五芯塑料绝缘电力电缆结构探讨.pdf

2 0 0 6年第 5期 N o 5 2 0 o 6 电 线 电 缆 E l e c t r i c Wi r e C a b l e 2 0 0 6年 1 0月 Oc t ， 2 0 0 6 五芯塑料绝缘电力电缆结构探讨 陈 江 ( 甘肃长通电缆科技股份有限公司， 甘肃 白银 7 3 o 9 o o ) 摘要 ： 介 绍了第五芯直接绞入 结构 的五芯 电缆产生 的背景和 结构特 点 ， 并与 同心式保 护层结构 的五芯 电缆进 行对比分析 ， 认为后者在 电缆 的性 能上更 为完善 。 关键词 ： 五芯 电缆 ； 同心式保护层结构 ； 产 生的背景 ； 结构的分析 中图分类号 ： T M 2 4 7 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 6 9 0 1 ( 2 0 0 6 ) 0 5 0 0 2 2 0 2 I n v e s t i g a tio n o f t h e Co n s t r u c tio n o f 5 - Co r e Po l y me r I ns u l at e d Po we r Ca b l e s C HE N J i a n g ( C h a n g t o n g C a b l e S c i T e c h C o ，L t d ， G a n s u ，B a i y i n 7 3 0 9 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e res s o n s wh y the f if t h c o r e i s s t r a nd e d wi t h o t h e r C O reS a n d t h e f e a t u res o f t h e c a b l e c o n s t r u c t i o n Co mp a r i s o n w a s ma d e b e t w e e n t h i s c ab l e c o n s t r u c t i o n a n d t h e of t h e 5 - c o r e c ab l e s w i t h c o n c e n t r i c p r o t e c t i v e l a y e r I t i s h o l d a 8 a c o n c l u s i o n t h a t t h e l a t t e r h a s b e tt e r c abl e p e rfo r ma nc e Ke y wo r d s ：5 - C O re c abl e ；c abl e wi t h c o n c e n t r i c p r o t e c t i v e l a y e r ；rea s o n s f o r i t s u s e ；c o n s t r u c t i o n an a l y s i s 五芯塑料绝缘电力电缆( 以下简称五芯电缆) 经 近十多年的发展 ， 已成为 1 k V塑料绝缘电缆的重要 组成部分 ， 并从重点建设工程和城镇高层建筑 中应 用 ， 发展到在低压配电网络 中大量 使用。据我公 司 2 0 0 5年第四季度资料统计， 该季度生产的五芯 电缆 的产值已占到 1 k V电力电缆产值的四成以上。 1 五芯 电缆的产生背景 低压配电网中， 按接地 型式可分为 I N C ( 三相 四线制) 、 I N S ( 三相 五线制 ) 两种 系统 ， 由于历史原 因， 我国广泛使用 I N C系统。