电线电缆设计依1.doc

电线电缆设计依据第1章、电线电缆分类 a 电气装备用电缆 用做电气装备的连接线,有内部接线或外部接线 b 电力电缆 又称力缆，用于传输电能：常做地下敷设(城市电力传输). c 架空线（裸电线） 又称裸电线，用于专输入电能；常做架空敷设,成本低.d 通讯电缆 用于传输入电信号；常敷设于地下或架空。 e 漆包线（绕组线） 又称绕组线，用于电机绕组，将电能转化为机械能。 f 光织光缆 用于传输光信号，因具有低衰减性能，常用作长途通讯的主干线。第章、电线的常规设计依据 电线电缆的各种标准 国际标准 国际电工委员会标准 IEC。 美国保险商实验所标准 UL。 美国军用标准MIL-C-17G。 日本工业标准JIS等。 德国工业标准DIN。 英国国家标准BS。 美国电气及电子工程师学会标准 IEEE。 澳洲标准AS 国内标准 中华人民共和国国家标准GB/TXXXX-XXXX，GBXXXX-XXXX。 中华人民共和国通讯行业标准YD/TXXXX-XXXX。 中华人民共和国机械行业标准JBXXXX-XXXX。 中华人民共和国电子行业标准SJ/TXXXX-XXXX。 企业标准 企业制订的演示文稿有关省市部门批准的各类企业标准。 客户规格书或实样 客户提供的各种产品技术规范，条件及规格书，或是电线各种 实样。 客户提出的技术要求电线使用温度，电压等级要求。 使用温度是60，80，90 ，105 ， 125 ， 150 , ， 200 等 级；使用电压等级(要求是低压还是高压) 电线敷设及使用环境要求 首先要告知所需电线的使用场合及用途情况。 有否耐热、耐寒、耐油、耐化学溶剂、耐辐射、防水等特殊性能 要求，如用在室外敷设，还要耐日光及耐紫外线的性能要求等。电线在敷设和使用中有否经常受较大机械力作用(如拉伸和挤压 )。电线在使用中要经受频繁移动和弯曲的要求，则电线要求柔软，弯曲性能要好。电线加工时的要求电线加工一般有注塑和装配2种,由于加工方式的不同, 经常会有一些特殊要求,如附着力,线径公差要求；加工时电线要浸锡或焊锡用，则需要采用镀锡导体的电线；如有注塑工艺要求，电线外护套要求结实圆整一些(不可用挤管式)。电线性能方面要求要求电线承受的载流量(A).对于通信电缆在传输性能上要求（如特性阻抗、衰减、串音、回波损耗等指针）第章、电线电缆材料电缆用金属材料1、铜导电性仅次于银，导热性仅次于金、银；抗腐蚀，无磁性，塑性 好，易于焊接，用途广泛。铜合金主要为提高铜的耐磨性，耐腐 蚀性及机械物理性能。2、银金属导电性及导热性最高，具有良好的耐腐蚀性及耐氧化性，易 于焊接；主要用于镀层和包复层；主要用做耐高温线及（注：依 照集肤效应原理）用做高频通讯电缆导体。、铝导电性仅次于银、铜、金；导热性好，耐腐蚀性好，机械强度一 般，塑性好，比重小。缺点是抗拉强度低，不易焊接。铝合金主 要为提高铝的机械强度，耐热性及可焊性。、金，镍用做耐高温线。、铁（钢） 常作复合导体的加强材料，如钢芯铝较线，铜包钢，铝包钢线等。 、锌 用做钢丝钢带铁导体的镀层，用以防腐蚀。、锡用做钢丝铜线的镀层，用以防腐蚀，并有利于铜线的焊接。第4章、电线电缆材料聚氯乙烯塑料(PVC)聚氯乙烯（PVC)塑料是以聚氯乙烯树脂为基础的多组份混合材 料，根据各种电线电缆的要求，在PVC配方配入有可塑剂、安 定剂、填充剂、耐燃剂、加工助剂（润滑剂），紫色线吸收剂 ，着色剂和特殊用途添加剂等物质。 PVC树脂是PVC配方中最基本材料（母料），电线电缆PVC常用PVC树脂 是采用悬浮法聚合制成。常用PVC树脂牌号有：K-70，K-75。 可塑剂是PVC配方中重要配合剂，也是用量最大的配合剂。一般软质 PVC塑料的性能在很大程度上取决于可塑剂的品种和用量。例 如：PVC配方的耐温等级、耐寒性、耐气候、耐油性、非移行 性和电绝缘性等都与可塑料剂有密切关系。另外，PVC塑料中 加入可塑剂，可大大降低“玻璃化”温度，使其在常温下有良 好柔软性，以增加塑性，易于加工成型，并且还可调整塑料物 理机械性能。