电线电缆设计依1.docx

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电线电缆设计依1

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２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３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。

３、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。

４、金，镍

　用做耐高温线。

５、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。

６、锌

用做钢丝／钢带／铁导体的镀层，用以防腐蚀。

７、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１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２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35－400KV）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tgδ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tgδ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ρv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1014Ω.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:

+250to195°C

  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,例如加入玻璃纤维,就可提高其尺寸的稳定性,降低因温度造成的膨胀和收缩不一而导致的应力开裂,减小冷流等,另一种是采用改性的方法（与其它高聚物聚合）改变聚四氟乙烯原有结构,基本保存聚四氟乙烯的优点,改善其缺点,从而扩大应用范围,所以应出现了一系列的含氟塑料,如F-46（四氟乙烯和全氟丙烯的共聚物）,F-40（四氟乙烯和乙烯的共聚物）,FEP（四氟乙烯和六氟乙烯的共聚物）,FPA（四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物）.这些含氟塑料基本上保持或接近聚四氟乙烯的各种优良特性,并且改善了聚四氟乙烯的某些不足之处,而且可以用一般押出和注射的方法加工成型