PVDF热缩管耐电压和壁厚是什么关系？

　　耐电压和壁厚之间的关系通常会简化成一个公式：击穿电压=击穿强度×壁厚。该公式对于理想的平板试样来说是成立的，但是热缩管是一种空心、收缩、贴合基材的管状绝缘件，它的实际耐压还会受到电场分布、气隙、杂质、温度、湿度以及安装状况的影响。壁厚增大可以提高理论击穿电压，但是也会产生热量累积、偏心、收缩难以及柔韧度降低等现象。理解这样的关系，并不是单单依靠一道乘法就可以得到答案的。

　　PVDF热缩管：具有很高的击穿强度和壁厚的关系

　　PVDF热缩管的击穿强度一般大于等于30kV/mm，绝缘耐压试验电压为2500V、持续时间为60秒且无击穿现象，其体积电阻率为10¹⁴Ω·cm左右。按照理论推算，在壁厚为0.3mm的时候，击穿电压大约是9kV;在壁厚为0.8mm的时候，击穿电压约为24kV。由此可以得出结论，在相同的材料条件下，壁厚增大确实能够提高耐压极限。但是这是一份标准试样的无缺陷、无气隙、干燥条件下得到的数据，并不是安装之后有效的耐压试验结果。在实际管段中，由于管口处电场集中、管道内壁和基材之间存在很小的气隙、表面污染以及机械应力等因素的影响，所以局部场强会升高，击穿也会提前出现。壁厚越大，热量就越不容易散发出去，在局部地方就会出现过热的情况，从而加快了材料的老化速度，也使得它的使用寿命变短。所以PVDF热缩管的耐压和壁厚之间存在正相关关系，但是并不是简单的线性关系，也不是壁厚越大就越安全。

　　氟橡胶热缩套管：低击穿强度和弹性贴合的补偿

　　氟橡胶热缩套管的击穿强度约为7.9kV/mm，体积电阻率为同量级，在10¹⁴ Ω·cm左右。在相同的壁厚的情况下，它的理论耐压比PVDF热缩管低。但是氟橡胶热缩套管具有很好的弹性和收缩性，在收缩之后管壁会紧紧地贴合在基材上，界面空腔很少。空气中击穿电压远远小于固体绝缘材料，在空腔数量越多的情况下，局部放电开始电压就越大。在潮湿的环境下，紧密接触可以降低水汽停留在夹层里的概率。因此，氟橡胶热缩套管尽管在材料击穿强度上没有优势，但是凭借其良好的密封性和弹性的特点来弥补部分耐压损失也是可行的。壁厚的选择要根据电压等级以及机械应力来决定：薄壁比较柔软，适用于低电压、精密电线电缆;厚壁机械强度大，在振动、摩擦等地方使用效果好，但是加热时间要长一些，防止内外层收缩不一致。

　　花纹热缩管：局部减薄会降低耐压能力

　　花纹热缩管表面有油墨印刷或者激光雕刻的纹路，花纹层本身并不具有绝缘的功能。油墨层的介电常数和基材不一样，在高压的情况下可能会产生电场畸变。激光雕刻出的凹槽使得局部壁厚变小，击穿路径也短了，所以它的实际耐压比同规格的光滑钢管要低一些。即使加大整个壁厚，在凹槽部位局部薄壁仍然会成为薄弱环节。花纹热缩管在需要耐压的情况下使用时，应该尽量避开高电场区域，在低电场段或者用无花纹段来承担主要绝缘。壁厚增大并不能完全弥补花纹凹槽所造成的损失，因为击穿总是从最薄、电场最集中处开始。在选择的时候，首先要确定基材击穿强度的数据，然后对花纹区域能否接受进行评价。

　　双壁热缩管：外层壁厚和内层胶密封的配合

　　双壁热缩管是由外层绝缘管壁以及内层热熔胶构成的一种产品。外层壁厚可以提供介电强度，内层胶在加热的时候会熔化并流出来填满空隙、排出空气。空气击穿强度大约为3kV/mm，远远小于固体绝缘。如果内层胶没有填满的话，在空腔的地方电场会变得非常集中，从而导致局部放电的发生，并且起始电压也会大幅度地下降。壁厚增大可以提高外层抗压能力上限，但是内部橡胶要得到足够的热能才会开始流动。如果加热不够的话，外层就会被压缩了，但是胶层没有完全填满，所以还会留有一些空隙。双壁热缩管的耐压是由外层壁厚以及内层密封完整性共同决定的，并非简单的两者的相加。安装完毕之后可以将管段切成两半来查看胶层是否连续，这样比单纯看壁厚更有意义。

