IEC 62893-1 电缆的额定电压和温度等级
标准依据：IEC 62893-1:2017+AMD1:2020，Edition 1.1
适用范围：额定电压 0,6/1 kV AC 或 1 500 V DC 及以下、用于电动汽车（EV）供电的挤包绝缘与护套充电电缆
1. 为什么额定电压与温度等级是"第一性"要求？
IEC 62893-1 把电缆的额定电压和温度等级放在通用要求的核心位置，原因很直接：
- 电压等级决定了绝缘厚度、耐压试验和长期电场应力设计；
- 温度等级决定了材料选型（EVI-1 / EVI-2 / EVM-1 / EVM-2 / EVM-3）和老化、低温、热油等全寿命验证；
- 一旦这两项基础参数被误判，后续所有型式试验（T）、抽样试验（S）和例行试验（R）都会失去意义。
标准原文要点：导体最高温度 90 °C；AC 额定电压以
U0/U成对表示；DC 系统最大永久运行电压见 Table 1。
2. 额定电压体系：U0/U 与最大永久运行电压
2.1 基本定义
在 IEC 62893-1 中，电缆额定电压以成对值 U0/U 表示：
- U0：任一绝缘导体与"地"（金属护套或周围介质）之间的有效值（r.m.s.）电压；
- U：多芯电缆中任意两相导体之间的有效值（r.m.s.）电压。
在交流系统中，电缆的额定电压不得低于其所接入系统的标称电压，且 U0 和 U 两个值都必须同时满足。
2.2 额定电压与最大永久运行电压对照
IEC 62893-1 Table 1 给出了三种额定电压等级下的最大允许系统电压，如下表：
| 电缆额定电压 U0/U | 单相对地 AC (U0 max) | 相间 AC (U max) | 直流对地 DC (U0 max) | 直流极间 DC (U max) | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|---|
| 300/500 V | 320 V | 550 V | 410 V | 820 V | Mode 1 普通用途交流充电 |
| 450/750 V | 480 V | 825 V | 620 V | 1 240 V | Mode 1–3 交流充电 |
| 0,6/1 kV | 0,7 kV | 1,2 kV | 0,9 kV | 1,8 kV | Mode 4 直流快充（Part 4 特殊规范） |
关键提示：标准明确指出，300/500 V 普通用途电缆仅允许用于 IEC 61851-1 的 Mode 1；Mode 4 直流快充需要遵循未来的 IEC 62893-4（特殊规范）以及 IEC 62893-1 的通用基础要求。
2.3 额定电压选择逻辑图
3. 温度等级：从导体到材料验证
3.1 导体最高温度
IEC 62893-1 在 Scope 中明确：
Maximum conductor temperature for the cables in this part of IEC 62893 is 90 °C。
这是所有 EV 充电电缆的通用上限。它直接决定了：
- 绝缘材料必须能承受 90 °C 的持续导体发热；
- 护套材料必须能承受由导体发热、环境温度和日照叠加带来的热负荷；
- 载流量计算必须以 90 °C 为基准，而非普通 450/750 V 软电缆的 70 °C。
3.2 材料温度等级与型式试验对应表
| 材料 | 类型 | 热老化温度 | 热定形 / 热延伸 | 低温弯折 | 热油/耐水 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| EVI-1 | 绝缘 | 135 °C / 7×24 h | 120 °C 压痕 | −40 °C | 80 °C 耐水 | 控制/辅助芯绝缘 |
| EVI-2 | 绝缘 | 135 °C / 7×24 h | 200 °C 热延伸 | −40 °C | 80 °C 耐水 | 动力芯绝缘（强制） |
| EVM-1 | 护套 | 110 °C / 7×24 h | 100 °C 压痕 | −40 °C | 80 °C 耐水/耐油 | 普通护套 |
| EVM-2 | 护套 | 130 °C / 7×24 h | 250 °C 热延伸 | −40 °C | 70 °C 耐水 | 高温护套 |
| EVM-3 | 护套 | 100 °C / 7×24 h | 100 °C 压痕 | −35 °C | 70 °C 耐水 | 耐油护套 |
注：表中温度均为型式试验（T）条件，不是使用环境温度。实际敷设环境温度应结合载流量修正系数另行计算。
3.3 温度等级全景图
4. 与额定电压/温度相关的型式试验速查
