浅淡家电用电缆泄漏电流检测和控制

摘要：本文从电缆绝缘材料的介电性能和工频交流下电缆的充放电，推导电缆交流泄漏电流值，为家电用配套电缆和空调器检测提供一个快速和准确的泄漏电流阀流值。同时，也能对电缆生产中如何控制产品质量，追溯产品生产全过程的符合性提供量值。

关键词：家用电器；电缆；泄漏电流；检测和控制

1  引言

家用电器的安全性能，是按照GB4706.1-1998《家用和类似用途电器安全   通用要求》进行测试，其中空调器还要按GB4706.32-1996《家用和类似用途电器安全  热泵空调器和除湿机的特殊要求》进行测试。GB/T7725-1996《房间空气调节器》标准规定，空调器的泄漏电流为出厂检验项目，泄漏电流大是致命缺陷，测试方法及要求符合GB4706.1-1998和GB4706.32-1996两个标准。空调企业一般在出厂做高压试验的同时，测试交流泄漏电流，空调器配套用室内外连接软电缆作为电气元件，也要经受高压和泄漏电流试验。空调企业对配套用的软电缆除了符合GB5013-1997外，还要对电缆的泄漏电流符合要求，各个空调企业分配给电缆连接线的泄漏电流指标值是各不相同，一般要求每根连接用电缆在2000V工频交流下，泄流电流不大于3mA。本文对空调用电缆的泄漏电流控制情况谈谈体会。

2  电缆的泄漏电流

电缆的绝缘层主要是阻止电流通过，绝缘电阻是表征绝缘体阻止电流通过的能力。但绝缘体不是绝对不导电的，只是通过绝缘体的泄漏电流很小而已。

电缆通直流电压后，开始一段时间电流成份很多，有泄漏电流、充电电流、极化电流、位移电流等。一定时间后，极化过程基本完成，充电电流也达到饱和，主要表现为泄漏电流。

电缆在交流电压下，绝缘材料要随电流极化，同时绝缘层相当于介质，在交流正弦波的作用下，不断产生充放电作用，产生电容充电电流。因此，交流电压下，泄漏电流主要表现为电缆的充放电电流。

影响电缆的泄漏电流因素很多，主要有材料的极性和绝缘体积电阻系数。非极性材料，介电系数小，体积电阻系数大，泄漏电流小。弱极性材料，介电系数和体积电阻系数一般，泄漏电流较小。极性材料，介电常数相对较大，体积电阻系数较小，泄漏电流相对大一些。因此，作为绝缘材料，应选用使用介电常数小，绝缘体积电阻系数大的材料，或者多种绝缘材料复合，取长补短，发挥各种材料的特性。其次，使用的配合剂、添加剂、增塑剂等材料，体积电阻系数要高。另外，各种材料分散要均匀，也就是绝缘混炼要均匀，生产过程中要始终保持绝缘材料清洁，可以保持良好的绝缘性能，避免局部泄漏电流大的缺陷。

3  电缆电容电流的估算

交流条件下，测试电缆的泄漏电流，相当于对电缆的充放电，两根绝缘线芯之间相当于圆柱形电容器，绝缘材料作为电容器的介质，导体相当于电容器的极。

3.1  橡套软电缆电容电流估算

现在，按2000V，50Hz工频交流，电缆长度为1m，绝缘材料为天然/丁苯橡皮，规格为

245 IEC 57 （YZW）3*1.5 mm²  的多芯橡套软电缆为例，计算电缆的电容充电电流(泄漏电流)。

圆柱形电容器电容计算公式： ^[1]

         2πε₀ε_r l

C=

　　               　Lu (R/r)

式中： C            电容量，F。

       ε₀                   真容介电常数，取8.85×10^-12  F/m。

            ε_r                    相对介电常数，天然/丁苯橡皮取3.8。  ^[2]

             l            电缆试验长度，取1m。

       R            绝缘层的外半径，1.5mm²  取1.66mm。

       r            绝缘层的内半径，1.5mm²  取0.79mm。

代入上式得到：

          2π×8.85×10^-12×3.8×1

C =

　　               　   Ln (1.66/0.79)

               =    2.84×10^-10     (F)

电容容抗计算公式：

                               1

             X_C =

                           2π f  C

式中： X_C              容抗，Ω

       f              工频频率，取50Hz。

       C              电容值，F。

代入上式得到：

                                    1

             X_C =

                           2π ×50× 2.84×10^-10

               =  1.12  ×10^-7    (Ω)

