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[摘要] 闡述同芯式導(dǎo)體低壓電力電纜設(shè)計的原理、結(jié)構(gòu)及其截面要求和工藝要求。

[關(guān)鍵詞] 設(shè)計原理中性點接地短路電流

電力電纜是在電力系統(tǒng)中傳輸或分配大功率電能的電纜。通常低壓電力電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時是沒有同芯式導(dǎo)體的，由于未能很好地區(qū)分工程的具體情況和使用場所，在三相系統(tǒng)的輸配電路中使用這種無同芯式導(dǎo)體(即無屏蔽特性)的塑料絕緣電力電纜會給工程設(shè)計、輸配電網(wǎng)運行帶來許多不足的問題，主要存在下列三個缺點：

1、抗干擾性能差，當(dāng)電纜本身輸送的電流中含有高次諧波分量時，電纜會對其周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾；反之，外界的電磁干擾也會藕合到電纜芯線上，對與電纜相接的各種電氣產(chǎn)生電磁干擾；

2、相一零短路阻抗大，使線路單相短路電流值降低，影響首端保護裝置在單相短路時的靈敏度。特別要指出的是：在電源中性點直接接地的接零系統(tǒng)中，當(dāng)電纜一相絕緣被擊穿而發(fā)生的一相接地時，因其接地短路電流值很小，不足以使線路首端的過電流保護裝置有效的動作，導(dǎo)致危及整個系統(tǒng)的電氣設(shè)備和人身安全；

3、沿高層建筑內(nèi)敷設(shè)的電纜，因無屏蔽層，難免在強大雷電流的電磁效應(yīng)作用下產(chǎn)生過壓，而造成絕緣層的損壞或者被擊穿。由于低壓電力電纜本身結(jié)構(gòu)存在問題，進而所引發(fā)的各種干擾和危害問題，日趨復(fù)雜和嚴(yán)重。在電站、電廠、高層建筑、遂道、地鐵、計算機機房的電纜選型與運行敷設(shè)中不得不將問題加以重視，而具有屏蔽性能及中性線作用的同芯式導(dǎo)體在這些場所顯得更為重要和適用。

一、同芯式導(dǎo)體設(shè)計的原理

能源部SDJ8-79：《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定："在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護，即接零"，又規(guī)定"零線應(yīng)在電源處接地"。所謂零線，即與變壓器或發(fā)電機直接接地的中性點連接的中性線，或在直流回路中的接地中性線。電力設(shè)備外殼與零線接連即為接零。保護接零的原理見圖一，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生相線碰殼故障時，短路電流Id的值較大，使熔斷器RD(或自動開關(guān))迅速動作，切斷電源。

Id-相線碰殼時短路故障電流

Rc-重復(fù)接地電阻

Ro-工作接地電阻

RD-熔斷器

二、同芯式導(dǎo)體的截面要求

SDJ26-89《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計規(guī)程》中規(guī)定："電力電纜金屬屏蔽的有效截面，宜滿足各種可能運行方式下(如中性點不直接接地系統(tǒng)中不同地點的兩相接地短路)，該屏蔽層短路時溫度最高不超過150°C(聚氯乙烯外護層)或140°C(聚乙烯外護層)的原則確定"。SD289－88《進口1－35kV橡塑電纜技術(shù)規(guī)范》中也規(guī)定："金屬屏蔽層的有效截面應(yīng)能在系統(tǒng)中發(fā)生接地故障(中性點接地系統(tǒng)為單相接地故障，中性點不接地為不同地點兩相同時接地故障)，而有故障電流渡過金屬屏蔽蔽層時，屏蔽層的溫度不超過其內(nèi)側(cè)的采集合最高耐熱溫？quot;。在金屬屏蔽中，短路電流，導(dǎo)電截面的大小要按電網(wǎng)系統(tǒng)的短路容量(Shortcirouitpower)和系統(tǒng)接地方式而定。如果系統(tǒng)中性點直接接地，在金屬屏蔽層中所引起的短路電流將與電纜導(dǎo)電線芯的相同，或?qū)щ娋�芯的一半，我國這樣的系統(tǒng)主要是在低壓供電系統(tǒng)中使用。如果系統(tǒng)不接地或通過阻抗接地(如北京標(biāo)書要求：電力系統(tǒng)接地方式，中性點接地或經(jīng)消弧線接地系統(tǒng))，除出現(xiàn)少見的特殊短路情況(如雙接地doubleearthfault)金屬屏蔽中的短路電流將不會太大，在我國這樣的情況是在中壓供電系統(tǒng)出現(xiàn)。中壓電纜的銅絲屏蔽或銅帶屏蔽的截面也可以參照XLPE絕緣中壓電纜屏蔽蔽層的要求，確定其截面分為16、25、35、50mm2四種，(系統(tǒng)不直接接地)可根據(jù)故障電流容量選用。