| 试验项目 | 参考条款 | 关键参数 | 合格判据 |
|---|---|---|---|
| 导体电阻 | IEC 60228 | 20 °C | 符合 IEC 60228 Class 5 |
| 绝缘耐压 | Table 4 Ref. 3 | 5 m 水浸，20±5 °C，5 min | 无击穿 |
| 成品电缆耐压 | Table 4 Ref. 2 | 10 m 水浸，20±5 °C，5 min | 无击穿 |
| 绝缘电阻 | Table 4 Ref. 4 | 热水 2 h | 按特殊规范 |
| 热老化 | Table 2 / Table 3 | 见 3.2 | 拉伸/断裂伸长变化 ≤ ±30 % |
| 低温弯折 | 60811-504 | −40 °C | 无裂纹 |
| 热油浸泡 | 60811-404 | 100 °C / 7×24 h | 拉伸/断裂伸长符合 Table 3 |
| 兼容性试验 | Annex A | 100 °C / 7 d | 绝缘与护套变化 ≤ ±30 % |
5. 典型失效模式与合规设计建议
5.1 额定电压相关失效
| 失效模式 | 触发原因 | 标准条款 | 预防措施 |
|---|---|---|---|
| 绝缘击穿 | 误将 300/500 V 电缆用于 620 V DC 回路 | 5 + Table 1 | 按 DC 极间最大电压选型，Mode 4 必须选 0,6/1 kV |
| 电树化/局部放电 | 绝缘厚度不足或杂质 | 8.3.3 | 按特殊规范表控制壁厚，每点可薄 ≤ 0,1 mm + 10 % |
| 长期直流电阻下降 | 绝缘材料在 DC 电场下离子迁移 | Table 4 Ref. 5 | 执行 IEC 62893-2 5.1.1 长期直流绝缘电阻试验 |
| 耐压试验失效 | 水浸时间不足或水温超标 | Table 4 Ref. 2/3 | 10 m / 5 m 样品，水浸 ≥1 h，水温 20±5 °C |
5.2 温度相关失效
| 失效模式 | 触发原因 | 标准条款 | 预防措施 |
|---|---|---|---|
| 高温开裂/硬化 | 材料耐温等级低于 90 °C 导体 | Scope + Table 2/3 | 动力芯强制 EVI-2，护套按工况选 EVM-2 |
| 低温脆断 | 护套/绝缘在 −40 °C 失去弹性 | Table 2/3 | 选用通过 60811-504/505 低温试验的材料 |
| 热油溶胀开裂 | 车库/充电桩油污环境 | Table 3 Ref. 1.3 | 选用 EVM-1/EVM-3 并通过矿物油浸泡试验 |
| 护套热变形 | 高温下受压力或弯曲 | 60811-508 / 507 | 热延伸/压痕试验合格后方可定型 |
| 材料相容性劣化 | 填料与绝缘/护套发生化学反应 | 8.4.1 + Annex A | 使用兼容性试验验证填料配伍 |
6. 快速结论清单
- ✅ 交流系统用
U0/U成对额定电压，U0 和 U 必须同时满足系统标称电压； - ✅ 直流系统选型看 Table 1 的 DC 列，Mode 4 快充建议 0,6/1 kV（极间 1,8 kV DC）；
- ✅ 导体最高温度 90 °C，动力芯绝缘强制 EVI-2；
- ✅ 所有材料必须通过 135 °C（绝缘）/ 110–130 °C（护套） 热老化和 −40 °C 低温验证；
- ✅ Mode 4 直流快充的完整特殊要求还需跟踪 IEC 62893-4（under consideration）。
关键事实
IEC 62893-1 Ed 1.0 (2017) 最初仅覆盖 AC 充电电缆（≤450/750V）；AMD1:2020 新增 DC 充电电缆要求（≤1500V）并补充 EVI-2 绝缘增强、EVM-3（TPE/TPU）护套及低温性能试验。（Clause 1, Scope）
额定电压体系以 U0/U 成对表示：U0 是任一绝缘导体与"地"之间电压有效值，U 是多芯电缆任意两相导体之间电压有效值，选型时两者必须同时满足系统标称电压。（Clause 5, Table 1）
导体最高温度 90°C 是所有 EV 充电电缆的通用上限，直接决定绝缘/护套材料选型、载流量计算和老化验证基准。动力芯绝缘强制使用 EVI-2（200°C 热延伸），护套按工况选 EVM-1/EVM-2/EVM-3。（Clause 1 / Scope, Clause 8.3, Table 2, Table 3）
AC 电压等级分为两档：300/500V 普通电缆（仅限 Mode 1）和 450/750V 电缆（Mode 1~3）。DC 系统单独使用 0.6/1kV（极间 1.8kV），对应 Mode 4 直流快充。（Clause 1, Table 1）
