关于船用变频电缆的探讨

乜福君

池州起帆电缆有限公司 安徽池州 247100

船舶工程装备不断改进和优化，变频装置应用较为广泛，变频装置是否可以正常运行，则需要相配套的变频电缆支持。为了保证船用变频装置正常使用，需要加强船用变频电缆的研究和分析，优化船用变频电缆设计，力求提升船用变频电缆关键性能，选择性价比最高的电缆结构，以此来保证变频电缆的绝缘性能和接地性能符合要求。综合研究分析船用变频电缆相关内容，积极推动相关技术和工艺改进创新，可以起到指导后续相关研究和实践工作展开。

1 船用变频电缆的电缆结构

关于变频电缆的相关研究不断深化，其中在结构设计和开发方面取得了可观的研究成果，研究重点在于变频电缆运行时和周围环境相互干扰的影响，通过优化改进来提升变频电缆的抗高次谐波能力，符合电磁兼容的需要，切实保障船舶变频装置的安全稳定运行。根据研究需要，变频电缆多选择对称结构，常见的对称结构有3+3E和3芯，很少会出现3+E结构。但是，如果变频系统为690V，所选择的配套电缆选型有1.8/3kV或是0.6/1kV，属于低压电缆范畴[1]。对于此类电压的变频电缆，由于不同厂家的设计标准和生产工艺有所不同，所以变频电缆的结构也有相应差异，而差异主要是以屏蔽结构为主，部分厂家提供的是绝缘线芯+铜丝编织单独屏蔽形式，部分厂家则选择的是成缆缆芯整体屏蔽。如果是船用中高压电缆，通常情况下是选择绝缘线芯单独屏蔽方式，此种结构选型的目的是用于均化电场和改善电场分布，规避轴向放电，绝缘线芯中的单独屏蔽存在可以最大程度上降低外界电磁干扰，减少外界电磁场对电缆内部造成的不良影响。但是对于低压电力电缆而言，由于结构特性不需要均化电场，并且如果是选择单独屏蔽形式一定程度上会增加电缆的外径和重量。

通常情况下，船用变频电缆在长期运行中可能会与其他设备相互干扰，所以实施整体屏蔽方式是必然选择，如果使用单独屏蔽则不具备实际意义。市场上多数的变频器设备厂家几乎都不会选择单独屏蔽结构的电缆。

2 船用变频电缆的关键性能

船用变频电缆的性能会受到多种因素影响，如反射波电压、电磁干扰和高次谐波等，这就需要依据标准做好变频电缆的绝缘耐压性能、屏蔽性能和接地导体的全方位考量，用以保证变频电缆的性能可靠，能够满足船用机电设备运行需要。

2.1 绝缘耐压性能

船用变频电缆的绝缘耐压性能是选型主要考虑的内容，额定电压应综合考量反射电压和标称电压，为了最大程度上降低变频器峰值电压反复冲击所造成的击穿可能性，规避电缆充电电流诱发的传动系统过电流跳闸问题，设定电缆的额定电压为1.8kV/3kV[2]。对于电缆绝缘线芯的绝缘厚度需要多重考虑，包括敷设长度、系统切换频率、材料介电常数和击穿场强等。通过市场调查，选择的绝缘材料应尽可能的降低介电常数，相应的可以降低反射波峰值电压幅度，这样不仅可以满足大范围敷设变频电缆的需求，也可以最大程度上减少接地系统运行中的噪音污染。根据实际情况，以介电常数3.0以下的绝缘材料用于变频电缆的效果为最佳，电缆电容降低的同时，电容电流也将随之减少[3]。

2.2 接地导体

为了保证船用变频装置的正常使用，维护变频电缆的安全，需要明确电缆接地标准要求，接地导体规格应不小于主线芯导体标称截面积的1/2。如果电缆敷设的形式为平行，应适当增大接地导体规格，保护变频装置安全稳定运行。

2.3 屏蔽性能

通常情况下，变频电缆的屏蔽方式以铝塑复合带+引流线、铜丝缠绕、铜丝编织、铜带绕包等形式为主。其中铜丝缠绕和铜带绕包的局限性较大，由于其弯曲缺陷难以满足船用电缆的敷设需求[4]。从屏蔽效能角度分析，变频电缆也不适合选用铝塑复合带+引流线，因此可以选择铜丝编织和铜塑复合带+引流线的形式，提升了变频电缆的屏蔽性能，也最大程度上减少了变频电缆所受到的电磁干扰。

船用变频电缆的屏蔽性能高低，直接关乎其遏制外界电磁干扰的能力，对于保障船用机电设备安全稳定运行有着至关重要的影响。结合相关标准，船用变频电缆的表面传输阻抗在50mΩ/以下。屏蔽抑制系数测试，可以选择屏蔽型控制电缆来试验，确保所选择的变频电缆屏蔽性能符合标准要求。

3 变频电缆敷设

变频电缆的敷设是一个关键环节，很大程度上决定了后期变频电缆能否安全稳定运行。变频电缆接地连接问题难度较大，施工中需要综合考量，结合厂家对变频器接地要求和电缆制造厂家的接地建议，合理敷设变频电缆[5]。一般情况下，变频电缆接地是选择全方位连接环实现整体屏蔽与接地导体连接接地，由于屏蔽方式选择铜塑复合带+引流线会缩减金属层的厚度，即便具备较强的屏蔽性能，但也可能出现由于操作不当导致金属层断裂从而诱发接地故障。基于此，施工期间应规避过于盲目的将引流线、复合带和编织网扭绞成一团。所以应规范施工要求，保证金属层与引流线等装置形成电气接触状态，即牢固端与连接环连接在一起，从而保证变频电缆的敷设质量。

4 结语

综上所述，船用变频电缆直接关乎到变频装置的稳定、可靠运行，由于变频电缆在船舶装备上的广泛应用，实际工作中却可能遭遇诸多环节问题。这就需要积极深化关于船用变频电缆的研究和分析，多角度来剖析其设计和施工的问题，积极优化改进，进而保证变频电缆性能符合相关要求。