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电线电缆综合知识  

2009-04-22 09:08:03|  分类: 电线电缆 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电线电缆综合知识 - 国标线缆 - 老丁的博客(辐照交联)

 1836年世界上制造出第一根低电压的电力用电线(铜线外用橡皮带包绕)以来,随着人类文明的发展,电线电缆已经发展成为用途广泛、品种繁多、门类齐全的一大产品类别。 

电线电缆是用来传输电力、传输信息和实现电磁能转换的一大类电工产品。

电线和电缆并无严格的区分。一般将无绝缘的裸电线,或虽有绝缘但结构比较简单、直径比较细小、芯数少,性能要求不高的产品称为电线。电缆,一般是线芯绝缘后,多根绝缘线芯成缆带有屏蔽或无屏蔽护套的产品,电缆的性能要求项目较多、较高,如射频电缆虽然往往是单根,不是多芯,但是它性能要求高,确称为电缆。

第一节 电线电缆在社会生活中的作用

在现代社会生活中,凡是有人生活的地方;凡是有生产、交通及一切经济活动的场所;不论是天上、地下、水中等一切需要探索、开发或任何一项科技创新的研究,都离不开电及电磁波的应用和传输。电和电磁波的产生、应用和传输,都离不开电线电缆作为连接和传输的基本部件或绕组材料。因此,电线电缆作为电力系统的传输媒体,犹如人体的血管;电线电缆在信息系统的作用,犹如人体的神经;在电机、仪表绕组(线圈)用的电磁线,比作为人体的心脏的重要部件。

二十世纪九十年代中期,一位未来学专家曾预言:“二十一世纪将是线(电线电缆)的世界”。由此,可以看出和说明电线电缆在现代社会发展中的重要作用。

1、电线电缆是量大面广、用途遍及所有领域的电工产品。

电线电缆已广泛应用于一切社会活动、经济体系运转中所使用的设施、装备器村和电力或信息传输系统中;电线电缆已深入到每一个家庭和人们日常生活中。事实上,一切工业生产。交通运输、科学研究、军事装备、建筑设施、现代农业以及社会生活的方方面面都与电线电缆产品息息相关。

2、电线电缆是一切用电设备和场所,必须的产品。

人体离不开血管的供血,离不开神经的传导。现代经济活动一刻也离不开电线电缆的“供血”——电力输送,电线电缆的信号传导——信息传输。

城市和乡村的供电;电话、电视的稳定有效畅通;计算机互联网的应用;汽车、火车、飞机甚或人造卫星、宇宙飞船等一切都必须使用到各种不同性能和结构的电线电缆。

3、电线电缆产品安全可靠运行的重要性

电线电缆的广泛使用,电线电缆的必不可少,电线电缆犹如人体的血管和神经。人体主要血管和神经的瘫痪,就会使人死亡。电线电缆的不可靠、不安全,一旦出问题,就会使经济活动瘫痪,给国家和人民生命财产带来巨大损失。这一切都说明了电线电缆安全可靠运行的重要性。加之电线电缆产品一般是不能维修,只能更换,因此,电线电缆的长期安全可靠运行特别重要。

第二节 电线电缆产品的分类

电线电缆的产品的品种非常繁多,目前已有1000多个品种、20000多个规格。为了组织生产和用户的合理正确地选用,以及在科学研究、开发和安装敷设使用、运行维修中,比较全面地区分某一类产品的共性要求及个别产品的特性,必须对电线电缆进行科学合理分类。

一、电线电缆产品的应用领域

电线电缆的应用,主要可归纳为三大应用领域。

1、电力系统

电力系统中应用的电线电缆产品,主要包括架空输电线用裸电线、汇流排(母线)、电力电缆以及电气装备用的电气装备用电线电缆。

2,信息传输系统

使用于信息传输系统的电线电缆,有电话电缆、有线电视电缆、数据传输电缆、移动无线通信系统用的射频电缆和各种电子线缆等。近年来,光纤光缆在信息传输网中的比重迅速增大,成为信息传输线路的主要传输媒介。

