低壓電力電纜導(dǎo)體材料及結(jié)構(gòu)的分析

陳長江， 楊舒森

(河南久通電纜有限公司，河南周口466000)

0 引言

在低壓電力電纜導(dǎo)體設(shè)計中，對于標(biāo)稱截面50 mm2及以上的導(dǎo)體多采用異形緊壓結(jié)構(gòu)，即把絞合后的導(dǎo)體通過半圓形、扇形及瓦形孔型的壓輪緊壓。這樣，緊壓后減少了單線之間的空隙，提高了導(dǎo)體的緊壓系數(shù)。絕緣線芯經(jīng)成纜后，外徑較小、結(jié)構(gòu)緊密，從而減少了填充材料的用量，同時包帶、鎧裝和護(hù)套的用量也相應(yīng)減少。不過對于不同材質(zhì)的導(dǎo)體，其結(jié)構(gòu)也不能一概而論，本文就銅、鋁作為電力電纜導(dǎo)體時的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的對比

我們以規(guī)格為3×120+2×70的導(dǎo)體為例進(jìn)行說明。在很多電纜廠，這種電纜的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別為4瓦+1圓、3瓦+2圓及3扇+2圓，通過CAD繪出了這三種導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)圖，如圖1、圖2、圖3所示。從圖中可以看出:圖1這種結(jié)構(gòu)比較緊湊，成纜的外徑比較小，并且通過實(shí)際測量成纜外徑為30.5～32.4 mm;圖2導(dǎo)體的成纜外徑為32.0～35.5mm;圖3導(dǎo)體的成纜外徑為35.5～38.2 mm。圖1的成纜外徑比較小，這樣就可以減少材料的用量，從而節(jié)約成本。并且，在生產(chǎn)過程中，線芯不易“翻身”，成纜也比較簡單。

圖1 4瓦+1圓

圖2 3瓦+2圓

圖3 3扇+2圓

2 材料用量的對比

我們以交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電纜為例，對三種結(jié)構(gòu)電纜在實(shí)際生產(chǎn)中的材料用量進(jìn)行計算，結(jié)果見表1。

表1 材料用量

從表1可見，絕緣的用量是和導(dǎo)體截面的形狀有關(guān)的。通過實(shí)際檢測，我們發(fā)現(xiàn):同一標(biāo)稱截面下，形狀越是不規(guī)則，其絕緣用量相應(yīng)越大，但是成纜外徑變小又大大節(jié)省了隔離套、鋼帶及外護(hù)套的用量，通過成本核算，圖1這種結(jié)構(gòu)的材料用量是最少的。

3 緊壓后導(dǎo)體截面的對比

在導(dǎo)體生產(chǎn)時，為了減小單線之間的空隙，絞線要經(jīng)過緊壓，可是緊壓之后，單絲會出現(xiàn)不同程度的“硬化”現(xiàn)象，導(dǎo)致單絲電阻率變大。以120 mm2銅導(dǎo)體為例，通過多次取樣稱重，然后換算成導(dǎo)體的截面，在導(dǎo)體電阻滿足要求的情況下，試驗(yàn)結(jié)果:瓦形結(jié)構(gòu)的緊壓系數(shù)為0.88～0.90，截面為115.1～115.4 mm2;圓形結(jié)構(gòu)的緊壓系數(shù)為0.84～0.86，截面為114.7～115.0mm2;扇形結(jié)構(gòu)的緊壓系數(shù)為0.80～0.82，截面為112.8～113.4mm2。通過計算截面的對比可以看出，扇形導(dǎo)體單絲的“硬化”程度較低，這樣選擇扇形結(jié)構(gòu)，就能在一定程度上節(jié)省導(dǎo)體材料的用量。

4 導(dǎo)體材質(zhì)的對比

(1)銅導(dǎo)體

銅具有良好的延展性和較強(qiáng)的機(jī)械性能，在單絲緊壓時，即使變形程度很大，也不會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，所以我們可以在“犧牲”電阻率的情況下，選擇瓦形結(jié)構(gòu)，這樣其他材料的消耗就會減少，綜合來算的話也是劃算的，即圖1這種結(jié)構(gòu)是比較適合的。如果在3+2銅導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，中性線和地線的規(guī)格較小，如35 mm2及以下時，采用圖1這種結(jié)構(gòu)顯然不合理，35 mm2及以下時一般采用圓形結(jié)構(gòu)，這時應(yīng)采用圖2結(jié)構(gòu)。

(2)鋁導(dǎo)體

鋁的比重較輕，導(dǎo)電性能良好，耐腐蝕性好，塑性強(qiáng)，可是鋁的機(jī)械性能較差。在絞線時，如果緊壓系數(shù)高，導(dǎo)體就會出現(xiàn)毛刺、斷絲，甚至整體拉斷的現(xiàn)象;而如果緊壓系數(shù)低，對于瓦形結(jié)構(gòu)又容易出現(xiàn)內(nèi)外層單絲之間絞合不緊密等不良現(xiàn)象，影響導(dǎo)體的外觀，而對于圓形結(jié)構(gòu)，就達(dá)不到緊壓的效果，從而增加后面工序材料的消耗。所以如果是鋁導(dǎo)體電力電纜，選擇圖3的結(jié)構(gòu)是比較合理的。

5 結(jié)束語

導(dǎo)體的設(shè)計是電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。通過以上分析對比以及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，得出不同材質(zhì)的導(dǎo)體，在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的選擇上也是不一樣的。合理地選用，既有助于提高電力電纜的質(zhì)量，又可以減少電纜材料的消耗，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］GB/T 3956—2008 電纜的導(dǎo)體［S］.

［2］王衛(wèi)東.電線電纜生產(chǎn)工藝［M］.河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校出版社，2009.