無鹵低煙阻燃電線電纜結構設計

張廣祥 錢力

摘? 要：本文對無鹵低煙阻燃電線電纜結構按照由內到外的順序對導體、云母帶層、電纜絕緣層、電纜金屬鎧裝和電纜護套進行設計，詳細介紹了各層的材料，并對相關參數進行了分析計算，從而實現了整體結構的合理性。

關鍵詞：電線電纜;結構;阻燃;安全性

隨著社會和經濟發展，建筑物的結構和規模不斷復雜化，人們對電線電纜的環保性和安全性要求不斷提高，尤其是一類高層住宅建筑以及重要的公共場所如醫院、學校、地鐵、車站、大型商場等人口密度大的場所。傳統的電線電纜其絕緣材料和外護套材料，阻燃耐火性能查，通常含有鹵元素。發生火災容易燃燒，并且會分解大量的有毒有害氣體，不利于安全疏散和及時救援。無鹵低煙阻燃電線電纜由于其結構和材料的安全性，成為這些重要建筑物的首先電纜。

1.無鹵低煙阻燃電線電纜結構

電線電纜是用于傳導電能的載體，其技術性能主要是導體具較好的導電性、穩定可靠性電纜整體結構發熱與散熱的平衡性、電動應力以及機械的承受能力。無鹵低煙阻燃電線電纜還要去具有阻燃、低鹵特點，其結構主要有導體、云母帶 絕緣層、鎧裝和外護套組成。

2電纜導體設計

2.1導體材料

強度高，具有很好的塑性，易于進行熱加工或冷加工，具有良好的耐腐蝕能力，抗氧化能力銅和鋁通常用來做電線電纜的導體，與鋁相比較，銅具有優良的導電性能，導熱性能好，強，化學性能好，延展性能好，機械強度高，能承受較大的機械拉力，所以選擇銅作為該電線電纜的導體材料[1]。

2.2導體結構尺寸

對于銅導體尺寸的計算：軟導體的每根導體單線應具有相同的標稱直徑，由國標可知標稱截面積1.5mm2的第五種軟導體內最大單線直徑為0.26mm，20℃最大電阻R=13.3Ω/km。查表可得，標稱截面為95mm2緊壓圓形銅導體，在20℃最大電阻RB=13.3Ω/km =13.3×10-3Ω/m。單線根數為7～61根，設計導體采用1+6+12正規緊壓絞合結構，取緊壓系數η=0.85，對應銅的延伸系數取μ=1.10，取ρ20=0.017241。對于六芯電纜取K3=1.02，而K1、K2可根據標稱截面積A單絲近似直徑d來確定。

3電纜絕緣層設計

3.1絕緣層材料

絕緣層采用交聯聚乙烯是為了提高聚乙烯的性能，對聚乙烯進行交聯，通過聚乙烯分子間的共價鍵形成一個網狀的三維結構，迅速改善了聚乙烯樹脂的性能，對聚乙烯的交聯方法主要有物理和化學聯兩種方法。

3.2絕緣層結構設計

絕緣層結構主要包括擠包、繞包、繞包浸油、粉末填充、涂包、空氣或空氣組合式。

絕緣材料應采用GB/T 9330.1-2008中所規定的XLPE型交聯聚乙烯，即熱固性交聯聚乙烯。在擠塑時絕緣材料應均勻緊密擠包在銅導體上，應容易剝離且不損傷絕緣體和導體。絕緣層的標稱厚度應不小于0.6mm，絕緣層厚度的平均值應不小于標稱值，其在最薄處的厚度應不小于標稱值厚度的90%減去0.1mm[2]，即最小厚度為0.44。電纜絕緣層外徑為：mm。

4電纜成纜填充物的設計

4.1絞合方向和絞合節距

絕緣線芯應絞合成纜，最外層的絞合方向為右方，絞合節距應不大于絞合外徑的16倍.

4.2填充物

在絕緣線芯間的間隙填充物應采用非吸濕性、適合電纜運行溫度并與電纜絕緣材料相兼容的材料，并且填充物應不粘接絕緣線芯。由于絕緣線芯結構和制造工藝原因，成纜時，其線芯之間會產生一定的空隙，尤其是三芯、四芯和五芯圓形線芯成纜時，其內部的空隙比較大，為了提高線纜結構的穩定性，需要對空隙填充材料，同時可提高電纜的圓整度[2]。對填充材料有很高的要求：要求填料耐熱性能不能低于電線電纜工作的溫度，并且不能促使與其接觸材料的性能變化，同時還要具有不吸水性。常用填充材料主要有聚丙烯撕裂薄膜、成型塑膠條、紙捻繩、電纜麻、棉紗、塑料繩、橡皮填芯等。芯數為1+6的電纜側面填充面積為mm?;中心填充面積為mm?。

5電纜金屬鎧裝的設計

5.1金屬鎧裝結構

金屬鎧裝主要是根據機械應力來確定的，采用鍍鋅鋼帶材料，由雙金屬帶左向螺旋狀間隙繞包在內襯層上。外層金屬帶的中間大致在內層金屬帶間隙上方，包帶間隙應不大于金屬帶寬度的50%。圓金屬絲鎧裝由鋼絲單層左向或雙層鋼絲內層右向、外層左向繞包在內襯層上，并且鋼絲之間間隙的總和應不超過一根鋼絲的直徑。

5.2金屬鎧裝尺寸

6.1外護套材料

采用交聯聚乙烯護套，交聯聚乙烯護套是一種用絕緣材料包裹多股銅絲絞合導體，通過先進技術自動化設備生產線通過護套材料壓合而成的扁平型電纜，具有隨意彎曲折疊、柔軟、相對厚度薄、體積小、拆卸方便等優點。可以根據需要選擇導線數目及間距，產品的體積大大減少，降低了生產成本，也提高生產效率，適合電氣設備中做數據傳輸線纜或動力傳輸之用。

6.2外護套結構尺寸

護套厚度的標稱值與符合下表規定，鎧裝型電纜護套的最小標稱厚度應不小于1.5mm，其最薄處厚度應不小于標稱值的80%減去0.2mm。

在電線電纜結構上，采用交聯聚乙烯的絕緣層、云母帶以及電纜金屬鎧裝的設計，滿足了電線電纜機械性能的要求，又保證了無鹵低煙阻燃電線電纜在重要建筑物中使用的安全性和環保性。

參考文獻

[1] 趙利會.新型鋁合金電纜在風電場的應用[J].城市建設理論研究 2015

[2] 胡培生，丁榮.配電線路[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3] 房曉東.現代化電動汽車充電電纜技術綜述[J].科學與信息化 2018

基金項目：蕪湖職業技術學院校級自然重點項目“工業機器人焊接的軌跡規劃與運動仿真”（Wzyzrzd202004）。