　　氟橡胶热缩管：宽温域下壁厚和耐压修正

　　氟橡胶热缩管可以连续使用的最高和最低温度分别是零下六十五摄氏度到二百摄氏度。击穿强度和氟橡胶热缩套管差不多，但是厚壁管在高温下老化更深、表面裂纹更隐蔽。当温度上升的时候，分子链的运动会更加剧烈，载流子的迁移率也会提高，击穿强度一般会降低。一些含有氟的材料，在200℃下承受的压力要比常温下降低大约两成。所以高温工况不能直接套用常温击穿强度乘以壁厚的方法来计算，要按照温度降低的情况来进行计算。壁厚加大可以提高机械防护、耐压余量等，但是厚壁收缩之后硬度会升高，弯折半径变大，低温脆性的风险也会增加。在选择的时候按照最高的工作温度进行修正之后再加上一个安全系数。

　　线缆标识：标识层不能增加耐压

　　线缆标识不能增加额外的介电强度，标识层非常薄，没有单独进行介电强度测试的意义。耐压是由基材来决定的。油墨印刷的标识表面比较粗糙，潮湿空气以及灰尘很容易粘附在上面，从而导致表面绝缘电阻降低。激光打标形成的凹槽使得局部壁厚变小，电场畸变。线缆标识在需要耐压的情况下使用时，标识部分要避开高电压区，基材壁厚的选择依据是绝缘的要求。标识工艺不能降低局部壁厚，也不能因油墨开裂、翘起而使基材显露出来。安装之后要检查字符的完整性以及表面的状态，这是判断标识段是否会对绝缘造成影响的一种比较简单的方法。

　　理论公式和实际耐压之间的差别

　　击穿电压大约等于击穿强度乘以壁厚，该公式成立的前提是电场均匀、材料无缺陷、无气隙、电极和试样充分接触。热缩管安装完毕之后，电场分布是不均一的。管口边缘处的电场比较集中，在该区域内的场强要比整个管口处的平均场强大很多倍。管壁和基材之间存在的气隙、管材内部存在的杂质及微孔、偏心所导致的薄侧等都会使实际击穿电压小于理论值。在交流电压的情况下，频率会对介质损耗以及局部放电产生影响;在直流电压的作用下，空间电荷的累积可能会使电场分布发生变化。在潮湿环境里，表面形成了水膜，从而形成了一个泄露通道，沿面放电会比贯穿击穿更早发生。机械应力作用下，环境应力开裂使得绝缘层在远远低于击穿强度的电压之下发生破坏。所以壁厚只是一道耐压的条件而已，并不是全部。

　　壁厚增大所付出的成本

　　壁厚增大可以提高理论击穿电压，但是也会产生一些副作用。第一，加热时间变长了，热量由外表向里面传递要花更多的时间，在热风吹过来的时候，外面已经收缩了，但是里面的还没有收缩，所以管壁内部就会产生应力。第二，冷却之后硬度提高、柔韧性降低，在弯曲的时候很容易在管口或者应力集中处产生裂纹。第三，偏心概率增大，在厚壁管挤出、扩张的时候容易产生壁厚不均，薄侧成为击穿起点。第四、占用的空间更大，弯曲半径也变大了，在密布的线束以及狭窄的空间里安装起来十分困难。第五、由于成本提高，所用材料的数量以及加工难度都会增大。所以壁厚的选择要根据耐压、机械保护、柔韧性以及安装空间来权衡。薄壁适用于低压力、高精度、空间狭小的情况;厚壁材料适用于高压、振动、摩擦或者需要进一步机械防护的地方。

　　温度、频率和湿度对于耐压的作用

　　随着温度的上升，击穿电压也会降低。在长时间工作的温度接近于材料极限的情况下，壁厚要增大或者电压要降低。频率提高、介质损耗增大、局部过热加重，长时间运行会加快设备的老化。湿度对于表面绝缘的影响很明显，水膜以及污染物使得沿面放电电压下降。如果没有对管口进行密封处理，那么水就会进入到界面中去，在空腔的地方由于电场比较集中，所以就有可能出现局部放电的情况，并且起始电压也会随之降低。在安装的时候要保证基材干燥、管口收拢、界面没有空腔，比单纯的加大壁厚可以更好的提高在潮湿环境下耐压可靠性的能力。

　　选择型号的过程是怎样的呢?从电压开始一直到壁厚

　　第一步骤是确定工作的电压以及电压的形式，对于交流电还需要注意其频率。第二步是计算出所需要的击穿强度余量，通常情况下实际工作的电压不会超过标称击穿电压的一半到三分之二，在高压场合下余量更大一些。第三步是查询管材的击穿强度的数据，并且要分清材料数据、试样数据以及产品的数据。第四步是按照工作温度进行修正，在高温下击穿强度会降低。第五步是评价湿度环境，在潮湿的地方要使用密封结构或者低吸水性的材料。第六步是检验安装情况，要求管材全部收缩、没有空心、没有裂缝、管口收拢。第七步是做耐压检验，在规定的条件下对实际安装的样品进行检验，并不能依靠标称值。缺少击穿强度的数据、没有对温度进行校正、也没有对安装情况进行检查，就无法将热缩管应用于绝缘场合。