上世纪 9 0年代起 ， 我 国低压配电网逐步 与国际接轨， 一些建筑工程的配 电网络要求采用 T N S系统 ； 9 0年代 中期 ， 相继 出台 了 G B 5 0 0 5 4 9 5 低压配 电设 计规范 、 G B 5 0 0 9 6 9 5 住宅设计规范 等一系列设计规范 ， T N S系统使用 范围逐步扩大并成为今后采用的供电方式。 I N S系统要求中性 线 N与保护线 P E分 开， 中 性线通过不平衡 电流和谐波电流， 保护线与负载的 金属外壳或构架进行安全接地， 保护线 的导体截面 应符合表 1 的规定。 于是 ， 许多电缆生产企业根据电力部 门的设计 规范要求设计开发五芯电缆。当时曾考虑 电缆第五 芯按同心式结构设计 ， 采用铜、 铝单线疏绕结构 ， 这 收稿 日期 ： 2 0 0 6 0 3 2 1 作者简介： 陈江( 1 9 6 7一) ， 男， 甘肃白银人， 工程师 作者地址： 甘肃白银市长通路 1 号 7 3 0 9 o 0 种结构电缆具有外径小、 护套材料省 ， 而且第五芯又 可有电磁屏蔽作用的优点。 表 1 保护线 ( P E) 导体 截面 的选择 相 线截 面 S m m 2 P E线截 面 r a m 2 S 1 6 S 1 63 5 S 2 但这面临两方 面的困难 ， 一是受生产设备的限 制 ， 大截面电缆疏绕 的单线根数较多 时 ， 笼绞、 星绞 等绞线设备无法满足 ， 因为电缆截面较大时不能通 过设备 中心模孔 ； 二是单线间距较大时 ， 构成第五芯 的疏绕单线容易滑移 ， 造成结构不稳定。而直接将 第五芯绞入电缆则 比较容易 ， 因为当时主流的成缆 设备为 C L 1 6 0 0 1 +3 、 C L 1 6 0 0 1 +1 +3 、 C L 1 0 0 0 1 + 6 ， 小规格或长度较短 的电缆 ， 可在 C L 1 0 0 0 1 +6上 生产 ； 大规格或大长度 的电缆 ， 可对 C L 1 6 0 0 1 +3 进 行改造后生产 ， 或在 C L 1 6 0 0 1 +1 +3 、 d 3 1 5 0盘式成 缆机上生产。在此基础上开发了以下几种主要结构 型式 ： 三大-d , 、 四大一小、 五芯等截面等几种结构 ； 大截面电缆的导体通常设计为瓦型。按此设计的电 缆符合设计规范的要求 ， 可保证运行时的电气安全 ， 于是这种结构也很快被使用部门接受 ， 并在各 生产 企业得到迅速推广 。 2问题的提 出 仔细研究第五芯直接绞入结构 的五芯电缆 ， 有 以下几点引起我们的注意 ： 维普资讯 2 0 0 6年第 5期 No 5 2 0 o 6 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e Ca b l e 2 0 0 6年 1 0月 0c t 2 0 0 6 ( 1 )无 国家 或 行 业 标 准 可 依。G B T 1 2 7 0 6 1 2 0 0 2 额定电压 1 k V和 3 k V挤包绝缘 电力 电缆 标 准中第五芯直接绞入结构 的电缆没有被纳入 ， 五芯 电缆的中性线和地线芯是分开的， 标准中没有提及 ； 在标准的附录 A 确定护层尺寸的假定计算方法 中 也找不出三大-I 1 , 、 四大一小截面电缆的成缆系数。 ( 2 )电磁屏蔽保护 。对低压 电缆来说 ， 考虑 电 磁屏蔽 ， 将电缆中的电磁场与外界 的电磁场进行 隔 离 ， 是非常必要的。随着 电子技术 的发展 ， 仪器仪表 及其电子线路获得了迅速地增长 ， 在工作状态下， 它 们对外界电磁场越来越敏感 ， 这一方面要求加强仪 表及其线路本身 的抗干扰能力 ， 另一方面也应对外 界一定频率范围 内的电磁场进行控制； 当电缆传输 电流不平衡时， 电缆本身是一个大的电磁场发生源 ， 因此对电缆进行屏蔽 ， 无疑会提高电缆品质， 使其既 不会将 电缆产生 的干扰信号输 出， 也可防止外界干 扰的输入。近年来越来越多的用户对 1 k V电缆 ， 提 出了具有屏蔽层结构的要求 ， 这说 明 1 k V电缆的抗 干扰性能已被广大使用者和设计者重视 ， 而第五芯 直接绞入却不能完成对电缆的电磁屏蔽。 ( 3 ) 机械保护。同心结构 的电缆其第五芯可兼 备机械防护 ， 虽 然有些 牵强 ， 但对非铠装 电缆而言 ， 电缆有适当的机械防护功能总 比没有好 ， 因为电缆 的运行环境不是一成不变的。当电缆运行时遭受机 械损伤 ， 作用在保护 地线上 比主线芯上后果 要小。 如果电缆的敷设 环境只要求 适度 的机械 防护 ， 用第 五芯兼备机械防护是可以考虑的。 ( 4 )工艺问题 。较大截 面的五芯电缆 ， 主线芯 和中心线通常按瓦形设计 ， 地线按 圆形设计 ， 这种结 构的电缆的弯曲性能是一件棘 手的事情 ， 生产 中电 缆弯曲时， 中间的圆形线芯总是“ 长出一些” ， 容易从 周 围线芯中跳出 ， 减少成缆节距后情况有所好转 ， 但 问题难以彻底解决 ， 而导体按扇形设计后 电缆 的弯 曲性能要好得多。 综上所述 ， 第五芯直接绞 入结构 的电缆也有其 缺陷， 如果按同心式保护结构设计 ， 构成电缆的第五 芯同时兼备电磁屏蔽保护 ， 甚至机械保护作用 ， 拓展 了电缆功能， 节 约资源 ， 对 电缆设 计者 和应用 者来 说 ， 很有现实意义。 3 按 同心式保 护层结构设计 的五芯 电缆 按 G B T 1 2 7 0 6 1 - 2 0 0 2 ， 第 五芯可 以按 以下几 种 结构型式进行设计 ： ( 1 )同心导体 。即将第五芯按 同心导体设计 ， 绞入成缆后 的缆芯的周围。 ( 2 )金属屏蔽。以金属编织、 铜带或铝带绕包 、 铜丝或铝丝疏绕 、 铜丝和铜带组合等屏蔽型式。 ( 3 )金属铠装。包括扁 金属丝铠装 、 圆金属丝 铠装 、 双金属带铠装等 。低碳钢 的导电率仅 为 9 I A C S 左右 ， 用其构 成第五芯 时 ， 应对铠装 层 的直流 电阻或截面作出规定 。 以上几种保护层结构 的粗略比较见表 2 。 表 2 几种保护层结构 的作用 比较 接地保 屏蔽 机械 保护作用 第五芯结构 护作 用 作用 纵 向 径向 直接绞入 同心导体 金属编织 金属 铜 、铝带绕包 屏蔽 铜 、 铝丝疏绕 金属 扁 、 圆钢丝 铠装 双钢带 注 ： 表 不 适 用 ； a 表 不 效 果 一 般 ； 表 不 效果 不 好 。 从 表 2可 以看 出， 这 几 种结 构型 式都 能符 合 T N S配电系统设计规范的要 求 ， 同心式保护层结枸 和第五芯直接绞入结构 的电缆相 比， 兼有隔离 电磁 场及机械保护作用 ， 在不增加甚至减少 电缆成本 的 同时， 拓展了电缆的功能。这种结构随着 电缆生产 设备的不断完善 ， 也很容易 实现。第五芯具体采用 哪种型式 ， 可 以根据 电缆的使用场合或 电缆使用者 的需要选择 ， 但是 ， 采用扁金属丝屏蔽或铠装构成第 五芯的电缆结构 ， 电缆外径小 ， 结构也稳定 。 4 结束语 综上所述 ， 第五芯直接绞入结构的五芯 电缆是 在特定历史条件下产生 的， 这种 电缆结构将会 向更 完善 的同心式保护层结构方 向发展 。 参 考 文 献 ： 1 张映光 同心式导体低 压 电力 电缆 J 电线 电缆 ， 2 0 0 1 ， ( 1 ) ： 2 3 2 5 2 蒋南平 低压配电网 T N接地线 型式及 五芯 电缆 P E线 选则的 讨论 J 电线电缆 ， 2 0 0 5 ， ( 1 ) ： 3 6 3 8 3 郭万斗 ， 杨辉 ， 肖建华 大截面五 芯 电缆 结构设计 J 电线 电 缆 ， 1 9 9 2 ， ( 3 ) ： 1 8 2 1 4 朱宝宗 关于 1 k V级五 芯 电力 电缆 开发 的意 见 J 电线 电 缆 ， 2 O O O ， ( 6 ) ： 2 1 2 4 5 G B T 1 2 7 0 6 1 - 2 0 0 2 ， 额定 电压 1 k V和 3 k V挤包 绝缘 电力 电缆 S 维普资讯