垂直敷設(shè)場合用五芯低壓電纜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

丁廣霞

(揚州曙光電纜股份有限公司，江蘇高郵225652)

0 引言

近年來為了用電安全，低壓配電中使用三相五線制電纜的越來越多。電纜生產(chǎn)企業(yè)對5芯電纜常采用4芯瓦形和1芯圓形結(jié)構(gòu)(如圖1)，此結(jié)構(gòu)減小了成品電纜外徑，節(jié)約大量的電纜填充材料和護層材料。由于電纜外徑減小，也可以減少敷設(shè)所占用的有限空間，深受客戶喜愛。可是部分用戶在垂直敷設(shè)5芯電纜(4芯瓦形和1芯圓形結(jié)構(gòu))時出現(xiàn)中間一根絕緣線芯相對于外圍絕緣線芯下滑現(xiàn)象，造成電纜報廢。中間絕緣線芯也可能由于自重力的存在造成接線端子與導(dǎo)體脫落，中間圓形線芯為接地線，接線端子與導(dǎo)體脫落后造成虛假接地，給用電安全帶來隱患。為解決上述問題，對垂直敷設(shè)場合用五芯低壓電纜結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。

1 設(shè)計理念

1.1 原因分析

電纜中間絕緣線芯下滑的主要原因是，電纜尺寸是在電纜標(biāo)稱尺寸情況下設(shè)計的，如導(dǎo)體截面、絕緣標(biāo)稱厚度，但是電纜實際生產(chǎn)為粗加工，生產(chǎn)出的導(dǎo)體往往不能正好達到設(shè)計尺寸;在電纜絕緣生產(chǎn)時，絕緣厚度一般大于標(biāo)稱厚度，從而造成瓦形中心空隙實際直徑大于中間絕緣線芯外徑，這樣中心絕緣線芯與周圍的絕緣線芯摩擦力很小，承受不了自重力，在垂直敷設(shè)時中間線芯下滑。

圖1 5芯電纜(4芯瓦形和1芯圓形結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)示意圖

垂直敷設(shè)的電纜采用Ω型鋼卡固定，Ω型鋼卡固定力集中在電纜護層，護層與瓦形絕緣線芯的摩擦力支持瓦形線芯的重量，再由于瓦形線芯成纜絞合后摩擦力很大，能夠承受自重，而中間的絕緣線芯與瓦形絕緣線芯不絞合，摩擦力很小，不能承受中間芯的自重，造成中間絕緣線芯下滑。

1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為解決上述問題，在不改變生產(chǎn)條件和電纜外徑的情況下，提出把電纜導(dǎo)體瓦形和圓形全部改為扇形(如圖2)，杜絕了由于電纜加工時造成的中心空隙大于中間絕緣線芯外徑的現(xiàn)象，擠包絕緣后5芯同層成纜，可以解決因中間線芯與其他線芯不絞合，摩擦力小，造成中心線芯下滑現(xiàn)象。優(yōu)化后的電纜結(jié)構(gòu)可以使用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)，電纜外徑變化不大。

圖2 5芯電纜(5芯扇形結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)示意圖

2 優(yōu)化后的電纜結(jié)構(gòu)計算

以YJV 0.6/1 kV 3×150+2×70為例，扇形導(dǎo)體數(shù)學(xué)模型圖見圖3，利用參考文獻［1］中的扇形導(dǎo)體計算方法和牛頓迭代法對優(yōu)化后的電纜結(jié)構(gòu)進行計算:

圖3 扇形導(dǎo)體數(shù)學(xué)模型圖

根據(jù)電纜相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求和電纜生產(chǎn)中的經(jīng)驗，確定已知參數(shù)如表1。

表1 扇形導(dǎo)體已知參數(shù)

根據(jù)參考文獻［1］中的計算方法，計算扇形導(dǎo)體的輪廓參數(shù)如表2。

表2 扇形導(dǎo)體的輪廓參數(shù)

3 結(jié)論

(1)在垂直敷設(shè)的條件下，經(jīng)優(yōu)化的5芯電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，5芯絕緣線芯同層成纜，無容易下滑的線芯，解決了接線端子與導(dǎo)體脫落后造成虛假接地的問題;

(2)優(yōu)化后的電纜扇型導(dǎo)體與瓦形導(dǎo)體相比銅絲緊壓變形小，銅材電阻率小，在電阻合格的情況下更有利于節(jié)約銅材;

(3)優(yōu)化后的電纜對于制作分支電纜更方便，作為分支電纜的主線也是很好的選擇。

［1］吳志宏.異型導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)學(xué)模型［J］.電線電纜，2001(3):17-21.