低压电力电缆导体材料及结构的分析

2014-09-28陈长江杨舒森

电线电缆 2014年4期

陈长江，杨舒森

(河南久通电缆有限公司，河南周口466000)

0 引言

在低压电力电缆导体设计中，对于标称截面50 mm2及以上的导体多采用异形紧压结构，即把绞合后的导体通过半圆形、扇形及瓦形孔型的压轮紧压。这样，紧压后减少了单线之间的空隙，提高了导体的紧压系数。绝缘线芯经成缆后，外径较小、结构紧密，从而减少了填充材料的用量，同时包带、铠装和护套的用量也相应减少。不过对于不同材质的导体，其结构也不能一概而论，本文就铜、铝作为电力电缆导体时的不同结构进行分析。

1 导体结构的对比

我们以规格为3×120+2×70的导体为例进行说明。在很多电缆厂，这种电缆的导体结构分别为4瓦+1圆、3瓦+2圆及3扇+2圆，通过CAD绘出了这三种导体的结构图，如图1、图2、图3所示。从图中可以看出:图1这种结构比较紧凑，成缆的外径比较小，并且通过实际测量成缆外径为30.5～32.4 mm;图2导体的成缆外径为32.0～35.5mm;图3导体的成缆外径为35.5～38.2 mm。图1的成缆外径比较小，这样就可以减少材料的用量，从而节约成本。并且，在生产过程中，线芯不易“翻身”，成缆也比较简单。

图1 4瓦+1圆

图2 3瓦+2圆

图3 3扇+2圆

2 材料用量的对比

我们以交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电缆为例，对三种结构电缆在实际生产中的材料用量进行计算，结果见表1。

表1 材料用量

从表1可见，绝缘的用量是和导体截面的形状有关的。通过实际检测，我们发现:同一标称截面下，形状越是不规则，其绝缘用量相应越大，但是成缆外径变小又大大节省了隔离套、钢带及外护套的用量，通过成本核算，图1这种结构的材料用量是最少的。

3 紧压后导体截面的对比

在导体生产时，为了减小单线之间的空隙，绞线要经过紧压，可是紧压之后，单丝会出现不同程度的“硬化”现象，导致单丝电阻率变大。以120 mm2铜导体为例，通过多次取样称重，然后换算成导体的截面，在导体电阻满足要求的情况下，试验结果:瓦形结构的紧压系数为0.88～0.90，截面为115.1～115.4 mm2;圆形结构的紧压系数为0.84～0.86，截面为114.7～115.0mm2;扇形结构的紧压系数为0.80～0.82，截面为112.8～113.4mm2。通过计算截面的对比可以看出，扇形导体单丝的“硬化”程度较低，这样选择扇形结构，就能在一定程度上节省导体材料的用量。

4 导体材质的对比

(1)铜导体

铜具有良好的延展性和较强的机械性能，在单丝紧压时，即使变形程度很大，也不会出现断裂现象，所以我们可以在“牺牲”电阻率的情况下，选择瓦形结构，这样其他材料的消耗就会减少，综合来算的话也是划算的，即图1这种结构是比较适合的。如果在3+2铜导体结构中，中性线和地线的规格较小，如35 mm2及以下时，采用图1这种结构显然不合理，35 mm2及以下时一般采用圆形结构，这时应采用图2结构。

(2)铝导体

铝的比重较轻，导电性能良好，耐腐蚀性好，塑性强，可是铝的机械性能较差。在绞线时，如果紧压系数高，导体就会出现毛刺、断丝，甚至整体拉断的现象;而如果紧压系数低，对于瓦形结构又容易出现内外层单丝之间绞合不紧密等不良现象，影响导体的外观，而对于圆形结构，就达不到紧压的效果，从而增加后面工序材料的消耗。所以如果是铝导体电力电缆，选择图3的结构是比较合理的。