3,电工装备、电器仪表内部用电线电缆

在电力和信息二大系统中,从系统的起点(如发电机、信号发射机),经过系统的各个节点(如变压器、程控交换机)到用户终端(如家用电器、电话、电视、电脑),所有这些装备都使用大量的电线电缆。

这些电线电缆按功能,分为:一类是将电能转换为磁能或将磁能转换为电能的载体——电磁线(绕组线);另一类,作为装置中元器件的连接线,起着传输电能或传输信号的作用。

二,电线电缆产品的分类方法

1,产品分类的层次

产品以大类区分。大类是从产品的应用领域出发,兼顾产品生产工艺的学科相近性、专用性等因素。这样有利于相近应用领域产品的开发和设备配置,有利于用户的合理选用和用户的划分、方便生产管理以及针对性地开展工艺研究、新材料和新设备的应用研究。

大类以下依次分为小类、系列、品种、规格等层次。

小类仍以产品使用领域的相近性为主,但是小类的划分不像大类划分明确;系列是指用途、结构、材料基本相同或相似的产品,往往归列于同一产品标准或分标准中;同系列产品,属于结构延伸性的较多,相互替代使用的可能性较大。

品种是产品的基点,一个品种有一个名称、一个型号,相互对应。

规格则是指某一个品种中结构尺寸大小或结构组成多少的变化,如数字传输电缆的导体结构、绝缘线芯的对数或组数等。

2,电线电缆产品的五个大类

电线电缆产品可以分为五个大类:

2. 1)裸电线和裸导体制品

这类产品都是无绝缘层的导体,如架空输、配电线路用的架空导线,以及铜、铝汇流排(母线)和特种导电制品。

2. 2)电力电缆

电力电缆是供电系统从超高压到低压(220V)各电压等级的输电、变电、配电和供电线路使用。它是强电流(几十到几百安倍)、高电压(从220V到高压、超高压——500KV以上)。

2. 3)电气装备用电线电缆

这是一类进入用户终端用电线路用的一大类产品,是品种、规格最为繁多的产品,大约占电线电缆总数的60%左右。这类产品的柔软性、耐温性、耐气候性以及抗电磁干扰的屏蔽性等是其主要要求。

2. 4)通信电缆、光缆和电子线缆

随着信息传输的数字化、高速化和广域化,网络化和宽带化,使信息传输系统用的通信电缆、光缆和电子线缆得到超速发展,对这类线缆的要求越来越高:要求衰减更小、屏蔽性能更高、结构尺寸小而均匀一致性好等等。

2. 5)电磁线(绕组线)

这类线应用于各种电机、电器、仪表、变压器以及电极磁场发生器中的绕组线圈用。

三,电线电缆的产品型号

由于产品名称的表达很长、麻烦,因此制定了型号来简便表达;几乎所有的工业产品都是采用这种方式。产品型号实质上就是产品品种的代号。一个品种有一个产品名称和一个型号,一一对应。

我国的电线电缆产品型号编制方法是1959年确定的,型号组成与顺序如下:

类别、用途 导体  绝缘  内护层  结构特征  外护层或派生 —— 使用特征 

 
1
       2      3      4        5         6                7

15项目和第7项以汉语拼音字母大写表示,每一项可以是12个字母;第6项一般以阿拉伯数字表示。

型号编制中,省略原则是非常重要的,特别是量大面广的常用品种,否则89个汉语拼音连在一起很难记忆和应用,失去了制定型号方便使用的目的。省略原则制定出来的型号应具有单一性和不混淆性。省略主要体现在第12两项,电线电缆以铜导体为主,故一般铜导体不表明;对裸电线和裸导体制品、电力电缆、电磁线(绕组线),这三大类产品一般不表明大类代号。

