電線電纜各組成部分及主要性能指標技術參數

電線電纜各組成部分及主要性能指標技術參數

電線電纜主要用于電能傳輸、分配以及信號的傳遞，其主要組成部分包括線芯（導體）、絕緣層、屏蔽層、和護層，下面對各組成部分的性能技術指標及工藝技術參數進行逐一介紹：

電纜的導體

導體的作用是傳送電流，當導體通過電流時，便產生電能損耗而使導體溫度升高，導體溫升又使導體電阻增大，同時使絕緣的性能下降，當導體溫度超過絕緣材料的允許工作溫度，就會加速絕緣材料的老化甚至在電纜彎曲處使絕緣首先軟化變形，導致電纜壽命縮短或在電纜彎曲處短期內發生擊穿，不能滿足電纜長期使用的要求；線芯的損耗主要由導體的截面及材料的體積電阻率決定，因此，生產過程必須對導體截面及材料的性能指標進行嚴格檢驗和控制。

一、          導體用材料：

導體材料必須具備良好的導電性能和機械性能、易于加工成型、資源豐富等特點，銀的導電性能雖Z好，但因其價格昂貴而不被采用，為減小線芯損耗和電壓降，當前廣泛采用的是銅材和鋁材，下面就銅、鋁的主要性能技術指標進行學習：

1、材料的電性能及物理特性：

               軟銅             硬鋁（A2-A8）

型號          T1R TU1R T2R TU2R T3R      A2 A4 A6 A8

純度≥％              99.90                99.6

20℃體積電阻率             

不大于Ω·mm2/m     0.017241             0.02801

電阻溫度系數1/℃      0.00393              0.00403

線膨脹系數1/℃        16.6*10-6             23*10-6

熱容系數 J/kg·℃      414                 924

比重                  8.89                 2.703

熔解點℃              1084.5               658

抗拉強度≥N/mm2                          A8(120-150)

伸長率 ≥％           40                  A8(6)

2、影響導電性能的因素：

2.1溫度：

金屬的導電性能隨溫度升高而降低，當溫度不是很高（接近于熔點）或很低（接近于絕對零度），電阻率和溫度呈下列線性關系：ρ＝ρ0［1+α（T-T0）］。

2.2雜質：

金屬中含有某些雜質，將使其電阻增大。雜質對金屬電阻的影響，取決于雜質的種類、含量、和雜質在金屬中存在的狀態，鋁、銻、砷、磷、鎳、鉛等是銅的有害雜質，當砷含量為0.35％時，銅的電阻率將增大50％；鋁導體中的主要有害雜質是硅與鐵。

2.3冷變形：

彈性變形時對金屬電阻影響極小，而塑性變形則使電阻增大，當冷加工變形超過10％，其電阻才明顯增大。對于純金屬，由于冷變形而增加的電阻，一般不大于4％。電工圓鋁桿拉絲前電阻率為0.02801，經過拉絲后，生產成需要規格的電工圓鋁線，電阻率采用0.028264。

2.4熱處理（退火）：

金屬經冷變形后，由于金屬結晶的變化，抗張強度、屈服強度、彈性增加，而電導系數、伸長率下降，為了提高冷拉銅線的電導系數和柔軟性，將線材在一定溫度下韌煉，達到提高伸長率和電導系數的目的，電阻可恢復到變形前的水平。

2.5環境：

當環境因素使金屬表面產生污染或氧化層以及附有水份、油漬時，金屬電阻會增大，在金屬表面包覆其他金屬的保護層時，電阻可按復合材料原有電阻率的大小及包覆層厚度，通過計算求得。銅對于某些浸漬劑（例如礦物油、松香復合浸漬劑等）、硫化橡皮有促進老化作用，在此情況下，可在銅線表面鍍錫，使銅不直接與絕緣層接觸。

3、電線電纜常用的金屬材料力學性能的有關概念：

電線電纜用金屬材料應具有較好的力學性能，包括抗拉強度、彈性、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。

3.1抗拉強度：

    金屬在均勻的拉力作用下，逐漸拉細直至拉斷時所需的負荷，稱為拉斷力，拉斷力除以導體受力方向的垂直截面積所得的值稱為抗拉強度。他表明單位截面積金屬導線抵抗拉斷力的Z大能力。

