一、总论
二、电缆基本结构
一般电缆最基本的结构有导体、绝缘层及外护层,根据要求再增加一此结构,如屏蔽层、内护层或铠装层等,为了电缆有圆整性再辅加一些填充材料。导体是传输电流或信号的载体,其他结构都是作防护用。防护的性能根据电缆产品的需要总体上有三种,一种是保护电缆本身各单元不相互或减少影响,如耐压,耐热,防电磁场产生的损耗,通信电缆防信号相互干扰等。另一种防护是保护导体中的电流不对外部产生影响,如防止电流外泄,防电磁波外泄等;{zh1}一种保护外界不对电缆内部产生影响,如抗压、抗拉、耐热、耐候、耐燃、防水、抗电磁波干扰等。
以下对电力电缆的结构单元作一简单的介绍。
1)导体(或称导电线芯):
其作用是传导电流。有实芯和绞合之分。材料有铜、铝、银、铜包钢、铝包钢等,主要用的是铜与铝。铜的导电性能比铝要好得多。铜导体的电阻率国家标准要求不小于0.017241Ω.mm2/m(20℃时),铝导体的的电阻率要求不小于0.028264Ω.mm2/m(20℃时)。
2)耐火层:
只有耐火型电缆有此结构。其作用是在火灾中电缆能经受一定时间,给
3)绝缘层:
包覆在导体外,其作用是隔绝导体,承受相应的电压,防止电流泄漏。
4)屏蔽层:
在绝缘层外,外护层内,作用是限制电场和电磁干扰。
对于不同类型的电缆,屏蔽材料也不一样,主要有:铜丝编织、铜丝缠绕、铝丝(铝合金丝)编织、铜带、铝箔、铝(钢)塑带、钢带等绕包或纵包等。
5)填充层:
填充的作用主要是让电缆圆整、结构稳定,有些电缆的填充物还起到阻水、
耐火等作用。主要的材料有聚丙烯绳、玻璃纤维绳、石棉绳、橡皮等,种类很多,但有一个主要的性能要求是非吸湿性材料,当然还不能导电。
6)内护层:
内护层作用是保护绝缘线芯不被铠装层或屏蔽层损伤用。
内护层有挤包、绕包和纵包等几种形式。对要求高的采用挤包形包形式,要求低的采用绕包或纵包形式。现在绕包用的材料也多种多样,如钢带铠装的内护层,有采用PVC带绕包的,也有采用聚丙烯带(很薄的,表面做成颗粒凸起来凑厚度)绕包的。能不能用?主要是电缆产品质量的市场定位问题。这跟硅烷交联绝缘线芯采用颜色区分还是采用色带来区分,性质有一些一样,但不全一样。这里绕包带采用PVC带和聚丙烯带对产品质量是有影响的。硅烷交联绝缘线芯采用颜色区分还是采用色带来区分,对产品质量影响不大,主要是用户的需求问题。
7)铠装层:
铠装层作用是保护电缆不被外力损伤。最常见的是钢带铠装与钢丝铠装,
还有铝带铠装、不锈钢带铠装等。钢带铠装主要作用是抗压用,钢丝铠装主要是抗拉用。根据电缆的大小,铠装用的钢带厚度是不一样的,这在各电缆标准中都有规定。
8)外护层:
在电缆最外层起保护作用的部件。
图例二:
图例三:
三、电线电缆的表示方法
1、型号的含义
电气装备用电线电缆及电力电缆的型号主要由以下七部分组成:
下面将最常用的电线电缆型号中字母的含义介绍一下:
1)类别、用途代号
A-安装线
K-控制电缆
U-矿用电缆
M-煤矿用
ZR-阻燃型
ZB-B级阻燃
2)导体代号
T—铜导线
(略)
3)绝缘层代号
V—PVC塑料
X—橡皮
F—聚四氟乙烯
4)护层代号
V-PVC套
N-尼龙护套
L-棉纱编织涂蜡克
5)特征代号
B-扁平型
C-重型
G-高压
S-双绞型
6)铠装层代号
2—双钢带
4—粗圆钢丝
7)外护层代号
1—纤维层
3—PE套
2、最常用的电气装备用电线电缆及电力电缆的型号示例
227IEC 01(BV)—简称BV,一般用途单芯硬导体无护套电缆
227IEC 10(BVV)—简称BVV,轻型聚氯乙烯护套电缆
227IEC 52(RVV)—简称RVV,轻型聚氯乙烯护套软线
227IEC 53(RVV)—简称RVV,普通聚氯乙烯护套软线