第三节,电线电缆产品制造工艺特点

电线电缆的制造与大多数机电产品的生产方式是完全不同的。机电产品通常采用将另件装配成部件、多个部件再装配成单台产品,产品以台数或件数计量。电线电缆是以长度为基本计量单位。所有电线电缆都是从导体加工开始,在导体的外围一层一层地加上绝缘、屏蔽、、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂,叠加的层次就越多。电线电缆产品的制造,具有其特有的工艺特点。

一,大长度连续叠加组合生产方式

大长度连续叠加组合生产方式,对电线电缆生产的影响是全局性和控制性的,这涉及和影响到:

1,生产工艺流程和设备布置

生产车间的各种设备必须按产品要求的工艺流程合理排放,使各阶段的半成品,顺次流转。设备配置要考虑生产效率不同而进行生产能力的平衡,有的设备可能必须配置两台或多台,才能使生产线的生产能力得以平衡。从而设备的合理选配组合和生产场地的布置,必须根据产品和生产量来平衡综合考虑。

2,生产组织管理

生产组织管理必须科学合理、周密准确、严格细致,操作者必须一丝不苟地按工艺要求执行,任何一个环节出现问题,都会影响工艺流程的通畅,影响产品的质量和交货。特别是多芯电缆,某一个线对或基本单元长度短了,或者质量出现问题,则整根电缆就会长度不够,造成报废。反之,如果某个单元长度过长,则必须锯去造成浪费。

3,质量管理

大长度连续叠加组合的生产方式,使生产过程中任何一个环节、瞬时发生一点问题,就会影响整根电缆质量。质量缺陷越是发生在内层,而且没有及时发现终止生产,那么造成的损失就越大。因为电线电缆的生产不同于组装式的产品,可以拆开重装及更换另件;电线电缆的任一部件或工艺过程的质量问题,对这根电缆几乎是无法挽回和弥补的。事后的处理都是十分消极的,不是锯短就是降级处理。它无法拆开重装。

电线电缆的质量管理,必须贯串整个生产过程。质量管理检查部门要对整个生产过程巡回检查、操作人自检、上下工序互检,这是保证产品质量,提高企业经济效益的重要保证和手段。

二,生产工艺门类多、物料流量大

电线电缆制造涉及的工艺门类广泛,从有色金属的熔炼和压力加工,到塑料、橡胶、油漆等化工技术;纤维材料的绕包、编织等的纺织技术,到金属材料的绕包及金属带材的纵包、焊接的金属成形加工工艺等等。

电线电缆制造所用的各种材料,不但类别、品种、规格多,而且数量大。因此,各种材料的用量、备用量、批料周期与批量必须核定。同时,对废品的分解处理、回收,重复利用及废料处理,作为管理的一个重要内容,做好材料定额管理、重视节约工作。

电线电缆生产中,从原材料及各种辅助材料的进出、存储,各工序半成品的流转到产品的存放、出厂,物料流量大,必须合理布局、动态管理。

三,专用设备多

电线电缆制造使用具有本行业工艺特点的专用生产设备,以适应线缆产品的结构、性能要求,满足大长度连续并尽可能高速生产的要求,从而形成了线缆制造的专用设备系列。如挤塑机系列、拉线机系列、绞线机系列等

电线电缆的制造工艺和专用设备的发展密切相关,互相促进。新工艺要求,促进新专用设备的产生和发展;反过来,新专用设备的开发,又提高促进了新工艺的推广和应用。如拉丝、退火、挤出串联线;物理发泡生产线等专用设备,促进了电线电缆制造工艺的发展和提高,提高了电缆的产品质量和生产效率。

第四节,塑料绝缘电线电缆

塑料绝缘电线电缆,采用塑料这种高聚合物材料为主体,使其具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、工艺流程较短、技术操作简便、材料来源丰富、成本较低等优点。随着各种性能优异的塑料的产量、质量的不断提高,开发的新型电线电缆用塑料品种的不断涌现,塑料电线电缆具有了更大的发展空间。

