成缆工艺学.docx
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成缆工艺学
成缆工艺学
第一章：
序言
第二章：
材料和半成品
第一节：
绝缘线芯
第二节；常用材料
第三章：
成缆工艺装备
第一节：
成缆机的种类及生产范围
第二节：
成缆机的结构组成及传动系统
第三节：
成缆模具和盘具
第四节：
设备的维护保养
第四章：
成缆工艺
第一节：
成缆工艺基本知识
第二节：
成缆工艺计算
第三节：
填充、包带及干燥
第四节；扇形线芯成缆
第五节：
分相铅报电缆的成缆
第五章：
成缆质量控制
第一节：
成缆质量控制
第二节：
废品种类及防止方法
第一章绪论
电缆是用来传输电能或控制信号的。
电力设备用电多数是使用多相电源，所以电力电缆是多芯的，常用三相电源的三芯电缆或四芯电缆（其中有一芯作为地线）。
控制电缆主要是用于控制设备的线路，控制线路需要的根数一般是很多的，因此控制电缆往往是做成多芯的。
这样不仅使用方便、经济，而且对使用三相电源送电的三芯电缆成缆在一起，可以使三相磁场抵消，减小损耗。
因此，在成缆工序中，是将两芯、三芯，甚至是几十根的绝缘线芯绞合在一起。
组成多芯电缆。
这种将绝缘线芯按一定的规则绞合起来的工艺过程，包括绞合时线芯间空隙的填充和在成缆上的包带过程，叫做成缆。
成缆时，绝缘线芯的绞合形式是采用同心层正规绞合，绝缘线芯直径相同的成缆叫做对称成缆，绝缘线芯中直径不同的叫做非对称成缆。
虽然根据需要根数的绝缘线芯绞合在一起的电缆，使用方便经济，但有些电缆是不成缆的，如高压电缆等，这是为了避免结构太大而笨重和技术设备上的原因，制造成单芯电缆。
本书只介绍电缆的成缆工艺极其有关的基础理论。
第二章材料和半成品
第一节绝缘线芯
一、导电线芯
导电材料有银、铜、金、铝等，但考虑经济与资源等因素，常用的导体有铜和铝两种。
铜导体分软、硬、特硬三种状态。
在电力电缆中一般采用软铜线（TR），要求它的电阻率不大于0.017241Ω·mm2/m，伸长率对不同线径的铜线要求是不同的，线径大伸长率也就大。
线径从0.66～3.00mm的伸长率为25%，线径3.15～8.00mm的伸长率为30%。
铜导体的一般物理性能：
密度为8.89g/cm3，线膨胀系数为0.000017/℃，电阻温度系数0.00393/℃，由于在架空电缆中才采用硬铜线，所以这里对硬铜线的性能暂不作介绍。
电缆中的铝导体多用半硬铝线（H4状态）。
但在大截面的线心中也用软铝线（0状态）。
电阻率为0.028264Ω·mm2/m，物理性能：
密度2.703g/cm3,线膨胀系数0.000023/℃，电阻温度系数软线0.00407/℃，硬线0.00403/℃，力学性能见表2——1。
导线电阻R=ρ
式中ρ——电阻率
L——导线长度
S——为导线截面
在其他条件不变时，ρ越小，电阻值越小/所以要求导线有小的电阻率。
他对导体各项性能的具体指标，在国家标准GB3952～3956中有明确的规定。
表2——1铝导线力学性能
型号
状态
单线直径
mm
抗拉强度
N/mm2
断裂伸长率
不小于%
LR
O
≤1.00
1.01～10.00
～98
～98
15
20
LY4
H4
0.30～6.00
95～125
自身直径卷8圈退六圈，重新卷不裂。
LY6
H6
0.30～6.00
125～165
电力电缆的导电线芯，可以制成整根实心的，或是由多根单线绞合而成的；形状可以是圆形的、半圆形的和扇形的。
绞合线芯可以采用非紧压式和紧压式的两种。
10kV及以下的塑料绝缘电缆多采用紧压扇形结构，10kV以上的交联聚乙烯绝缘电缆多采用圆形紧压结构。
对于控制电缆，一般来说截面都比较小，多用细单线或绞合成圆形线。
橡皮绝缘电缆，一般要求有好的弯曲性能，所以也常用细单线绞合而成。
圆形导电线芯,其绞合排列采用”正规”绞合形式，绞合原则是：
中心一般为一根单线，第二层为六根单线，以后每层比内层多六根，单线采用相同的线径；每层单线的绞合方向应和前一层方向相反，最外层应采用左向绞合。
这样的结构可以保证电缆导电线芯的稳定性和一定的柔软性。
交联聚乙烯绝缘电缆和PVC塑料绝缘电力电缆，为了改善导线表面情况，并节约其他材料常采用分层紧压结构。
电力电缆的导体结构应符合GB/T3956-1997《电缆的导体》所规定。
35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆导体线芯的结构见表2——2
表2——235kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯根数
标称截面
mm2
线芯中单线根数
标称截面
mm2
线芯中单线根数
圆形不少于
型线不少于
圆形不少于
型线不少于
25～35
185
50～70
240
95
300～500
120
630～800
150
常用的塑料和橡皮绝缘电缆线芯结构见表2——3
表2——3常用的橡皮和塑料绝缘电缆导体线芯结构
标称截面
mm2
铜芯
铝芯
标称截面
mm2
铜芯
铝芯
线芯结构
线芯结构
线芯结构
线芯结构
线芯结构
线芯结构
0.03
0.06
0.12
0.2
0.3
0.4
0.5
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
（2.5）
4
（4）
6
（6）
10
1/0.20
1/0.30
1/0.40
1/0.50
1/0.60
1/0.70
1/0.80
1/0.97
1/1.13
1/1.37
1/1.60
1/1.76
---
1/2.24
