新版标准在老版标准的基础上对结果评定做了修订，删除了“停止供火后试样上的有焰燃烧时间不应超过1h”的合格评定，和方法标准推荐性能要求保持了一致的结果评定。

燃烧三要素：可燃物、氧气、温度，由于电缆结构的特殊性可燃物是无法彻底消除的，只有通过燃烧时隔绝氧气、降低温度的方式抑制火焰的蔓延。现阶段最常见采用的手段有：（1）通过添加阻燃剂，将阻燃剂均匀的分布在聚合物中，使其含有阻燃性能。通过添加氢氧化物、磷系、硼系、硅系等阻燃物质，受热燃烧会在燃烧物表面形成不可燃的包覆层起到隔热隔氧的作用，同时释放水蒸气冷却降温，达到阻燃的目的。（2）聚合物本身含有阻燃性能。卤素聚合物加热到一定温度时，会分解生成卤化氢和可燃性的碳氢化合物，其中卤化氢是非可燃性物质，覆盖在电缆表面可以起到可燃性物质和氧气隔绝的作用，达到阻燃的目的。但是含卤素聚合物在燃烧过程中会释放大量的有毒性气体和烟雾，容易导致人员中毒、窒息，严重污染环境影响人员身体健康，已经被很多发达国家禁止使用。所以目前行业内主要以添加阻燃剂最为普遍。

成束燃烧试验不合格影响因素主要有以下三点：（1）工艺结构设计不合格。试验中发现，许多企业的产品外护套采用阻燃材料，而内部包带和填充物却是普通型材料，这种结构设计是无法满足阻燃要求的。电缆外护套被火焰烧穿后，其内部包带和填充物会迅速燃烧，释放出高热量，加剧火源的蔓延。（2）用氧指数指标确定材料阻燃性能。一些生产企业由于没有成束燃烧试验设备无法验证其产品的阻燃性能，常常会采用检测材料氧指数的方法确定其阻燃性能。许多企业认为氧指数高的材料一定满足成束燃烧试验要求，这种认知是错误的。大量的试验研究表明电缆产品受非金属材料的总含量、试验箱体中的空气流量、电缆的排列方式、供火时间等因素影响导致相同材料不同规格的电缆成束燃烧试验结果不尽相同，所以氧指数检测并不能准确的反应产品最终是否满足成束燃烧试验要求。（3）原材料无阻燃性能。由于阻燃材料和非阻燃材料价格相差大，一些无良商家以次充好，用普通材料代替阻燃材料投入使用，导致成束燃烧不合格。无阻燃性能的电缆，火焰蔓延至顶端仅需10分钟左右，期间会释放大量热量，燃烧箱体最高温度可到达280℃，实际使用过程中如被点燃，将严重威胁人民群众的生命财产安全。

5 结束语

本文总结了在监督抽查过程中经常出现的不合格项目，希望能帮助企业加强认识、提高产品质量。我国虽然是电线电缆的制造大国，但大多数生产企业规模不足，质量管理水平参差不齐。对于我们产品质量监督人员，应该尽可能的去帮助企业发现存在的问题、分析问题进而解决问题，帮助行业提高整体质量水平，希望在不久的将来我国电线电缆产品能跻身世界高端产品行列。

参考文献

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