關于船用變頻電纜的探討

乜福君

池州起帆電纜有限公司 安徽池州 247100

船舶工程裝備不斷改進和優化，變頻裝置應用較為廣泛，變頻裝置是否可以正常運行，則需要相配套的變頻電纜支持。為了保證船用變頻裝置正常使用，需要加強船用變頻電纜的研究和分析，優化船用變頻電纜設計，力求提升船用變頻電纜關鍵性能，選擇性價比最高的電纜結構，以此來保證變頻電纜的絕緣性能和接地性能符合要求。綜合研究分析船用變頻電纜相關內容，積極推動相關技術和工藝改進創新，可以起到指導后續相關研究和實踐工作展開。

1 船用變頻電纜的電纜結構

關于變頻電纜的相關研究不斷深化，其中在結構設計和開發方面取得了可觀的研究成果，研究重點在于變頻電纜運行時和周圍環境相互干擾的影響，通過優化改進來提升變頻電纜的抗高次諧波能力，符合電磁兼容的需要，切實保障船舶變頻裝置的安全穩定運行。根據研究需要，變頻電纜多選擇對稱結構，常見的對稱結構有3+3E和3芯，很少會出現3+E結構。但是，如果變頻系統為690V，所選擇的配套電纜選型有1.8/3kV或是0.6/1kV，屬于低壓電纜范疇[1]。對于此類電壓的變頻電纜，由于不同廠家的設計標準和生產工藝有所不同，所以變頻電纜的結構也有相應差異，而差異主要是以屏蔽結構為主，部分廠家提供的是絕緣線芯+銅絲編織單獨屏蔽形式，部分廠家則選擇的是成纜纜芯整體屏蔽。如果是船用中高壓電纜，通常情況下是選擇絕緣線芯單獨屏蔽方式，此種結構選型的目的是用于均化電場和改善電場分布，規避軸向放電，絕緣線芯中的單獨屏蔽存在可以最大程度上降低外界電磁干擾，減少外界電磁場對電纜內部造成的不良影響。但是對于低壓電力電纜而言，由于結構特性不需要均化電場，并且如果是選擇單獨屏蔽形式一定程度上會增加電纜的外徑和重量。

通常情況下，船用變頻電纜在長期運行中可能會與其他設備相互干擾，所以實施整體屏蔽方式是必然選擇，如果使用單獨屏蔽則不具備實際意義。市場上多數的變頻器設備廠家幾乎都不會選擇單獨屏蔽結構的電纜。

2 船用變頻電纜的關鍵性能

船用變頻電纜的性能會受到多種因素影響，如反射波電壓、電磁干擾和高次諧波等，這就需要依據標準做好變頻電纜的絕緣耐壓性能、屏蔽性能和接地導體的全方位考量，用以保證變頻電纜的性能可靠，能夠滿足船用機電設備運行需要。

2.1 絕緣耐壓性能

船用變頻電纜的絕緣耐壓性能是選型主要考慮的內容，額定電壓應綜合考量反射電壓和標稱電壓，為了最大程度上降低變頻器峰值電壓反復沖擊所造成的擊穿可能性，規避電纜充電電流誘發的傳動系統過電流跳閘問題，設定電纜的額定電壓為1.8kV/3kV[2]。對于電纜絕緣線芯的絕緣厚度需要多重考慮，包括敷設長度、系統切換頻率、材料介電常數和擊穿場強等。通過市場調查，選擇的絕緣材料應盡可能的降低介電常數，相應的可以降低反射波峰值電壓幅度，這樣不僅可以滿足大范圍敷設變頻電纜的需求，也可以最大程度上減少接地系統運行中的噪音污染。根據實際情況，以介電常數3.0以下的絕緣材料用于變頻電纜的效果為最佳，電纜電容降低的同時，電容電流也將隨之減少[3]。

2.2 接地導體

為了保證船用變頻裝置的正常使用，維護變頻電纜的安全，需要明確電纜接地標準要求，接地導體規格應不小于主線芯導體標稱截面積的1/2。如果電纜敷設的形式為平行，應適當增大接地導體規格，保護變頻裝置安全穩定運行。

2.3 屏蔽性能

通常情況下，變頻電纜的屏蔽方式以鋁塑復合帶+引流線、銅絲纏繞、銅絲編織、銅帶繞包等形式為主。其中銅絲纏繞和銅帶繞包的局限性較大，由于其彎曲缺陷難以滿足船用電纜的敷設需求[4]。從屏蔽效能角度分析，變頻電纜也不適合選用鋁塑復合帶+引流線，因此可以選擇銅絲編織和銅塑復合帶+引流線的形式，提升了變頻電纜的屏蔽性能，也最大程度上減少了變頻電纜所受到的電磁干擾。

船用變頻電纜的屏蔽性能高低，直接關乎其遏制外界電磁干擾的能力，對于保障船用機電設備安全穩定運行有著至關重要的影響。結合相關標準，船用變頻電纜的表面傳輸阻抗在50mΩ/以下。屏蔽抑制系數測試，可以選擇屏蔽型控制電纜來試驗，確保所選擇的變頻電纜屏蔽性能符合標準要求。

3 變頻電纜敷設

變頻電纜的敷設是一個關鍵環節，很大程度上決定了后期變頻電纜能否安全穩定運行。變頻電纜接地連接問題難度較大，施工中需要綜合考量，結合廠家對變頻器接地要求和電纜制造廠家的接地建議，合理敷設變頻電纜[5]。一般情況下，變頻電纜接地是選擇全方位連接環實現整體屏蔽與接地導體連接接地，由于屏蔽方式選擇銅塑復合帶+引流線會縮減金屬層的厚度，即便具備較強的屏蔽性能，但也可能出現由于操作不當導致金屬層斷裂從而誘發接地故障?；诖耍┕て陂g應規避過于盲目的將引流線、復合帶和編織網扭絞成一團。所以應規范施工要求，保證金屬層與引流線等裝置形成電氣接觸狀態，即牢固端與連接環連接在一起，從而保證變頻電纜的敷設質量。

4 結語

綜上所述，船用變頻電纜直接關乎到變頻裝置的穩定、可靠運行，由于變頻電纜在船舶裝備上的廣泛應用，實際工作中卻可能遭遇諸多環節問題。這就需要積極深化關于船用變頻電纜的研究和分析，多角度來剖析其設計和施工的問題，積極優化改進，進而保證變頻電纜性能符合相關要求。