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為了增加電纜的柔軟性或可曲度,較大截面的電纜線芯由多根較小直徑的導(dǎo)線絞合而 成。由多根導(dǎo)線絞合的線芯柔軟性好,可曲度大,是因?yàn)閱胃饘賹?dǎo)線沿某一半徑彎曲時(shí), 其中心線外部受拉伸?而中心線內(nèi)部受壓縮。如線芯是由多根導(dǎo)線平行放置而組成,由于導(dǎo) 線之間可以滑動(dòng)。因此.它比相同截面單根導(dǎo)線作相同彎曲時(shí)要省力得多。為了保證線芯結(jié) 構(gòu)形狀的穩(wěn)定性和減小線芯彎曲時(shí)每根導(dǎo)線的變形,多根導(dǎo)線組成的線芯均需絞合而成。
如[冬II-2-1所示,平行導(dǎo)線彎曲再恢復(fù)平直時(shí),由于導(dǎo)線的塑性變形可能在線芯表 面產(chǎn)生凸出部分,使電纜絕緣層中電場分布產(chǎn)生畸變,并損傷電纜絕緣。在絞合的電纜線 芯結(jié)構(gòu)中,由于線芯中心線內(nèi)、外兩部分可以互相移動(dòng)補(bǔ)償,彎曲時(shí)不會(huì)引起導(dǎo)線的塑性 變形,因此線芯的柔軟性和穩(wěn)定性大大提高,絞合節(jié)距越小,線芯的柔軟性和穩(wěn)定性越 島。另外,絞合導(dǎo)線與大截面單根導(dǎo)線不同,彎曲是較平滑地分配在一段線芯上,因而彎 曲時(shí)不易損傷電纜絕緣。
圖1-2-1線芯彎曲示意圖
<a>平行線芯彎曲前:<b)平行線芯彎曲后;(c>平行線芯芎曲后再恢S平直;
<d)絞合線芯彎曲前;(e)絞合線芯彎曲后;(f>絞合線芯彎曲后再恢復(fù)平直
不同的電纜應(yīng)用場合,對(duì)電纜線芯的可曲度要求也不同。可曲度要求較高的是移動(dòng)式 電纜,這些電纜多采用橡皮或塑料作為絕緣材料。油浸紙絕緣電力電纜的可曲度較低,這
是因?yàn)橛徒埥^緣電力電纜的可曲度主要由護(hù)層結(jié)構(gòu)來決定,線芯對(duì)電纜的可曲度影響較 小,一般只要求線芯在生產(chǎn)制造、安裝敷設(shè)過程中不致?lián)p傷絕緣即可。
一般地,電纜線芯的絞合形式可分為兩大類,即規(guī)則絞合和不規(guī)則絞合。
(1) 規(guī)則絞合。導(dǎo)線有規(guī)則、同心且相鄰各層依不同方向的絞合稱為規(guī)則絞合。規(guī)則絞 合還可進(jìn)一步分為正常規(guī)則絞合和非正常規(guī)則絞合,前者系指所有組成導(dǎo)線的直徑均相同, 而后者系指層與層間的導(dǎo)線直徑不盡相同的規(guī)則絞合。另外規(guī)則絞合還有簡單和復(fù)合之分, 后者系指組成規(guī)則絞合的導(dǎo)線不是單根的.而是由更細(xì)的導(dǎo)線按規(guī)則絞合組成股.再絞合成 線芯。這種結(jié)構(gòu)使線芯柔軟性更好,常見于移動(dòng)式橡皮絕緣電纜? 一般的電力電纜則是簡單 正常規(guī)則絞合最為常見。因此.若無特別說明,規(guī)則絞合一般均指簡單正常規(guī)則絞合。
各種規(guī)則絞合截面如圖1 -2-2所示。
m 1-2-2各種規(guī)則絞合截而
(2) 不規(guī)則絞合。指所有組成導(dǎo)線都依同一方向絞合,又稱束絞。雖然束絞工藝簡 單,成本低,線芯填充系數(shù)較高.相同截面積外徑較小,可曲度又高,但因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 較差,所以電力電纜一般不采用束絞,而絕緣軟線或電壓等級(jí)較低的橡皮絕緣電纜中卻多 采用束絞。
