低壓電力電纜導體材料及結構的分析

陳長江， 楊舒森

(河南久通電纜有限公司，河南周口466000)

0 引言

在低壓電力電纜導體設計中，對于標稱截面50 mm2及以上的導體多采用異形緊壓結構，即把絞合后的導體通過半圓形、扇形及瓦形孔型的壓輪緊壓。這樣，緊壓后減少了單線之間的空隙，提高了導體的緊壓系數。絕緣線芯經成纜后，外徑較小、結構緊密，從而減少了填充材料的用量，同時包帶、鎧裝和護套的用量也相應減少。不過對于不同材質的導體，其結構也不能一概而論，本文就銅、鋁作為電力電纜導體時的不同結構進行分析。

1 導體結構的對比

我們以規格為3×120+2×70的導體為例進行說明。在很多電纜廠，這種電纜的導體結構分別為4瓦+1圓、3瓦+2圓及3扇+2圓，通過CAD繪出了這三種導體的結構圖，如圖1、圖2、圖3所示。從圖中可以看出:圖1這種結構比較緊湊，成纜的外徑比較小，并且通過實際測量成纜外徑為30.5～32.4 mm;圖2導體的成纜外徑為32.0～35.5mm;圖3導體的成纜外徑為35.5～38.2 mm。圖1的成纜外徑比較小，這樣就可以減少材料的用量，從而節約成本。并且，在生產過程中，線芯不易“翻身”，成纜也比較簡單。

圖1 4瓦+1圓

圖2 3瓦+2圓

圖3 3扇+2圓

2 材料用量的對比

我們以交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電纜為例，對三種結構電纜在實際生產中的材料用量進行計算，結果見表1。

表1 材料用量

從表1可見，絕緣的用量是和導體截面的形狀有關的。通過實際檢測，我們發現:同一標稱截面下，形狀越是不規則，其絕緣用量相應越大，但是成纜外徑變小又大大節省了隔離套、鋼帶及外護套的用量，通過成本核算，圖1這種結構的材料用量是最少的。

3 緊壓后導體截面的對比

在導體生產時，為了減小單線之間的空隙，絞線要經過緊壓，可是緊壓之后，單絲會出現不同程度的“硬化”現象，導致單絲電阻率變大。以120 mm2銅導體為例，通過多次取樣稱重，然后換算成導體的截面，在導體電阻滿足要求的情況下，試驗結果:瓦形結構的緊壓系數為0.88～0.90，截面為115.1～115.4 mm2;圓形結構的緊壓系數為0.84～0.86，截面為114.7～115.0mm2;扇形結構的緊壓系數為0.80～0.82，截面為112.8～113.4mm2。通過計算截面的對比可以看出，扇形導體單絲的“硬化”程度較低，這樣選擇扇形結構，就能在一定程度上節省導體材料的用量。

4 導體材質的對比

(1)銅導體

銅具有良好的延展性和較強的機械性能，在單絲緊壓時，即使變形程度很大，也不會出現斷裂現象，所以我們可以在“犧牲”電阻率的情況下，選擇瓦形結構，這樣其他材料的消耗就會減少，綜合來算的話也是劃算的，即圖1這種結構是比較適合的。如果在3+2銅導體結構中，中性線和地線的規格較小，如35 mm2及以下時，采用圖1這種結構顯然不合理，35 mm2及以下時一般采用圓形結構，這時應采用圖2結構。

(2)鋁導體

鋁的比重較輕，導電性能良好，耐腐蝕性好，塑性強，可是鋁的機械性能較差。在絞線時，如果緊壓系數高，導體就會出現毛刺、斷絲，甚至整體拉斷的現象;而如果緊壓系數低，對于瓦形結構又容易出現內外層單絲之間絞合不緊密等不良現象，影響導體的外觀，而對于圓形結構，就達不到緊壓的效果，從而增加后面工序材料的消耗。所以如果是鋁導體電力電纜，選擇圖3的結構是比較合理的。

5 結束語

導體的設計是電纜結構設計的重要環節之一。通過以上分析對比以及實際生產經驗的總結，得出不同材質的導體，在導體結構的選擇上也是不一樣的。合理地選用，既有助于提高電力電纜的質量，又可以減少電纜材料的消耗，進而提高企業的經濟效益。

［1］GB/T 3956—2008 電纜的導體［S］.

［2］王衛東.電線電纜生產工藝［M］.河南機電高等專科學校出版社，2009.