所有材料必须通过兼容性试验（Annex A）：100°C / 7 天，绝缘与护套拉伸强度和断裂伸长率变化均 ≤±30%。低温弯折试验要求 −40°C 无裂纹，EVM-3 为 −35°C。（Table 2, Table 3, Annex A）
常见问题
Q1: U0/U 中的 U0 和 U 分别代表什么？两者必须同时满足吗？
A: U0 是绝缘导体对"地"（金属护套或周围介质）电压有效值，U 是相间电压有效值。选型时 U0 和 U 必须同时满足系统标称电压——仅满足其中一个是不够的。例如，标称 400V 三相系统需选 U0/U ≥ 300/500V，而非仅看 U=400V。
Q2: 为什么 300/500V 电缆不能用于 Mode 2 或 Mode 3？
A: IEC 62893-1 Clause 1 明确规定 300/500V 普通电缆仅允许用于 Mode 1。Mode 2/3 充电电流可达 32A/63A，电压可达三相 400V，300/500V 电缆在绝缘厚度和耐压等级上均不足以保证安全。这是硬性合规边界，认证测试中会被直接判定为不合格。
Q3: 90°C 是环境温度还是导体温度？100°C 油温试验又是什么？
A: 90°C 是导体最高运行温度（Scope 中明确规定），环境温度通常按 30°C 计算。100°C 油温/耐水试验（兼容性试验 Annex A：100°C / 7 d）是材料相容性验证条件，不是运行环境温度——它模拟电缆在高温油污环境下的长期耐受能力。
Q4: EVI-1 和 EVI-2 绝缘材料有什么区别？可以混用吗？
A: EVI-1 用于控制/辅助芯（压痕试验 120°C），EVI-2 用于动力芯（强制要求，热延伸试验 200°C）。EVI-2 的耐热和机械性能要求更高。动力芯绝对不能以 EVI-1 替代 EVI-2——这会导致热老化加速和绝缘失效。
Q5: DC 系统的额定电压如何确定？0.6/1kV 电缆的 DC 极间 1.8kV 是什么含义？
A: 查阅 Table 1 的 DC 列。0.6/1kV 电缆的 DC 极间最大永久运行电压为 1.8 kV，DC 对地最大 0.9 kV。这意味着 Mode 4 直流快充（典型电压 400V~1500V DC）必须选用 0.6/1kV 等级。将 450/750V 电缆用于 ≥620V DC 系统会导致绝缘击穿。
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参考文献
- IEC 62893-1:2017+AMD1:2020 CSV — Charging cables for electric vehicles for rated voltages up to and including 0,6/1 kV — Part 1: General requirements (Clause 1—Scope; Clause 5—Rated voltage, Table 1; Clause 8.3—Insulation, Table 2, Table 3; Annex A—Compatibility test)
- IEC 62893-2:2017 — Charging cables for electric vehicles — Part 2: Test methods (Clause 5.1.1—Long-term DC insulation resistance; thermal aging, low-temperature, oil immersion test procedures)
- IEC 61851-1 — Electric vehicle conductive charging system — Part 1: General requirements (Mode 1~4 definitions and electrical interface requirements)
- IEC 60228 — Conductors of insulated cables (Class 5 flexible copper conductor resistance requirements at 20°C)
- IEC 60811-504 / 505 — Electric and optical fibre cables — Test methods for non-metallic materials — Part 504/505: Low-temperature bending and impact tests for insulating and sheathing compounds