三、同芯式導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、工藝要求

金屬屏蔽主要是起電屏蔽作用，在電路故障短路時也起到導(dǎo)電線短路電流的重要作用，一般金屬屏蔽可由1～2層銅帶、銅絲編織或銅線疏繞同芯等組成，疏繞銅線的間距不得大于4mm，并要有一反向繞包的銅帶作為接觸扎線，把銅線疏繞層在電氣連成一體。國內(nèi)電線電纜產(chǎn)品中，沒有或很小采用同芯式導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)形式，國外一些發(fā)達國家都在致力于這方面的研究，并付諸實施。在英國標(biāo)準(zhǔn)中，BS4553－92供電用銅芯聚乙烯絕緣分股同芯電纜，規(guī)定同芯層可作為中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體，是符合BS4109規(guī)定的無鍍層退火銅線來制造，并規(guī)定每個規(guī)格電纜中的銅絲數(shù)目和直徑、電阻率同芯層的應(yīng)采用右向繞包，繞包節(jié)距和線的根數(shù)應(yīng)使之最小覆蓋率達到90%，在同芯層外面應(yīng)緊接重迭繞包不吸潮的包扎帶。德國標(biāo)準(zhǔn)DIN57271－83中的NYCY型采用同芯層導(dǎo)體可作為中性線，接地線或零線使用，它同時又可以作屏蔽線使用。也規(guī)定了無鍍層退火銅線的根數(shù)和直徑、電阻率。與同類型的電纜相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形圓整，可節(jié)約護套電纜料10%左右，因此根據(jù)上結(jié)構(gòu)特點、截面積的要求和使用設(shè)備及生產(chǎn)工藝制訂了低電力電纜同芯式導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。

1、為了便于生產(chǎn)和管理，應(yīng)盡量統(tǒng)一同芯導(dǎo)體的線徑。

2、根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備，在保證均勻分分布在絞合的絕緣芯繞包層上，其間距不大于4mm的情況下規(guī)定最小線徑，同芯導(dǎo)體的根數(shù)越少越好。

3、為了保證同芯導(dǎo)體的均勻，且不致相對的滑動，又保證護套擠出后，電纜外觀圓整。采用分層的無紡布或PVC繞包的方法，即絕緣芯成纜包帶＋同芯導(dǎo)體絞合螺旋形銅帶繞＋無紡布帶重迭繞包。

4、其結(jié)構(gòu)形成有三種，對于三相四線電纜的結(jié)構(gòu)形成為a結(jié)構(gòu)，對于三相五線電纜的結(jié)構(gòu)形式為b和c兩種結(jié)構(gòu)(見圖二)。

a、結(jié)構(gòu)中，同芯式導(dǎo)體是包在纜芯外，它可以是N線(中性線)、PE線(保護接地)，也可以是PEN(中性線與保護接地共用)，材料為銅絲或銅帶，或銅絲加銅帶。截面為與電纜相芯相同或一半。

b、結(jié)構(gòu)中，N線在纜芯內(nèi)，而零線作為PE線包在纜芯外，零線可以是銅絲或銅絲加銅帶。截面為電纜相芯的一半。

c、結(jié)構(gòu)中，N線包在銅芯外，用銅絲組成PE線包在N線外面，用銅絲銅帶組成，形成雙層屏蔽結(jié)構(gòu)。截面為與電纜相芯相同或一半。

以上三種結(jié)構(gòu)中，也可以加上鋼帶或鋼絲鎧裝，其結(jié)構(gòu)如圖三，以增加電纜耐壓力和拉力。

5、型號規(guī)格

同心式導(dǎo)體的電阻率按GB3957－83或IEC228執(zhí)行。

四、同芯式導(dǎo)體兼屏蔽零線電力電纜的優(yōu)點

1、輸送電力時，不會對周圍電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾；也消除了外來電磁干擾對連接在本電纜上的電氣設(shè)備的影響。

2、能避免強大雷電磁效應(yīng)電壓所導(dǎo)致的擊穿或損壞，提高了高層建筑避雷效果和可靠性。

3、能提高線路首端過流保護裝置的靈敏度，使電纜及接在其上的電器設(shè)備得到有效的保護。

4、具有較低且均勻的正(逆)序和零序阻抗，有利于改善銅電品質(zhì)。

5、適用于無芯電纜的TN－C和TN－C－S系統(tǒng)供電。

6、能盡快消除因一相絕緣擊穿而發(fā)生的接地故障。

7、加工方便，柔軟性高，易于施工。

8、可降低成本。

五、使用場合

1、該屏蔽兼零線電纜適用于具有對稱負(fù)荷的三相四線、三相五線線路以及需要防干擾接地，帶信號而具有不對稱相零負(fù)荷的線路，還可以作為高精密度電子設(shè)備的饋線用。

2、使用于保護接零線系統(tǒng)中，必須有較好的工作接地和重復(fù)接地。

3、保護零系統(tǒng)中，零線不得裝接熔斷器或開關(guān)。

結(jié)束語

通過以上所述及實際應(yīng)用，同芯式導(dǎo)體低壓電力電纜具有比VV、YJV線更優(yōu)越的性能，很值得上規(guī)模的廠家開發(fā)生產(chǎn)，以滿足電力系統(tǒng)輸配電線路工程設(shè)計的需求。

參考文獻

[1]《現(xiàn)代電纜工程》婁爾康

[2]SDJ8－79《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)范》

[3]SD289－88《進口1－35kV橡塑電纜技術(shù)規(guī)范》

[4]BS4553－92(英國標(biāo)準(zhǔn))

[5]DIN57271－83(德國標(biāo)準(zhǔn))

樓上的兄弟資料內(nèi)容相同，圖文并茂，謝謝樓上兄弟的提示

不錯。誰有成熟的零線屏蔽單絲直徑與根數(shù)，能告知一下，就更好了。謝謝。

雷龍同學(xué)講的不錯

大家應(yīng)該向他學(xué)習(xí)

不僅要詳細(xì)的講解，還要有依據(jù)

很好��！