大截面瓦形五芯塑力缆设计与制造

哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- I -大截面瓦形五芯塑力缆的设计与制造摘要对于五芯电力电缆，从现有产设备情况出发，并考虑到电缆结构稳定性几何尺寸小、节约原材料、缩小结构外径、降低成本及接续安装方便等因素，开发了第五芯为中心圆形线芯，其外为瓦形主线芯和工作零线的五芯电缆。本文介绍了大截面瓦形缆芯五芯塑力缆的结构型式的选择，并提出了简化后的三种基本结构及其参数计算，以及导体中单线根数的选择与徘列。并着重对瓦形导体及其紧压轮孔型几何尺寸的设计计算作了介绍，并提出了五芯电缆生产工艺应注意的问题。关键词 五芯电缆 瓦形导体 结构 计算哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- II -A design of large cross-section five-cored power cable with segment conductorAbstractFor five core power cables, from the current situation of production equipment, and considering the structure stability of cable geometry size is small, saving material and structure of narrow diameter, cost reduction and convenient installation factors in the fifth core, development as the center circle line, its core is the main core and tile five core work neutral cables. Article introduces large cross-section tile core five core plastic force cable structure, and puts forward the basic structures and three parameters are calculated, and the number of single conductor choice and the sanqu columns. And focuses on the tile conductors and tight pressure roller type geometry dimension design calculation are introduced, and puts forward five core cable manufacturing process problems should be paid attention to.Keywords ： five-cored power cable；segment conductor；const ruction design哈尔滨理工大学成人 (继续)教育学院毕业论文- III -目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .1第二章 电缆线芯的结构形式 . 2第三章 瓦形线芯结构的计算形式 .63.1 四瓦一圆结构计算 .63.2 三扇一瓦一圆结构计算.73.3 三扇二圆结构计算 . 7第四章 三大二小瓦形结构线芯的计算. 84.1 几何模型的建立.94.2 求解瓦形线芯大圆弧半径 R . 104.3 求解瓦形线芯其它参数.114.4 塑力缆瓦形线芯的搭配 .12第五章 塑力缆瓦形线芯的模具设计.155.1 瓦形线芯的外层压辊模具设计 .155.2 瓦形线芯的内层压辊模具设计 .165.3 塑力缆瓦形线芯压辊模具设计示例. .175.3.1 导体大圆弧半径计算175.3.2 外层压辊的尺寸计算195.3.4 内层压辊的尺寸计算20第六章 导体中单线根数及其线径的选择 .216.1 单线根数的选择. 216.2 瓦形线芯的关键工艺.22.结论 .23致谢 .24参考文献 .25哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 1 -第 1 章 绪论1.1 课题背景电线电缆就是用以传输电磁能信息和实现电磁能转换的线材产品。电力的传输实则为电磁能的转换。电力电缆是电力系统主网的主要元件。一般敷设在地下的廊道内，其作用是传输和分配电能，电力电缆主要用于城区，国防工程和电站等必须产用地下输电的部位。电力电缆主要由三大部分组成：（1）导体：出书电流，指导功率传输方式。（2）绝缘层：承受电压，起绝缘作用。（3）保护覆盖层：保护电缆绝缘不受外界环境的影响和防止机械损伤等。为了提高电气装置的用电安全和电器保护能力, 满足通信、自动化设备抗干扰接地的需要, 在低压配电线路中逐渐采用三相五线制将中性线和保护地线分开的五芯电力电缆越来越普遍。大截面五芯力缆采用瓦形结构, 实践证明是完全可行的, 也是最经济的。在此前, 电缆行业有很多作者发表过多篇有关五芯电缆设计的论文, 我们都认同, 也从中学到了许多东西。但总有一个这样的感觉, 那就是几何模拟、数学计算太复杂, 太繁琐; 有些参数的加入好象是凭经验, 如瓦形弓弧所占角度、瓦形内外圆角的圆弧半径等。下面, 我们提出的这种新的, 自认为更直观、更准确、更简便的算法, 定有不足之处, 希望同仁多提宝贵意见。哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 2 -第二章 电缆线芯的结构形式IEG 364一5- 5480标准对零线导体和保护导体最小截面(两者均以S4表示) 的规定为：当主线芯截面S16m ，S4= S；当主线芯截面为1635m ，则S4=S/2。但是， 我国使用单位提出的五芯塑力缆的零线和保护导体截面， 可以说是多种多样的。例如， 主线芯为370电缆的其他两芯有：50十16，50+10。35+10 25+10， 235，250，270，70+35等， 共8种组合。主线芯导体截面从25至240m 就有9个规格， 若再考虑每种规格的其他两芯各有8种组合， 则总共可有72个规格的五芯塑力缆。有时客户还要求生产VV 型3x 240+25+16的结构， 其他两芯的截面都只有s10。由此可知， 客户提出的五芯塑力缆的总规格数其实要大于72种。规格过多，会给生产上带来许多不便。以VV 型370+50+10为例， 采用图1所示的四瓦一圆结构时， 若不考虑圆形绝缘线芯所用的模具，光四瓦中就有两种瓦形结构，其工模具需要两副并线模、两副压轮、四副成缆导向轮， 生产这一种规格的电缆就需准备8副摸具。72个规格的电缆，就应备有576副模具。图1 瓦形绝缘线芯结构示意图有一张订单共有15种规格的五芯塑力缆，若按图1结构生产，同一截面线芯压制成瓦形对，其瓦形角就有51、54、60、90、95、100、103等，内外圆弧半径又不一样，光模具就需要120副。为了在极短的交哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 3 -货期内完成生产任务， 尽可能使用厂中已有的扇形模具， 对以下5种截面组合采用了3种基本的结构型式。(1)对于VV 型3240+25+16的结构，采用了3个240m 的100扇形线芯；将25和16 m 两个辅助线芯做成圆形线芯，并放在60的扇形空间内，如图2所示。图2 3扇2圆五芯电缆结构示意图（2）对于vv型3955010和vv型3953516等结构，都是采用3个95m的93扇形线芯，以及将10或16 m线芯制成圆形，而将50或35 m线芯制成瓦形为81的瓦形线芯；圆形和瓦形的绝缘线芯都放在81的扇形空间内，如图3所示哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 4 -图3 三扇一瓦一圆五芯电缆示意图（3）对于VV 型395+ 35+25、370+25+10及370+35+lO等结构，主线芯都采用90的扇形线芯； 小的辅助线芯做成圆形， 大的辅助线芯做成90瓦形， 都放在90的扇形空间内，如图3所示。后因25 m的90瓦形导电线芯的压轮设计有困难，故改为85的瓦形， 但放在90的扇形空问内略有空隙。( 4)对于VV 型395+250、370+50+16、3x150+2 X70以及其他三大两相等小截面的五芯电缆的结构， 都可采用如图1所示的这种型式，但应注意如下两点：的取值可参见表2。从表中数据可以推论其他规格电缆的“和 的选取方法；表2 2 及2 选取实倒瓦形角 瓦形角 芯数截面（芯m）2 2芯数截面（芯m）2 2325+316100 60 3120+270100 60335+316103 51 3150+270103 51350+350102 54 3185+295103 54哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 5 -370+235102 54 3240+2120102 54395+250100 60 370+501695 75中心圆形的线芯一定是最小截面的绝缘线芯，如370+50+16中的16m及如395+250中的50。若后者的中心放的是95 m ，则外侧的95m 的瓦形角为112，其压制困难较大些。(5)对于VV 型595和425+6，也就是五大和四大一小的结构， 都采用90瓦形角的瓦形线芯。其排列同图1，只是2a=2=90哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 6 -第三章 瓦形线芯结构的计算形式3.1四瓦一圆的结构计算瓦形结构的计算，就是要求出图1中瓦形导体的内圆弧半径R2（=OA），外圆弧半径R3（=OI）和瓦形角2及2，对于导电线芯相对应的是图1中的OA,OI和2或2，以及与之对应的绝缘线芯内圆弧半径R1(=OT),R4(=OL)和瓦形角2及2（2=2及2=2），再求出五芯电缆的缆芯成缆外径；然后根据GB 2952.3-89标准选定护套厚度。这就完成了整根电缆的结构设计计算。计算时， 圆形绝缘线芯及扇形绝缘线芯的绝缘厚度t 按标准规定选取，所以都作为已知量； 瓦形角2及2的选取原则参照表2。以下只叙述各圆弧半径如何求得。鉴于中心圆形绝缘线芯的半径R l=OT为已知，而且R1即为瓦形绝缘线芯的内圆弧半径，所以瓦形导体的内圆弧半径R2为：R2=OA=R l+ t=OT +tB点为瓦形导体两边线延长线的交点。由于同一截面瓦形导电线芯和瓦形绝缘线芯的瓦形角相同， 所以B点到瓦形绝缘线芯两边线的垂直距离都是 t,所以OB=tsinBA=R 2一OB=OAOB而瓦形导体的计算截面S 1l为其标称截面S标与紧压系数比，即 S计=S标所以，瓦形导体的外圆弧半径风为：所以，瓦形导体的外圆弧半径 R3为：R3=OI=BL+OB瓦形绝缘线芯外圆弧半径R4为R4=OL=R3+t=OI+t最后得出的成缆外径为：成缆外径=2R4=2OL哈尔滨理工大学成人(继续) 教育学院毕业论文- 7 -从上述可知，通过计算可求得R1,R2,R3,R4,以及成缆候外径。3.2三扇一瓦的结构计算圆弧半径，R设为圆形绝缘线芯半径（已知）；R1为瓦形绝缘线芯内1=OT=+sin。其他符号和计算步骤和四瓦一圆的结构计算相同。由此，瓦形导体的内圆弧半径R2为R2=OA=OT=tB点为瓦形导体两边线延长的交点。由于同一