---
1/2.73
---
7/1.33
---
---
---
---
---
---
7/0.30
7/0.37
7/0.43
7/0.52
7/0.60
19/0.41
7/0.68
19/0.52
7/0.85
19/0.64
7/1.03
49/0.52
---
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1/1.13
1/1.37
1/1.60
1/1.76
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1.2.24
---
1/2.73
---
7/1.33
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
400
500
630
800
1000
---
7/1.70
7/2.12
7/2.50
19/1.83
19/2.12
19/2.50
37/2.00
37/2.24
37/2.50
61/2.24
61/2.50
61/2.85
91/2.62
127/2.50
127/2.85
---
19/0.8
49/0.64
98/0.58
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7/1.70
7/2.12
7/2.50
19/1.83
19/2.12
19/2.50
37/2.00
37/2.24
37/2.50
61/2.24
61/2.50
61/2.85
91/2.62
127/2.50
127/2.85
127/3.15
圆形近压线芯,紧压后的截面如图2——1所示，线芯结构参数如表2——5所列。
扇形和半圆形导电线芯，不是理想的对称形状，因此，设计多根线芯排列时，考虑到弯曲情况下的稳定性极为重要。
为使紧压扇形线芯具有足够的可曲度和稳定性，在设计不紧压线线芯时必须遵守下列规则.
中央导线规则：
扇型芯的中央导线必须位于扇型芯的中心线上。
否则，当线芯弯曲时，位于中心线上部的导线将被拉伸，而下部的将被压缩而可能凸出，这将引起扇形破坏而损伤绝缘。
移滑规则：
扇型芯中心线上导线的直径一般较大，处在其两侧的导线应能沿中心线上导线滑动而不改变扇形芯外形，这一规则称为滑移规则，如图2——2所示。
目前，我国对工作电压在10kV及以下油浸纸绝缘电力电缆、kV级塑料绝缘电缆等均采用紧压扇形结构，先绞合成卵线形坯子，再经过型模紧压成扇形线芯。
通常采用的扇形坯的结构如图2——3、图2——4、图2——5所示。
双芯电缆线芯一般采用弓形结构,紧压程序同扇形线芯，弓形线芯坯结构如图2——6、图2——7所示，
几种标准扇形及弓形线芯的结构参数和尺寸见表2-6、表2-7、表2-8、表2-9。
控制电缆用线芯结构列于表2-10。
上述各线芯结构，各制造厂并非完全一样，在符合标准的前提下，各制造厂稍有不同。
表2—5紧压圆形线芯结构参数
标称截面
mm2
导体外径
mm
根数/单线直径mm
紧压
系数
20℃直流电阻不大于
Ω/km
铜芯
铝芯
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
400
500
630
800
1000
1200
4.8
6.0
7.0
8.4
10.0
11.6
13.0
14.6
16.2
18.4
20.6
23.8
26.6
30.0
34.0
38.2
42.0
7×1.78
7×2.26
7×2.65
19×1.91
19×2.26
19×2.65
37×2.12
37×2.38
37×2.65
61×2.36
61×2.65
61×3.01
61×3.36
61×3.87
61×4.24
61×4.92
61×5.25
0.88
0.88
0.91
0.90
0.89
0.90
0.90
0.90
0.90
0.90
0.90
0.90
0.90
0.89
0.88
0.87
0.87
1.15
0.727
0.524
0.387
0.268
0.193
0.153
0.124
0.0991
0.0754
0.0601
0.0470
0.0366
0.0283
0.0221
0.0176
0.0151
1.91
1.20
0.868
0.641
0.443
0.320
0.253
0.206
0.164
0.125
0.100
0.0778
0.0605
0.0469
0.0367
0.0291
0.0247
注：
结构尺寸为参考值。
大于1000mm2及以上的铜导体，应采用分割导体结构。
表2——6三芯电缆的扇形芯（紧压）结构
标称
截面
mm2
导线根数及直径mm
扇形尺寸mm
中心
第一层
第二层
高度
宽度
绞合
平放
25
35
50
70
95
120
159
185
240
---
---
---
---
---
7×2.62
7×2.07
7×2.29
7×2.62
6×1.34
6×1.59
6×1.90
6×2.25
6×2.62
2×2.62
2×2.07
2×2.29
2×2.62
12×1.34
12×1.59
12×1.90
12×2.25
12×2.62
15×2.40
15×2.07
15×2.29
15×2.62
---
---
---
---
---
---
21×2.07
21×2.29
21×2.62
4.9
5.8
7.0
8.3
9.8
11.2
12.8
14.2
16.4
9.0
11.0
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