PVC塑料中常用的可塑剂有DOP(60）， DOA( 耐寒性），TOTM(105)。 安定剂安定剂是聚氯乙烯塑料中的重要的配合剂，它能抑制PVC树脂在加工和使用过程中由于受热，光的作用而引起降解和变色。因为PVC树脂加工温度在150 170时就有少量盐酸 (HCL) 游离而出开始分解，所以安定剂的稳定作用是通过吸收HCL来达到的（即与HCL形成中性物质）。PVC塑料安定剂种类很多，在电线电缆中常用的有铅系安定剂和皂类安定剂、及无铅系复合安定剂。 填充剂在PVC塑料中，一是降低制造成本，增加体积，起增量剂作用；二是会改善某些性能，如电气绝缘性，耐热变形性，耐光，热稳定性等。PVC 常用的填充剂有CaCO3，陶土（黏土）等。 耐燃剂PVC树脂本身含有56氯，具有自熄性能，但在其中添加可燃性可塑剂作成软质PVC，氯含量在30%以下时，就不具有自熄性能。因此，在耐燃性较高的电线电缆用PVC配方中必须加入一定量耐燃剂来提高其耐燃性能。一般耐燃剂有氧化锑（Sb2O3 ) 。着色剂因为电线电缆制品（特别是通讯电缆中绝缘芯线）由于安装使用或检修需要，必须要有鲜艳的色别区分。PVC塑料用着色剂能使电线电缆制品具有鲜艳夺目的色泽并还能满足美观要求。 PVC塑料的着色剂通常是油溶性颜料，可分为有机颜料（塑料红GR，塑料紫，钛青蓝，钛青绿等）和无机颜料（如钛白粉，铬黄粉）等两大类。紫外线吸收剂能高度吸收日光的紫外部份，防止PVC塑料经过长时间光的作用而变色，脆裂和降低机械强度。目前常用的紫外线吸收剂是：羟基二苯甲酮和甲苯三唑咯。 加工助剂（润滑剂）能减少聚合体在混炼中与加工机械的金属之间磨擦发热而产粘 连现象，增加其表面滑性，使之容易加工，并且润滑剂还能改 善塑料制品加工时的外观。塑料中常用润滑剂有烃类（如天然 石蜡）和金属皂类（如硬脂酸铅镉钡锌钙）等几种润 滑剂。第5章、电线电缆材料电线电缆用PVC绝缘护套料电线电缆用软PVC塑料根据其在电线电缆上用途不同，可分为绝缘级电缆料和护套级电缆料两大类。PVC绝缘料根据电线电缆的使用要求和特性，PVC绝缘料类型，性能要求及其主要用途，如下表所示。PVC护套料电线电线用PVC 护套料要具有较好的耐腐蚀性，足够的机械性能，一定的耐大气老化性能，柔软，重要轻，加工及敷设方便等要求。根据电线电缆使用条件要求，研制有不同类型的PVC护套料，其性能要求及应用范围如下表所示。第6章、电线电缆材料聚乙烯塑料（PE）聚乙烯塑料是所有塑料中产量最大，用途最广的一种塑料，在电电缆中有非常广泛的应用。例如除了制造某些特种细线和软线外，还在塑力缆(高压)上（电压等级35400KV）和海底电缆以及各种类型通信电缆上使用，目前已有90%以上的通信电缆采用聚乙烯作绝缘。聚乙烯性能特点聚乙烯具有优良的电绝缘性（介电常数及介质损耗角正切tg都很小），良好的化学稳定性，很低的透气性和较小的吸水性，比重小，无毒性，并有良好的塑性，易于加工成型。聚乙烯的种类聚乙烯是同单体聚乙烯聚合而成的高聚物，按其生产方法可分为高压法聚乙烯低压法聚乙烯和中压法聚乙烯，聚乙烯按其合成密度大小，可分为三类，如下表所示。聚乙烯电绝缘性能有如下几个特点：(a)介电常数和介技损耗角正切tg很小，并且在很宽的频率范围内 几乎不变，因此是很理想的高频绝缘材料。(b)体积电阻系数v和击穿场强Eb在浸水7天后仍然变化不大，因此 许多水下的大小电缆，如潜水电缆，海底电缆等均可采用PE作为 绝缘材料和护套材料。发泡聚乙烯(FMPE)发泡聚乙烯是一种在聚乙烯塑料中存在有许多封闭均匀的微孔材料与实心聚乙烯比较，它的介电常数小，比重轻，技术经济指针好，因此在通信电缆中也被广泛使用。FMPE性能特点发泡PE的性能与其发泡度有密切的关系。通常比重，抗张强度 ，伸长率，介电常数以及击穿强度等都随发泡度的增加而显著下 降。体积电阻系数则基本与实心PE相同，但由于发泡聚乙烯的 吸水性较大，故在浸水或受潮时绝缘电阻会下降。 通信电缆的发泡PE绝缘曾要求孔细，数量多，分布均匀一致，彼此间不贯通，并且表面要光滑平整。