垂直敷設場合用五芯低壓電纜結構優化設計

丁廣霞

(揚州曙光電纜股份有限公司，江蘇高郵225652)

0 引言

近年來為了用電安全，低壓配電中使用三相五線制電纜的越來越多。電纜生產企業對5芯電纜常采用4芯瓦形和1芯圓形結構(如圖1)，此結構減小了成品電纜外徑，節約大量的電纜填充材料和護層材料。由于電纜外徑減小，也可以減少敷設所占用的有限空間，深受客戶喜愛?？墒遣糠钟脩粼诖怪狈笤O5芯電纜(4芯瓦形和1芯圓形結構)時出現中間一根絕緣線芯相對于外圍絕緣線芯下滑現象，造成電纜報廢。中間絕緣線芯也可能由于自重力的存在造成接線端子與導體脫落，中間圓形線芯為接地線，接線端子與導體脫落后造成虛假接地，給用電安全帶來隱患。為解決上述問題，對垂直敷設場合用五芯低壓電纜結構進行優化設計。

1 設計理念

1.1 原因分析

電纜中間絕緣線芯下滑的主要原因是，電纜尺寸是在電纜標稱尺寸情況下設計的，如導體截面、絕緣標稱厚度，但是電纜實際生產為粗加工，生產出的導體往往不能正好達到設計尺寸;在電纜絕緣生產時，絕緣厚度一般大于標稱厚度，從而造成瓦形中心空隙實際直徑大于中間絕緣線芯外徑，這樣中心絕緣線芯與周圍的絕緣線芯摩擦力很小，承受不了自重力，在垂直敷設時中間線芯下滑。

圖1 5芯電纜(4芯瓦形和1芯圓形結構)結構示意圖

垂直敷設的電纜采用Ω型鋼卡固定，Ω型鋼卡固定力集中在電纜護層，護層與瓦形絕緣線芯的摩擦力支持瓦形線芯的重量，再由于瓦形線芯成纜絞合后摩擦力很大，能夠承受自重，而中間的絕緣線芯與瓦形絕緣線芯不絞合，摩擦力很小，不能承受中間芯的自重，造成中間絕緣線芯下滑。

1.2 結構優化

為解決上述問題，在不改變生產條件和電纜外徑的情況下，提出把電纜導體瓦形和圓形全部改為扇形(如圖2)，杜絕了由于電纜加工時造成的中心空隙大于中間絕緣線芯外徑的現象，擠包絕緣后5芯同層成纜，可以解決因中間線芯與其他線芯不絞合，摩擦力小，造成中心線芯下滑現象。優化后的電纜結構可以使用現有設備生產，電纜外徑變化不大。

圖2 5芯電纜(5芯扇形結構)結構示意圖

2 優化后的電纜結構計算

以YJV 0.6/1 kV 3×150+2×70為例，扇形導體數學模型圖見圖3，利用參考文獻［1］中的扇形導體計算方法和牛頓迭代法對優化后的電纜結構進行計算:

圖3 扇形導體數學模型圖

根據電纜相關國家標準要求和電纜生產中的經驗，確定已知參數如表1。

表1 扇形導體已知參數

根據參考文獻［1］中的計算方法，計算扇形導體的輪廓參數如表2。

表2 扇形導體的輪廓參數

3 結論

(1)在垂直敷設的條件下，經優化的5芯電纜結構穩定，5芯絕緣線芯同層成纜，無容易下滑的線芯，解決了接線端子與導體脫落后造成虛假接地的問題;

(2)優化后的電纜扇型導體與瓦形導體相比銅絲緊壓變形小，銅材電阻率小，在電阻合格的情況下更有利于節約銅材;

(3)優化后的電纜對于制作分支電纜更方便，作為分支電纜的主線也是很好的選擇。

［1］吳志宏.異型導體結構設計的數學模型［J］.電線電纜，2001(3):17-21.