一、塑料电线电缆的分类

塑料电线电缆的主要品种有:塑料电力电缆、塑料通信电缆、电气装备用塑料电线电缆等。

1、塑料电力电缆主要用于传输电力和分配大功率的电能等。通常使用的绝缘材料主要是聚氯乙烯塑料和聚烯烃塑料,其主导产品大致分为:聚氯乙烯绝缘电力电缆(简称为塑力缆)、交联聚乙烯绝缘电力电缆(简称为交联电缆,包括硅烷交联电缆和辐照电缆)和架空绝缘电缆等。根据用途不同,可采用不同结构、截面、电压、规格来生产各种型号的塑料电力电缆。塑料电力电缆按照其导电线芯标称截面的大小,从1mm2~1000mm2共有22种规格;按照电缆芯的组成,可分为单芯、二芯、三芯、四芯(包括3l芯)、五芯(包括3241芯)电缆等;按照工作运行中额定电压等级的高低,主要分为1kV以下、16kV1035kV电缆;按照电缆使用场合要求的保护层结构形式,可分为非铠装型和铠装型(包括钢带铠装和钢丝铠装)电力电缆。

2、塑料通信电缆主要用于电话、电报、传真、电视、计算机及其它电讯信息的传递。主要产品包括:市内通信电缆、长途对称通信电缆、同轴通信电缆、农用通信电缆(如聚氯乙烯绝缘直埋线)、通信设备用电线电缆(如局用电缆及电话软线等)、海底通信电缆、计算机用电缆,以及其它各种通信、广播电视用电线电缆等。塑料通信电缆根据其敷设和运行条件,可分为架空电线电缆、直埋电缆,管道电缆、水下电缆;根据传输频率的高低,可分为低频电缆和高频电缆。

3、电气装备用塑料电线电缆主要是指从电力系统的配电点将电能直接输送到各种用电设备、器具的电源连接线路,以及电气装备内部的安装线、各种装备的控制、信号、仪表用电线电缆;这类产品使用范围最广,品种最为繁多,而且大多数要结合所使用装备的特性和使用条件,来确定产品的结构和性能,除有大量的通用产品外,还有许多专用和特殊产品。其主要产品包括:塑料绝缘(软)电线、安装线、电梯电缆、控制电缆、信号电缆、船用电缆、矿山及井下用矿用电缆、石油及地质勘探用电缆、农用电线电缆、高压直流装备用软电缆、航天用电线电缆、照明电缆、汽车专用电线电缆等。

二、塑料绝缘电线电缆的基本结构

塑料电线电缆产品,由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同,其产品的结构组成也是多种形式的。塑料电线电缆其基本结构一般是由:导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成。

1、导电线芯

1.1,导电线芯又叫导体,是塑料电线电缆中具有传导电流功能的元件,一般由具有高导电系数的铜和铝及其合金制成。因为铜和铝具有很好的导电性能和导热性能、良好的柔软性、足够的机械强度、塑性好、容易加工(易于压延和拉丝、焊接)、耐腐蚀性能好,基本上能够满足塑料电线电缆对导电线芯的要求。

塑料电线电缆是利用导电线芯来传导电流的,在一定工作电压下,导电线芯的电阻越小越好,根据欧姆定律,根据欧姆定律,对于线性导体,在温度不变时,其电阻有下列关系:


式中 R———导体的电阻,(欧姆);

L———导体的长度;(mm);

S———导体的截面积,(mm2);

D———导体的直径,(mm);

P———导体的电阻系数,(Ω·mm2/m)。

由此可以看出,在电线电缆一定长度上,当工作额定电压给定时,导电线芯的截面积或直径越大,允许通过的电流越大,否则反之。因而电线电缆的规格都是以导电线芯的标称截面或标称直径来表示的。

1.2,导电线芯的分类、用途

塑料电线电缆根据其敷设、安装、使用的要求,导电线芯有实心和绞合线芯两大类。从导线芯的形状上,可分为圆形线芯和异形线芯;从导电线芯的绞合形式上,可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。