由于各种电缆的用途要 求不同，发泡度也就不同，如同轴电缆发泡绝缘层发泡度一般 要求为50-60%，而市话电缆中使用发泡绝缘的发泡度只要求为 20-30%。发泡PE种类 发泡PE按照押出方式分为化学发泡和物理发泡两种。 化学发泡法是把含有发泡剂(一般用AN型发泡剂)的聚乙烯混合物，通过押出机时发泡剂受热分解，押出后分解的气 体迅速在绝缘层中膨胀，从而变成许多微孔状态即发泡聚 乙烯。此发泡是制造发泡PE绝缘层的最常用方法。 物理发泡法是绝缘材料中混入成核剂，气体(一般为氮气) 注入押出机与材料混合，形成发泡绝缘。最高发泡度80%。第7章电线电缆材料聚丙烯塑料(PP)一般性质 聚丙烯的外观呈白色蜡状固体,较透明,无毒,吸水性小,仅为0.03-0.04%可燃,比重为0.91,是目前常用塑料中最小的一种.物理机械性能 PP机械强度很大,抗拉强度达300-390MN/2,特别是当温度高时其抗拉强度下降很小.PP的硬度比PE高,耐磨性及耐弯曲变形均十分好,所以聚丙烯有“低密度高强度塑料”之称.电绝缘性能 聚丙烯有很好的电气绝缘性,绝缘性能基本上类似于低密度PE,而且在很宽的频率范围内不发生变化.它的介电常数只有2.1,介质损耗角正切为0.0005-0.001,体积电阻系数在1014.m.再加上吸水性很小,所以PP完全可用做高频绝缘材料.耐热性 PP的耐热性很好,它的熔融温度高达1670C,在负载下可以在1100C边续使用化学稳定性 PP的化学稳定性很突出,在800C以下能耐酸/碱,盐及很多有机溶剂腐蚀第8章电线电缆材料聚丙烯塑料(PP)(续)由于PP具有很好的物理机械性能,较高的耐热性和较为优良的电绝缘性和化学稳定性,因而可用于制造各种电线,电力电缆,通信电缆的绝缘材料,例如由于PP的柔韧性及刚性好,用做电话线绝缘层为最佳材料.第9章电线电缆材料氟塑料(Teflon) 氟塑料与其它塑料相比,具有优异的耐高低温,耐腐蚀,耐候性,电气绝缘性,不吸水,以及低摩擦系数等.主要用于制作高温航空导线,测油井电缆,地球勘探电线,太阳能收集窗,加热电缆,天花板plenum级电缆,火灾预警电缆,扁平电缆,电磁线,同轴射频电缆等.氟塑料种类 氟塑料的种类很多,在电线电缆中常用的有:聚四氟乙烯(F-4),聚三氟乙烯(F-3);聚全氟乙烯(F-46);四氟乙烯和乙烯共聚物(F-40),四氟乙烯和全氟烷基共聚物(FPA),四氟乙烯和六氟乙烯共聚物(FEP)等.聚四氟乙烯(F-4)性能物点 a)优良的电绝缘,比重2.1-2.2.介电常数2.1及很低的介质损耗系数(KHZ/MHZ时0.0002),并在很宽的温度及频率范围内保持稳定.耐电强度也很高,当厚度为0.02mm时,耐电强度可达20.0MV/m b)优异的耐高低温特性.长期工作温度:+250 to 195C c)足够的机械性能,在室温下,抗张强度200MN/m2,伸长率400%,即使在300 C高温下使用一个月,抗张强度只降低10%. d)优异的化学性,它能抵抗最活性的化学试剂的作用.e)良好耐热性和耐湿性.由于其分子结构特点,它的透湿性和吸水性极微,放在水中浸泡24h,吸水性几乎为0,浸光后绝缘电阻也基本不变.第10章电线电缆材料氟塑料(Teflon)(续)f)不能采用常规押出成型加工,使聚四氟乙烯的使用范围大大受到限制.在电线电缆绝缘时,一般采用绕包聚四氟乙烯薄膜,然后烧结成型;或采用裸导线浸涂聚四氟乙烯液,然后烧结成型;或采用活塞押出或糊状聚四氟乙烯的冷押出,振奋精神后烘干烧结.g)冷流性严重,即边续负载下容易产生塑性变形.h)导热性差.因温度变化,而引起的膨胀和收缩要比一般塑料为大,如在加工中烧结温度和冷缩速度控制不完善,易造成应力开裂.i)耐电晕性和耐辐射性差.经受长期电压时,氟原子容易游离分解,击穿电压降低;碳主链不能抵抗伽玛射线,所以聚四氟乙烯只能作为耐高温低电压,不耐辐射的绝缘材料.j)氟塑料价格非常昂贵,是一般塑料的20-30倍及以上价格.为克服聚四氟乙烯的缺点,可以用几种途径加以改性.一种是在聚四氟乙烯中加入各种填料,例如加