海洋工程用电缆标准IEEE 1580导体概述

2011-09-28李永江

电线电缆 2011年5期

李永江

(江苏远洋东泽电缆股份有限公司，江苏扬州225129)

0 引言

由于目前海洋工程入级的船级社多为ABS和DNV，相应的美国海洋工程用电缆标准IEEE1580也越来越多地被采用。然而由于美制和公制存在着很大不同，国内很多电缆制造者和使用者对此了解甚微，无法制造或选择合适的海工电缆，不利于国际接轨和采用国际先进技术。本文结合对美制和公制的理解以及对相关标准的掌握，介绍了美标电缆导体的AWG线规知识、AWG线规与公制的转换、导体结构以及相关的技术参数等，以期对采用美国标准的电缆制造者及船厂等电缆使用者提供参考。

1 AWG线规知识

美国电线电缆标准中除特殊的型线外，一般均采用圆线绞合并以圆形尺寸表示，具体采用美国AWG线规，海洋工程用电缆标准IEEE 1580中对导体规定的描述也一样。AWG线规根据圆导体规格的不同而以两个圆线尺寸4/0(表示线规号为0000)和36AWG的固定直径为基础，采用几何级排列的方式用数学公式表示出来，从36AWG到4/0需经39个线规。由于4/0线规的线径为0.46 in，36AWG线规的线径为0.005 in，二者比值为92。从而，任一号AWG线规n的线径和面积通过下式计算得知。式中，dn为导体直径(in);An为导体截面积(in2);n为线规号，如对于18 AWG，n为18;对于线规1/0，n取0;线规4/0，n 取－3。

式(2)可转化为式(3)，此时面积单位为圆密耳(cmil)，也更符合美国标准习惯。实际上对于规格大于4/0的导体，一般采用面积表示，如535MCM(千圆密耳kcmil)等。

此外，AWG线规导体直径也呈规律性变化，相邻线规每递增6个线号，则线径相差约1倍，如7AWG线径为0.144 in，相差6个线规的1AWG线径为0.289 in。表1为AWG线规线径对照表。

2 美制AWG线规与公制的转换

由于美制AWG线规表示方法与公制不同，给设计、生产和选型造成了很大不便，因为习惯，国内厂家一般在设计或编制工艺文件时多选择转换为公制，客户选型手册中也有美制公制对照式，但不能知其然不知其所以然。AWG线规与公制之间的转换关系为:

(1)长度。长度不做过多论述，转化也比较单一，只要知道下式即可。

表1 AWG线规线径对照表

(2)面积。在美制AWG线规中，面积表示常采用圆密耳(cmil)或千圆密耳(kcmil或MCM)，而公制导体面积常采用mm2表示。如果导体直径单位是mil，则美制的导体截面积S可通过下式计算得知。

式中，S为圆导体的截面积(cmil);d为圆导体的直径(mil)。

美制MCM和公制mm2的转换关系为:

3 AWG线规导体结构种类和性能

根据IEEE 1580对其他标准的引用以及其对导体的明确描述，可将常用导体分为普通固定敷设绞合导体和软结构股线复绞导体，材料可以为退火软铜线或镀锡退火软铜线。

3.1 退火软铜线

(1)导体伸长率必须合格;

(2)导体20℃时的质量电阻率不大于875.20 Ω·1 b/mil2(其与公制中质量电阻率Ω·g/m2的转换公式为:Ω·1 b/mil2×0.000175=Ω·g/m2);

(3)单线的尺寸公差以及表观质量应符合规定，不得有不符合的缺陷。

3.2 镀锡退火软铜线

在退火软铜线的基础上增加了镀层连续性和附着性要求，分别通过盐酸-多硫酸钠试验和卷绕与浸渍试验验证;同时由于镀附的锡层，铜线的电阻率较裸退火软铜线有所增大，具体见表2。

表2 镀锡退火软铜线质量电阻率

3.3 工艺参数对电气性能的影响

对导体而言，最重要的电气性能是导体电阻，其应不大于相关标准中的具体规定。影响导体电阻的因素主要有电阻率和绞合节距，电阻率被称为材料因素，对导体电阻起主导作用，在导体材料确定后则几乎不再变化;绞合节距和绞合层数被称为工艺因素，对导体电阻起细微影响，不同的工艺会对导体的电阻产生不同的影响。导体绞合规定在IEEE1580所引用的标准中有具体的描述，本文不再赘述。多芯导体成缆亦会引起导体电阻变化，其中单芯电缆由于不必成缆，导体的最大电阻按照标准规定;绞合成缆时只有一层的多芯电缆，其最大导体电阻为标准规定值乘以1.02;成缆时多于一层的多芯电缆，其最大导体电阻为标准规定值乘以1.03;对于绞合线对单元组的复绞成缆，如只有一层多个线对成缆，则导体最大值为标准规定值乘以1.04;如有多于一层的多个对绞线对成缆，则最大导体电阻为标准规定值乘以 1.05。