1)实心导电线芯主要表现为柱状的圆单线,一般多用于塑料通信电缆和塑料绝缘电线。在特殊情况下,实心导体还制成了弓形或扇形,用于固定敷设的塑料电力电缆的导电线芯。

2)规则绞合是指多根圆单线以绞线的中心线为轴线,分层有序地绞合在其周围,相邻绞层方向相反,所有绞线最外层绞向均为左向,中心层可以由于单根或几根线组成,以中心线为一根的等直径单线的绞线最为常见。这种绞合又称同心层绞,一般多用于固定敷设的塑料电力电缆。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。

束绞是将多根单线以同方向、,同节距不分层扭绞在一起的绞合方式,其制品叫束线。束线因填充系数高,相同截面积的束线外径较小,柔软性较高,一般多用于导电线芯较小截面的电气装备用塑料电线电缆。

同心复绞线是由多股束线或普通绞线以正规绞合制成,其外周呈圆形,一般多用于较大截面的电气装备用各种软电缆的导电线芯,以提高电缆的柔软性。

特殊绞合不同于上述的一些其它绞合。它包括:单线非同心层绞的各种线芯、交替变化绞合方向的“SZ”绞合、绞线中单线随机排列的交叉绞合等。

2、绝缘层

绝缘层简称绝缘,是塑料电线电缆的主要组成部分,是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求,以不同厚度包覆在导电线芯外面,使带电体与其它部分隔绝,其作用是保证产品具有良好的电气性能。塑料电线电缆主要采用挤包封闭型绝缘层,结构形式包括:实心塑料绝缘层和空气-塑料绝缘层。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆主要采用实心绝缘,塑料通信电缆则采用有实心绝缘、泡沫绝缘、带皮泡沫绝缘等形式。

一般,同一质量的电缆绝缘层愈厚,耐电压也愈高。绝缘层不仅要有好的电绝缘性能,也要具有一定的物理机械性能和易加工制造的工艺性能。比如在制造低电压电线电缆时,尽管从电气性能方面考虑可以采用很薄的绝缘层,但从机械性能与加工工艺考虑,仍以稍厚一些的为好。原因是绝缘层过薄,加工较困难,容易损坏。而电线电缆通电后,导体要发热,绝缘层在电和热的作用下,内部会产生变化,日久天长,绝缘性能降低,这就是“老化”。理想的塑料应对电有良好的绝缘性能,而对热则有良好的传导性能。因此,绝缘层的设计包括对塑料的选择和挤包厚度的确定二个主要内容,此外还必须考虑加工工艺方法。

3、保护层

保护层简称护层(护套)。护层(护套)是保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。护层的主要作用是提高电线电缆的机械强度、防化学腐蚀、防潮、防水浸人以及对外界电磁干扰的屏蔽等能力。电线电缆正常工作中受不到机械外力的作用,应选择绝缘线芯成缆后,直接挤包塑料护套的全塑结构。敷设在地下电缆,工作中可能承受一定的正压力作用,可选择内钢带铠装结构。电缆敷设在既有正压力作用又有拉力作用的场合(如水中、垂直竖井或落差较大的土壤中),应选用具有内钢丝铠装的结构型。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆,一般不采用内金属护套结构,多采用外护层结构。

塑料通信电缆的保护层结构,传统上采用在金属护套外再加上外护层的结构。全塑市话电缆护层采用了粘接护层,即在缆芯上纵包双面贴合PE的铝塑(或钢塑)复合带后,并在重叠处用热风加以粘合,再挤包PE外护套,并利用挤时的热量使PE护套粘到复合带上,这样就大大提高了防潮性。

电缆的护套材料根据使用、材料来源、经济性及工艺条件等因素来选定之后,护套厚度的确定主要取决于机械因素;同时考虑长期环境老化和材料透湿性的影响,这些影响因素主要与产品的外径和导电线芯截面有关,因此护套厚度一般除了随导电线芯的截面增大而加厚外,还与产品的芯数有很大关系。在产品规范中规定护套的原则主要是取决于挤包护套前电线电缆的直径。