交流下的电容电流计算公式：

                                U

                  I_C  = 

2 X_C

式中：  I_C                 电容电流，A。

               U               交流电压，取2000V。

X_C              电容容抗，Ω。

代入上式得到：

                                   2000

                  I_C  = 

2× 1.12  ×10^-7

        =  8.9  ×10^-5       (A)

     相当于每米的泄漏电流为0.089mA。

3.2  聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆电容电流估算

现在，按2000V，50Hz工频交流，电缆长度为1m，绝缘材料为聚氯乙烯，规格为227  IEC

53 （RVV）3*1.5 mm²  的多芯聚氯乙烯软电缆为例，计算电缆的电容充电电流(泄漏电流)。

其中，聚氯乙烯相对介电常数取6.0。  ^[2]

          绝缘层的外半径，1.5mm²  取1.49mm。

       绝缘层的内半径，1.5mm²  取0.79mm。

代入圆柱形电容器电容计算公式得到：

          2π×8.85×10^-12×6.0×1

C =

　　               　   Lu (1.49/0.79)

               =    5.256×10^-9     (F)

代入电容容抗计算公式得到：

                                    1

             X_C =

                           2π ×50× 5.256×10^-9

               =  6.06  ×10^-6    (Ω)

代入交流下的电容电流计算公式得到：

                                   2000

                  I_C  = 

2× 6.06  ×10^-6

         =  1.65  ×10^-4       (A)

相当于每米的泄漏电流为0.165mA。

3.3  聚化聚乙烯和合成橡胶复合材料为绝缘的软电缆电容电流估算

现在，按2000V，50Hz工频交流，电缆长度为1m，绝缘材料为CPE和SBR复合材料，规格为1.5mm²  的多芯橡套软电缆为例，计算电缆的电容充电电流。

  其中，CPE和SBR复合材料相对介电常数取4.8。  

          绝缘层的外半径，1.5mm²  取1.66mm。

       绝缘层的内半径，1.5mm²  取0.79mm。

代入圆柱形电容器电容计算公式得到：

          2π×8.85×10^-12×4.8×1

C =

　　               　   Lu (1.66/0.79)

               =    3.59×10^-10     (F)

代入电容容抗计算公式得到：

                                    1

             X_C =

                           2π ×50× 3.59×10^-10

               =  8.87  ×10^-6    (Ω)

代入交流下的电容电流计算公式得到：

                                   2000

                  I_C  = 

2× 8.87  ×10^-6

                     =  1.127  ×10^-6       (A)

   相当于每米的泄漏电流为0.1127mA。

4  电缆泄漏电流的测试和控制

经对橡套电缆实际试验，2000V工频交流耐压下，电缆每米的泄漏电流在0.092-0.10 mA之间，与理论上估算的泄漏电流基本接近，因此，我们可以利用理论计算的电容充电值，来设置电缆的泄漏电流阀流值。

电缆制造过程中，橡胶的混炼和绝缘厚度不是绝对均匀的，泄漏电流也不是绝对不变。确定合理的泄漏电流上限值，既能满足空调器的技术指标要求，又不因为局部泄漏电流稍大而判为不合格品。

实践证明，对245 IEC 57（YZW）橡套电缆成圈成品电缆测试其泄漏电流时，要预先按电缆实际长度计算其泄漏电流值。一般以每米不超过0.1mA为上限，测试长度不超过120米，比较合理。按照此原理，如果要测试一圈100米的成品电缆，一般用输出功率大于等于500瓦的耐压试验仪测试，2000V时，交流泄漏电流显示为9-10mA。如果成品电缆太长，由于电缆的不均匀性，泄漏电流值有一定的范围，显示的泄漏电流值各相之间会超过3mA，有时不能准确地检查出电缆的局部泄漏电流大的缺陷。因此，只有对成品电缆显示值的误差不超过空调企业给定的每根电源连接线泄漏电流3mA，才能检查出电缆局部泄漏电流过大的缺陷。

绝缘材料不同，泄漏电流上限值不同，可以根据其绝缘材料特点规定一个合适的阀流值，目的是要求电缆符合空调企业泄漏电流内控要求。

5  结束语

橡套软电缆用于空调器配套线，除了符合GB5013-1997标准要求外，还要符合各空调企业的内控要求，其它家电用配套电缆也有类似的要求。绝缘材料的不同，相对介电常数不同，泄漏电流值变化不大，都能符合家用电器泄漏电流控制要求。控制和测试泄漏电流是防止电缆绝缘加工过程中的不均匀性，排除电缆局部泄漏电流大的缺陷。

是呀，发一份附件形式的吧

谢谢分享