塑料絕緣電力電纜導(dǎo)電線芯的構(gòu)成方式見表1-2-2。
表1-2-2 塑料絕緣電力電纜導(dǎo)電線芯的構(gòu)成方式
截面 \ ^ (mm2) 'v | 額定電壓<kV) | 1?3 | 6?10 | 20?35 |
| 聚氣乙烯 PVC | 聚乙烯 PE | 交聯(lián)聚乙烯 XLPE | 交聯(lián)聚乙烯 XLPE |
<16 | 銅 | 中-根岡形軟線或絞合 |
| |
鋁 | 申根圓形硬線或絞合 | 絞合 | ||
25?35 | 銅 | 單根軟線或絞合 | ||
25?50 | 鋁 | 單根軟線或絞合 | ||
^50 | 銅 | 絞合 | ||
>70 | 鋁 |
把線芯導(dǎo)體實(shí)際面積與線芯輪廓面積之比定義為線芯的填充系數(shù)。規(guī)則絞合線芯的填充系數(shù)不僅與線芯單線層數(shù)有關(guān),而且與線芯中心導(dǎo)線根數(shù)有關(guān)。如圖1-2-3所示,中 心導(dǎo)線是一根時(shí),絞合線芯的填充系數(shù)隨層數(shù)的增加而減少,而中心導(dǎo)線根數(shù)為2?5根 的線芯填充系數(shù)隨層數(shù)的增加而增加,但其絕對(duì)值比中心導(dǎo)線根數(shù)為1的小。從提高線芯 填充系數(shù)和穩(wěn)固性考慮,中心為一根導(dǎo)線的規(guī)則絞合結(jié)構(gòu)最好,因此電力電纜一般均采用 中心為一根導(dǎo)線的規(guī)則絞合結(jié)構(gòu)。
為了提高電纜線芯填充系數(shù).節(jié)約材料.降低成本,很多電纜線芯均采用緊壓線芯結(jié) 構(gòu)。線芯經(jīng)過緊壓后,每根導(dǎo)線不再是圓形,而是呈不規(guī)則形狀.原來的空隙部分被導(dǎo)線 變形而填充,如圖1-2-4是緊壓后圓形線芯截面。
三、線芯幾何結(jié)構(gòu)
電力電纜的線芯按其外形可分為岡形線芯、中空?qǐng)A形線芯、扇形線芯、弓形線芯等 幾種。
岡形線芯:由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,T藝性好,線芯表面曲率平均,35kV以上的高壓電纜 均采用圓形線芯,對(duì)于橡塑絕緣電力電纜一般在3kV以上也都采用圓形線芯。
中空?qǐng)A形線芯:這種線芯主要用于充油或充氣電纜的線芯,我國中空線芯主要有兩種 結(jié)構(gòu)。其一是用鍍錫硬銅帶做成螺旋支撐,支撐的直徑由所需 的油道或氣道直徑的大小來確定(一般為12mm),在支撐外面 有規(guī)則地、同心地絞合鍍錫導(dǎo)線。其二是由型線絞合而成,內(nèi) 層為Z型線.其余各層均為弓形線絞合,如圖1-2-5所示。
這兩種線芯各有優(yōu)點(diǎn),型線構(gòu)成的中空線芯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、油 (氣〉道內(nèi)表面光滑而不易阻塞,但螺旋支撐結(jié)構(gòu)的柔軟性和 工藝性較好。
對(duì)于大截面導(dǎo)電線芯,為了減小集膚效應(yīng),有時(shí)采用四分 圖1-2-5形線構(gòu)成
割、五分割等分割線芯。 的中空線芯
扇形線芯:扇形線芯表面曲率半徑不均等,在線芯的邊角處曲率半徑較小,該處電場 比較集中。因此,在10kv以上的電力電纜中很少采用扇形線芯(分割導(dǎo)體除外)。我國 10kV及以下電壓等級(jí)的油浸紙絕緣電力電纜和lkV以下的塑料電纜,由于扇形線芯電纜 的結(jié)構(gòu)緊湊,而且生產(chǎn)成本較低.故常采用扇形線芯,如圖1-2-6所示。