3.2塑性：

金屬材料在負荷作用下產生變形而不被破壞，當負荷去除后，仍能使變形保留下來的性能叫塑性，保留的這種變形叫塑性變形。一般用伸長率來表示塑性的大小，伸長率越大，則金屬材料的塑性越好，說明金屬柔軟，富于延展性，一般把δ＞5％的材料稱為塑性材料，而δ＜5％的材料稱為脆性材料。電線電纜用軟銅線要求斷裂伸長率不下于25％。

3.3彈性：

金屬材料受力變形，當外力取消變形即消失，并恢復原狀的性能，稱為彈性。這種變形越大，彈性越好。在彈性變形范圍內，材料所受應力與應變成正比，即F/A=E*(ΔL/L0)，E稱為彈性模量或彈性系數，E值越大，材料在彈性變形范圍內能夠承擔的外力就越大。鋼芯鋁絞線即采用1％伸長應力計算拉斷力。

4、電線電纜用金屬材料應具備良好的工藝性能：

電纜導體生產中，要求材料具有良好的可鍛性和焊接性?？慑懶曰蚍Q可塑性是指金屬材料在壓力加工時能改變形狀而不產生裂紋的性能；焊接是指通過加熱、加壓使兩金屬件之間造成原子間或分子間的結合，從而得到永久連接的工藝過程，焊接過程金屬材料所表現出的性能成為焊接性。

二、          導體的種類：

根據GB/T3956-1997，將導體共分四種，第一種、第二種、第五種、第六種。第一種為實心導體，第二種為絞合導體，第一種、第二種預定用于固定敷設電纜的導體，第五種、第六種預定用于軟電纜和軟線的導體，第六種比第五種更柔軟。

1、              實心導體：

導體材料用鍍金屬或不鍍金屬退火銅線、無鍍層鋁或鋁合金線。

實心銅導體應是圓形截面，25及以上實心銅導體僅預定用于特種電纜，而不適用于一般電纜；實心鋁導體，截面16及以下應是圓形截面，25及以上，若是單芯電纜應是圓形截面，若是多芯電纜，可以是圓形或成型截面。

2、              絞合導體：

為了增加電纜的柔軟性或可曲度，較大截面的電纜線芯由多根較小直徑的單線絞合而成。由多根單線絞合的線芯柔軟性好、可曲度大，線芯彎曲時，線芯中心線內外兩部分可以互相移動補償，彎曲時不會引起導體的塑性變形，因此線芯的柔軟性和穩定性大大提高。

線芯的絞合形式可以分為兩類，規則絞合和不規則絞合。規則絞合的定義為：導線有規則、同心且相繼各層依不同方向的絞合稱為規則絞合，它還可分正常規則絞合和非正常規則絞合，后者系指層與層間的導線直徑不盡相同的規則絞合，而前者指組成導線的直徑均相同；規則絞合還可分為簡單規則絞合和復合規則絞合，后者系指組成規則絞合的導線不是單根的，而是由更細的導線按規則絞合成股，再絞合成線芯，這種絞合多用于移動橡皮絕緣電纜的線芯，以提高其柔軟性。不規則絞合（束絞），所有組成導線都依同一方向的絞合。

2.1非緊壓絞合圓形導體：

絞合圓鋁導體截面一般不小于10mm2。導體中的單線應具有相同的標稱直徑，導體的單線根數、直流電阻應符合標準規定。

2.2緊壓絞合圓形導體和成型導體：

緊壓絞合圓鋁導體截面應不小于16mm2，絞合成型銅或鋁導體截面應不小于25mm2，同一導體中兩根不同單線的直徑比應不超過2，導體的單線根數和直流電阻應符合標準規定。

3、              軟導體（第五種、第六種）

導體應由鍍金屬和不鍍金屬的退火銅線組成。導體中的單線應具有相同的標稱直徑；導體中的單線直徑應不超過規定的Z大值，第六種導體比第五種導體單線直徑更細；導體電阻應不超過標準規定的Z大值。

三、          導體的性能指標及工藝技術參數：

1、20℃直流電阻:

    直流電阻是影響電纜載流量的首要因素，直流電阻越大，導體產生的電壓降、電能損耗就越大，是電纜的重要性能指標。影響直流電阻的因素包括材料的體積電阻率、導體的實際截面、環境溫度、加工過程的拉絲退火壓型，絞合成纜節距、導體表面有無污染氧化及鍍層等，控制直流電阻就必須在每一個環節進行控制，并加強檢驗，以保證直流電阻不大于標準規定值。