三、塑料电线电缆的发展趋势

随着社会经济的迅速发展和各部门需求的不断提高,塑料绝缘电线电缆的使用量和敷设密集程度越来越高,人们对塑料电线电缆产品使用性能和安全性能的要求也越来越高,从而推动塑料电线电缆依靠高新技术,加强产品开发,调整产品结构,逐步形成产品的更新换代系列。

1、电气装备用塑料电线电缆

一是提高各种装备用电线电缆的长期允许工作温度,开发和生产耐高温及耐超高温、耐超低温、耐特殊环境的产品,满足不同使用场合的需要;

二是提高电缆的屏蔽性能,满足信息传输、自动化系统、计算机网络的需要;

三是开发各种阻燃、耐火、环保型电线电缆,满足各行各业提高安全性的要求;四是电线电缆结构小型化、轻量化(细径和薄壁)。预制化(定长度、带插接件、

成束供应)。

2、塑料通信电缆

高频、超高频、数字通信、超大话对通信电缆的需求量日益增长。通信电缆的采用泡沫绝缘、皮-泡绝缘、石油膏全填充式结构以及隔离型结构等产品均已开发。

信息技术和电子计算机技术的迅速发展,现代通信用电线电缆向着宽频带、综合化以及数字化的方向发展。宽带数字通信电缆采用了更高性能的对绞式结构,线对上可传输更宽频带的信号,从单纯的语言发展到图像、可视电话计算机网络数据通信等,使用频率从几兆赫上升到100兆赫甚至几百兆赫,应用于智能大楼的综合布线系统,能把电话、电子邮件、传真、可视电话、防盗报警、自动化管理以及楼内计算机联网等多种业务集中在一根电缆中,避免了各系统重复布线的麻烦。利用物理发泡绝缘新技术,使绝缘发泡率可达6080%,具有传输损耗小,纵向密封性能好,大大提高了电缆的可靠性和降低了传输衰减,满足通信发展的高频、宽带的发展需求。,

从耐环境性能来看,要求塑料通信电缆不断向结构尺寸小、重量轻、防鼠、防蚁、阻燃、防火、低烟、低毒方向发展。以适应军用、航天、航海、高层大楼等使用环境对电缆安全性能的要求。

3、塑料电力电缆,将向着高压、超高压、长距离、大容量的方向不断提高。

随着硅烷交联电缆和辐照交联电缆的不断开发和成熟,由于硅烷(或辐照)交联电缆生产工艺简单,可在塑料挤出机上生产,生产的架空绝缘电缆、机场照明电缆、电机引出线和彩电用高压引接线等,在我国发展十分迅速。塑料绝缘电力电缆在薄绝缘、耐热、耐老化、耐油、耐化学腐蚀、耐火、低烟低卤及无卤阻燃的品种上加强开发,正逐步形成产品系列化。

4,塑料电线电缆的阻燃、环保化

在火灾发生场合,普通塑料电线电缆在燃烧过程中着火蔓延,电线电缆因受热分解,会产生大量的烟雾和释放出有毒的腐蚀性气体。这些气体会损坏电子仪器仪表及贵重设备,对人体亦有伤害,并严重影响了火灾现场人员的撤离和消防人员的救火工作。随着人们对这些烟雾和毒气造成的“二次灾害”的认识,人们对电线电缆防火、阻燃等特性的要求越来越高,不仅要求电线电缆线路具有高可靠性,而且必须考虑它对周围环境的安全性、环保型。

要求电缆具有优良的阻燃性能、低毒或无毒气体释放、低腐蚀性、生成的烟雾量极小等特点;或者要求电线电缆在短时间内仍能维持工作,以保证火灾时消防、报警系统、应急供电回路等能继续通电,使救火和人员疏散工作能够正常进行。这些要求对敷设电线电缆密集程度高的发电站、核电站、地铁、隧道、船舶和车辆、高层建筑等安全性要求高的场所和重要设施,尤为重要。

 

 

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