垂直敷设场合用五芯低压电缆结构优化设计

丁广霞

(扬州曙光电缆股份有限公司，江苏高邮225652)

0 引言

近年来为了用电安全，低压配电中使用三相五线制电缆的越来越多。电缆生产企业对5芯电缆常采用4芯瓦形和1芯圆形结构(如图1)，此结构减小了成品电缆外径，节约大量的电缆填充材料和护层材料。由于电缆外径减小，也可以减少敷设所占用的有限空间，深受客户喜爱。可是部分用户在垂直敷设5芯电缆(4芯瓦形和1芯圆形结构)时出现中间一根绝缘线芯相对于外围绝缘线芯下滑现象，造成电缆报废。中间绝缘线芯也可能由于自重力的存在造成接线端子与导体脱落，中间圆形线芯为接地线，接线端子与导体脱落后造成虚假接地，给用电安全带来隐患。为解决上述问题，对垂直敷设场合用五芯低压电缆结构进行优化设计。

1 设计理念

1.1 原因分析

电缆中间绝缘线芯下滑的主要原因是，电缆尺寸是在电缆标称尺寸情况下设计的，如导体截面、绝缘标称厚度，但是电缆实际生产为粗加工，生产出的导体往往不能正好达到设计尺寸;在电缆绝缘生产时，绝缘厚度一般大于标称厚度，从而造成瓦形中心空隙实际直径大于中间绝缘线芯外径，这样中心绝缘线芯与周围的绝缘线芯摩擦力很小，承受不了自重力，在垂直敷设时中间线芯下滑。

图1 5芯电缆(4芯瓦形和1芯圆形结构)结构示意图

垂直敷设的电缆采用Ω型钢卡固定，Ω型钢卡固定力集中在电缆护层，护层与瓦形绝缘线芯的摩擦力支持瓦形线芯的重量，再由于瓦形线芯成缆绞合后摩擦力很大，能够承受自重，而中间的绝缘线芯与瓦形绝缘线芯不绞合，摩擦力很小，不能承受中间芯的自重，造成中间绝缘线芯下滑。

1.2 结构优化

为解决上述问题，在不改变生产条件和电缆外径的情况下，提出把电缆导体瓦形和圆形全部改为扇形(如图2)，杜绝了由于电缆加工时造成的中心空隙大于中间绝缘线芯外径的现象，挤包绝缘后5芯同层成缆，可以解决因中间线芯与其他线芯不绞合，摩擦力小，造成中心线芯下滑现象。优化后的电缆结构可以使用现有设备生产，电缆外径变化不大。

图2 5芯电缆(5芯扇形结构)结构示意图

2 优化后的电缆结构计算

以YJV 0.6/1 kV 3×150+2×70为例，扇形导体数学模型图见图3，利用参考文献［1］中的扇形导体计算方法和牛顿迭代法对优化后的电缆结构进行计算:

图3 扇形导体数学模型图

根据电缆相关国家标准要求和电缆生产中的经验，确定已知参数如表1。

表1 扇形导体已知参数

根据参考文献［1］中的计算方法，计算扇形导体的轮廓参数如表2。

表2 扇形导体的轮廓参数

3 结论

(1)在垂直敷设的条件下，经优化的5芯电缆结构稳定，5芯绝缘线芯同层成缆，无容易下滑的线芯，解决了接线端子与导体脱落后造成虚假接地的问题;

(2)优化后的电缆扇型导体与瓦形导体相比铜丝紧压变形小，铜材电阻率小，在电阻合格的情况下更有利于节约铜材;

(3)优化后的电缆对于制作分支电缆更方便，作为分支电缆的主线也是很好的选择。

［1］吴志宏.异型导体结构设计的数学模型［J］.电线电缆，2001(3):17-21.