　　PVDF热缩管：壁厚的选择实际建议

　　PVDF热缩管的壁厚选择要根据工作电压、过电压类别来确定，并查阅击穿强度的数据，在留出一定的安全系数之后进行选择。壁厚为0.3mm，在低压、精密线束以及空间有限的情况下使用较为合适;壁厚为0.8mm，在高压、机械应力大的情况下或者需要加强保护的情况下使用。但是厚壁管加热速度要慢一些，在一端慢慢推进到另一端，不能有气隙或者局部过热的情况发生。当温度大于等于150℃的时候，击穿强度会降低，此时就需要把额定值降低或者加大壁厚。在潮湿环境里，端部需要密封起来，以免水沿着界面渗入。安装完毕之后要对设备进行绝缘电阻的检测，在需要的情况下还要做耐压试验。壁厚增大并不是唯一的办法，改进密封性以及排除空腔也非常重要。

　　氟橡胶热缩套管：壁厚和耐压之间的关系

　　氟橡胶热缩套管在高压场合下，当电压不高的情况下又要求有良好的弹性和抗腐蚀性时，则可以选择较薄一些的产品;当电压高或者机械应力大的时候，选择厚壁。厚壁钢管加热时要慢慢进行，并且是从一端到另一端，不能有气隙。末端收缩，减小电场聚集程度。耐压试验可以检验出实际安装的效果。氟橡胶的弹性贴合能够弥补部分击穿强度不够的问题，但是不能代替足够的壁厚。在选择的时候要先看电压，然后再看温度、化学介质以及安装空间和弯曲半径。

　　花纹热缩管：标识和绝缘的功能划分

　　在对产品进行标识的时候，使用热缩管可以增加壁厚来提高耐磨性，但是花纹凹槽仍然有可能成为击穿点。在高压环境里，花纹部分要与接头高电场区保持一定的距离。如果不做标识的话，可以选择薄壁标识管、外加厚壁绝缘管的方式，由绝缘管来承受耐压。花纹层不能代替绝缘，壁厚增大也不能完全消除凹槽处的局部减薄。安装的时候要均匀加热，防止油墨扩散、凹槽裂纹扩展等现象的发生。

　　双壁热缩管：密封性比壁厚重要

　　双壁热缩管的耐压和壁厚的关系要根据内层胶来确定。外层用的是较厚的材料来保证其介电强度，而内部则使用了橡胶来排出其中的空气。如果内层胶连续，则实际耐压接近于外层理论值;如果有空腔的话，耐压会大幅度降低。安装完毕之后可以切断观察胶层的情况，或者做浸水加压试验。壁厚的选择要考虑到外层绝缘以及内层胶流动的问题，并不是单纯的把总的壁厚选出来就可以的。

　　氟橡胶热缩管在高温高压下需要进行哪些方面的检查?

　　氟橡胶热缩管壁厚增大可以提高耐压能力，但是高温下容易加速老化，厚壁表面裂纹也更加不易被发现。要经常查看外表有没有粉化、褪色或者开裂的现象，还要注意看看管口是不是已经收拢了。在高压环境之下，最好使用真实的样品来进行耐压试验，并不能仅仅依靠标称来判断。当管材变得坚硬、回弹降低时，即使绝缘暂时合格也应该考虑更换。

　　线缆标识：耐压系统的标识管理工作

　　在高压系统的线缆标识中，标识层不可以替代绝缘。壁厚的选择要根据基材的耐压来定。标识段表面要保持干净、干燥。如果标识不清或者出现破损的情况，则需要进行更换或者补标。标识的位置要避开高电压电场的地方，并且降低表面放电的风险。在维护的时候要把标识清晰度也作为检查内容来对待，保证信息可以阅读。

　　综合分析可知：壁厚和耐压之间的真实关系

　　壁厚和耐压之间是正相关的，但是并不是线性的关系，并且壁厚越大并不一定越好。理论上的击穿电压就是击穿强度乘以壁厚，但是实际情况中的耐压受到电场分布、气隙、杂质、温度、湿度、频率以及安装缺陷的影响。薄壁适用于低压力、高精度、空间狭小的情况;厚壁材料适用于高压、机械应力大等地方。PVDF热缩管的击穿强度比较高，但是要进行密封以及均匀加热。氟橡胶热缩套管和氟橡胶热缩管具有很好的弹性和较低的耐压能力，但是它们的贴合性非常好。双壁热缩管依靠胶层来密封，花纹热缩管以及线缆标识都不起主要的绝缘作用。在选择的时候首先要确定好电压、温度、湿度以及机械应力等参数，在此基础上查找相关数据，并留出一定的安全裕度，在此之后经过安装检验和耐压试验来验证。了解壁厚和耐压之间的关系，才能使热缩管在绝缘防护上起到可靠的保护作用。