2、導體的表面質量：

2.1導體表面應清潔無污染（油污、水漬）、無氧化現象，這不僅是考慮絕緣擠包的要求，同時也為了控制直流電阻。

2.2導體表面應光滑圓整，無尖角、毛刺、銳邊或凸起的單線，導體表面質量不好會導致絕緣厚度不均甚至破皮或絕緣擊穿，同時在導體的尖角部位電場集中，電場強度太大，易導致絕緣擊穿，使電纜不能通過耐壓試驗或電纜在長期使用過程中該部位過早老化擊穿，縮短電纜使用壽命。特別是扇形和瓦楞形導體，應注意導體壓型時不能出現尖角、銳邊。在生產低于標準規定的Z小截面電纜時，特別是高壓電纜，應考慮加大導體直徑或加大絕緣厚度。

2.3導體應無斷裂的單線或缺股現象，缺股和斷頭會導致導體直流電阻增大。

3、焊接：

3.1各種絞束的成品導體不允許整芯焊接，束線和絞線中的單線允許焊接，單線直徑0.20mm及以下允許扭接，同一層內，相鄰兩接頭間的距離應不下于300mm。電阻對焊的接頭應退火，接頭兩側退火距離約為250mm。

3.2對于鋁絞線及鋼芯鋁絞線，單根或多根鍍鋅鋼線均不應有任何接頭；每根制造長度的導線不應使用多于1根有接頭的成品鋁單線；在整根導線上，任何兩接頭間的距離應不下于15m。電阻對焊的接頭應退火，接頭兩側退火距離約為250mm。電阻對焊接頭的抗拉強度應不小于75MPa。

4、導體的結構根數、單絲直徑應滿足標準規定。

5、排列規則：

通過計算，正常規則絞合，除中心單線根數為1根例外，外層單線根數均比其相鄰內層多6根單線，例如，1+6+12+18+24、2+8+14等結構。

6、絞向：將絞線垂直放在面前，單線由左下方向右上方旋轉向上的稱為右向（Z向），單線由右下方向左上方旋轉向上的稱為左向（S向）。鋼芯鋁絞線等裸導線Z外層絞向為右向，除鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜外，電線電纜絕緣線芯Z外層絞向為左向。為了導體結構的穩定性，相鄰兩層絞向應相反。

7、節距、節徑比：

節距：單線圍繞絞合中心旋轉一周所前進的距離稱為節距。

節徑比：節距與該絞層外徑的比值。

根據原GB3956-83標準規定，第五種和第六種導體，一次絞束線芯節徑比不大于25，股線節徑比不大于30，內層節徑比不大于20，外層節徑比不大于14；第二種非緊壓絞合圓形導體，內層不大于40，外層不大于20。

絞合導體，在導體的垂直截面上，所有圓形單線為橢圓形截面，在圓周方向上為長軸，徑向為短軸，節徑比越小，絞合越緊密，單線間的間隙越小，節徑比越小線芯越柔軟，但正常規則絞合，節徑比一般不能小于10，節徑比太小，易造成相鄰兩層結合不緊，導體起“燈籠”，節徑比太大，絞線的縫隙大，絞合不緊密，易散股。在絞合導體中，每根單線的實際長度比導體的長度要大，單線的實際長度與導體的長度之比稱為絞入系數，導體的節徑比越小，絞入系數越大，使用的材料越多，直流電阻反而增大，因此，節徑比太小不利于材料節約，節徑比大又不利于絞合的緊密，生產過程需對節徑比進行控制。

緊壓絞合扇形、瓦楞形導體，特別是緊壓絞合圓形導體，為了保證壓型后導體的緊密性和彎曲性能，應選用較小的節徑比。

8、線芯的截面：

8.1非緊壓絞合圓形導體的截面，是由單線根數和單線直徑決定的，應對單線直徑和單線根數進行控制，此外，在絞合過程中，漲緊力應適當，由于拉力太大，會導致單線被拉細。

8.2緊壓圓形絞合導體及緊壓扇形導體，不僅要控制單線根數和直徑，還要對扇高和緊壓外徑進行控制，這也是影響截面大小的因素。

8.3導體截面的檢驗可用稱重法，用導體的單位長度重量除以材料密度可的導體實際截面。

9、絞合外徑：

絞合外徑是Z外層單線與之相內切的的圓的直徑，以下是正常規則絞合時外徑的計算。

9.2、絞合外徑D＝絞合中心外徑+絞合層數*2d   絞合中心不計為絞合層數。

9.3、絞合中心外徑：1根時等于d，2根時等于2d，3根時等于2.16d，4根時等于2.42d，5根時等于2.7d。

10、扇形導體、瓦楞形導體尺寸形狀公差：