BV—铜芯聚氯乙烯绝缘电线
BVR—铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆
BVVB—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆
JKLYJ—交联聚乙烯绝缘架空电缆
YC、YCW—重型橡套软电缆
YZ、YZW—中型橡套软电缆
YQ、YQW—轻型橡套软电缆
YH—电焊机电缆
3、规格
4、标准编号
2)GB 5013-1997额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆
4)GB/T 9330-1988塑料绝缘控制电缆
5、举例说明
铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆,额定电压为450/750v,2芯,导体的标称截面为1.5mm2。
四、电缆主要材料
1、铜丝:
采用电解铜作为原料,经连铸连轧工艺制成的的铜线称为低氧铜线;经上引法制成的铜线称为无氧铜线。
低氧铜线含氧量为100~250ppm,含铜量为99.9~9.95%,导电率为100~101%。
无氧铜线含氧量为4~20ppm,含铜量为99.96~9.99%,导电率为102%。
铜的比重为8.9g/cm3。
2、铝线:
用作电线用的铝线都要进行退火软化过。用作电缆用的铝线一般不用软化。
电线电缆用的铝的电阻率要求达到0.028264Ω.mm2/m,铝的比重为2.703g/cm3。
3、聚氯乙烯(PVC):
聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,加入各种配合剂混合而成的,如防老剂、抗氧剂、填料、光亮剂、阻燃剂等,其密度为1.38~1.46g/cm3左右。
聚氯乙烯材料的特点:
力学性能优越,耐化学腐蚀,不延燃,耐候性好,电绝缘性能好,容易加工等。
聚氯乙烯材料的缺点:
①
②
聚氯乙烯有绝缘料与护套料之分。
4、聚乙烯(PE):
聚乙烯是由精制的乙烯聚合而成的,按密度可分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。
低密度聚乙烯的密度一般为0.91~0.925g/cm3;中密度聚乙烯的密度一般为0.925~0.94g/cm3;高密度聚乙烯的密度一般为0.94~0.97g/cm3。
聚乙烯材料的优点:
①
②
③
④
⑤
⑥
聚乙烯材料的缺点:
①
②
5、交联聚乙烯(XLPE):
现在电缆行业使用的主要有二种类型的交联聚乙烯。一种是以硅烷作交联剂的,叫硅烷交联料,主要应用在低压电线电缆的绝缘层上。另一种是以过氧化二异丙苯(DCP)作交联剂的交联聚乙烯料,其主要是由聚乙烯、交联剂和抗氧剂组成。主要应用在中、高压电缆的绝缘层上,对绝缘耐压等级越高,要求纯净度就越高。
DCP是一种过氧化物,温度越高,分解越快,其分解后就会催化聚乙烯起交联反应。DCP在常温下也会分解,不过分解速度很慢,但加热到一定的温度(温度超过125℃时)会快速分解。
硅烷交联剂也有同样的性能,但它还需要有水来作助剂,才能起到xx的接枝反应。现在的硅烷交联聚乙烯市场上主要有二种类型,一种叫一步法,一种叫二步法(这种叫法与学术上的硅烷交联叫法不同)。一步法的绝缘料是交联剂与催化剂已预先混好,也有叫成共聚物法料;二步法料是分A料与B料,在生产前将A、B料拌匀。一步法的料贮藏时间很短,二步法的料主料与催化剂料分开,所以贮藏时间较长,但混合后的料必须要马上用掉。另外,硅烷交联料中还可以加入碳黑母料,起到耐气候作用,用在绝缘架空电缆系列产品中。
交联聚乙烯材料的优点:
电气性能比聚乙烯还优良;其机械性能比聚乙烯好,所以应用比聚乙烯广泛。软化温度比PVC高,电缆正常的运行温度能达到90℃。
五、工序中产品质量要求、常见问题及解决方法
六、检验及测量
1)检验的重要性
下面来讲一讲检验的重要性。
对于企业来说,产品的质量是企业的信誉和市场营销的根本。电线电缆的产品质量主要由几大因素组成?概括来讲,有原材料、设备、工艺、制造技术及检验等这五大主要因素。大家经常听说是这样讲的:产品质量是制造出来的,不是检验出来的。这实际上是一句典型的中国哲学家讲的哲理。事实上产品质量制造技术是根本,检验把关是关键。从五大主要因素来看,原材料的好坏,是否按工艺要求进行加工,制造各环节有没有质量问题,最终成品能否达到要求等都是靠检验人员和操作工根据相应的标准来检验发现的。
我们工厂检验主要有三大环节。{dy}个是原材料检验,第二个是工序检验,第三是成品检验。不要认为检验就是检验人员的事情,其实工序检验中分二块,一块是检验员对工序生产中的半成品进行检验,另一块重要的环节就是操作工进行的自检和互检。检验员可能只能检查到表面现象,操作工的自检和互检才是产品质量的根本保证。操作人员在生产过程中一发现质量问题,马上可以自己进行判断好坏,如果判断不了,可以请检验人员或相关技术人员进行。所以一个合格的操作工,不仅要会熟练操作设备,更要熟悉所要生产的产品的质量要求,会检验产品的质量是否达到工艺要求。
当然,对生产中出现的有质量问题的产品必须进行严格考核,从小到大,从轻到重,有一套完整的考核办法。不然一切的检验工作的作用都会被弱化,甚至无法达到产品质量把关作用。
2)常用测量工具
常用的测量外径和厚度的工具有千分尺、游标卡尺、投影仪;
常用的测量长度的工具有游标卡尺、圈尺、直尺、皮尺、机械计米器、电子计米器等;
常用测量温度的工具为温度计、热电偶测温仪等。
3)基本测量方法
1. 圆形导体尺寸测量
使用工具:外径千分尺或游标卡尺
测量步骤:
(1)圆形导体直径及f值测量
取1m左右的试样,将导线试样弄直,在垂直于试样轴线的同一截面上,
在相互垂直的方向上进行测量,可得D1和D2,这样的测量在试样的两端及中间共测量三处;得6个数据,取其平均值。
(2)f值就是导体的不圆度,f值用同一截面上测量的{zd0}读数与最小读数之差来定义。按上述测量结果取三个截面上测得的直径之差中的{zd0}一个差值,作为f值。
2.绝缘厚度及护套厚度测量
使用工具:测量投影仪
(1)制片;
(2)测出试片的最薄点,作为{dy}测量点;
(3)当试片为圆形时,沿试片圆周尽可能等距离地测量6点,如图4-1。
(4)当试片内表面是绞合线芯线痕时,各点上的厚度应按图4-2所示在线痕凹槽底部最薄处,沿试片圆周尽可能等距离测量6点。
(5)扇形线芯应按图4-3所示测量6点。
测量结果及计算
每个试样的平均厚度δ用试片各点测量值的算术平均值表示。
δ=(δ1+δ2+δ3+δ4+δ5+δ6)/6
平均值和最薄点是两个不同的指标,不能忽略其中任何一个,中有这两个指标同时满足标准要求,产品才算合格,任何一个指标达不到要求,都不能算合格。
3.节距的测量
使用工具:卡尺或圈尺
(1)用一张纸盖在导体上,再用铅笔在上面划出印子。或者直接在导体表面数根数。绞合的导体或绝缘线芯有几根就数几根,在纵向轴线上进行测量。
七、常用的计算公式
1、导体的截面
S =
πd2/4
S = (πd2/4)* n * k1
3、绝缘外径
4、绝缘层截面积
5、绝缘层的重量
6、绞合外径
以下介绍的是正规绞合结构的绞合外径计算方法:
如果外面还有一层或多层,则
D = D0 + 2 * n * d
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