电缆专业毕业论文

1、XXX理工大学学士学位论文YJY22-26/35kV 3×240mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产摘要 电线电缆通常是由几根或几组导线绞合而成的类似绳索的线材产品，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电线电缆是指用于电力、通信及相关传输用途的媒介。35kV电压等级的中压电力电缆虽没有高压、超高压电缆的传输容量大，但其仍以自己的优势存在于电缆行业。本文首先介绍了电缆行业在我国的发展现状，介绍电力电缆的分类及电缆的主要组成部分，同时以YJY22-26/35kV 3×240mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆为例简要说明中压交联电缆的设计制造过程。

2、根据工厂的实际条件和各个工序的生产设备，对YJY22-26/35kV 3×240mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆各部分的结构尺寸，材料选择及生产工艺等进行了论述，同时并对该产品的基本性能参数进行计算，并且简单的介绍了几种电力电缆的检测方法。通过本文的描述，读者可以从电缆的结构设计，到选材，再到生产都有一个清晰的思路，对中压交联聚乙烯绝缘电力电缆的设计会有很大的帮助。关键词中压；交联电缆；工艺流程；基本性能不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- I -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 电力电缆及电力电缆的电压等级分类11.2.1 电力电缆的基本结构21.

3、2.2 电力电缆的分类21.3 电力电缆的生产工艺流程3第2章 产品结构及各部分的材料选择42.1 产品结构42.2 各部分材料的选择及性能要求42.2.1 导体材料的选择及性能要求42.2.2 绝缘材料的选择及性能要求52.2.3 导体屏蔽和绝缘屏蔽材料的选择及性能要求62.2.4 填充材料的选择及性能要求72.2.5 金属屏蔽材料的选择及性能要求82.2.6 内护套材料的选择及性能要求82.2.7 铠装材料的选择及性能要求92.2.8 外护套材料的选择及性能要求92.3 电缆各部分的尺寸10第3章 电缆的参数计算123.1 导体的直流电阻123.2 导体的交流电阻123.3 绝缘电阻133

4、.4 电缆的电容133.5 电缆的电感143.6 电缆的电抗143.7 电缆的阻抗143.8 电缆载流量的计算143.8.1 基本条件143.8.2 载流量计算153.9 短路电流的计算20第4章 电缆生产工艺214.1 电缆的生产过程214.2 导电线芯的工艺技术要求214.2.1 单丝拉制工艺技术要求214.2.2 退火工艺技术要求224.2.3 绞线工艺技术要求234.3 交联工艺技术要求244.4 金属屏蔽工艺技术要求254.5 成缆工艺技术要求264.6 保护层部分的工艺技术要求274.6.1 内护套挤出工艺技术要求274.6.2 钢带铠装工艺技术要求274.6.3 外护套工艺技术要

5、求28第5章 电缆检测试验305.1 电缆导体直流电阻测量305.1.1 测量方法305.1.2 基本测量原理315.1.3 智能数字式电阻测量仪315.1.4 测量结果的判定325.1.5 测试注意事项325.1.6 测量电缆导体电阻的意义325.2 电缆绝缘电阻的测量335.2.1 试验的目的335.2.2 试验要求335.2.3 电缆绝缘好坏的判别335.2.4 绝缘电阻的测量原理及方法345.3 电缆的交流耐压试验355.3.1 有关要求及规定355.3.2 电缆交流耐压试验方法及结果判断365.4 电缆局部放电的检测37结论40致谢41参考文献42附录43千万不要删除行尾的分节符，此

6、行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- III -第1章 绪论1.1 课题背景电线电缆行业是一个基础器材和基础产品的制造业。电线电缆被喻为国民经济的“血管”与“神经”，它是输送电能、传输信息和制造电机、电器、仪表的基础器材，是未来电气化、信息化社会中不可缺少的基础产品。电线电缆行业又是一个配套大行业，产品必须满足各主行业的要求，主行业发展了，线缆行业也随之发展，国民经济的绝大多数行业与电线电缆有关。目前，我国电线电缆的产值已达国民经济总产值1%以上，可以看出它仍有较强的活力。“八五”期间是中国线缆行业的辉煌时期

7、，“九五”保持了“八五”高速发展的势头，“十五”势头不减。目前电线电缆行业正以7%8%的速度发展。2000年电线电缆产值是1995年1.92倍，仅次于美国，已成为世界第二电线电缆生产国1。 电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展，新增企业数量不断上升，行业整体技术水平得到大幅提高。 中国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，中国市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，中国线缆制造业所形成的庞

8、大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增长，未来电线电缆业还有巨大的发展潜力2。 耐火电缆2008年11月，我国为应对世界金融危机，政府决定投入4万亿元拉动内需，其中有大约40%以上用于城乡电网建设与改造。全国电线电缆行业又有了良好的市场机遇，各地电线电缆企业抓住机遇，迎接新一轮城乡电网建设与改造。 1.2 电力电缆及电力电缆的电压等级分类电线电缆是用以传输电磁能信息和实现电磁能转换的线材产品。电力电缆（power cable），用于传输和分配电能的电缆。常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业

9、的内部供电及过江、过海的水下输电线。在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其中包括1-500kV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆3。1.2.1 电力电缆的基本结构电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。 （1）线芯 线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。 （2）绝缘层 绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。 （3）屏蔽层 15kV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。 （4）保护层 保护层

10、的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆4。1.2.2 电力电缆的分类电力电缆按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆，按电压等级可分为中、低压电力电缆、高压电缆 、超高压电缆以及特高压电缆。此外，还可按电流分为交流电缆和直流电缆。（1）按绝缘材料分类1）油浸纸绝缘电力电缆 以油浸纸作绝缘的电力电缆，其应用历史最长。它安全可靠、使用寿命长、价格低廉，主要缺点是敷设受落差限制。自从开发出不滴流浸纸绝缘后，解决了落差限制问题，使油浸纸绝缘电缆得以继续广泛应用。 2）塑料绝缘电力电缆 绝缘层为挤压塑料的电力电缆，常用的塑料有聚氯乙烯、聚

11、乙烯、交联聚乙烯。塑料电缆结构简单，制造加工方便，重量轻，敷设安装方便，不受敷设落差限制。因此广泛应用于中、低压电缆，其最大缺点是存在树枝化击穿现象，这限制了它在更高电压的使用。 3）橡皮绝缘电力电缆 绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线心上，经过加温硫化而成。它柔软，富有弹性，适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。因此经常作为矿用电缆、船用电缆以及采掘机械、X光机上用电缆。其结构特点是线心用多根较细单丝绞合，绞合节距较小。常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物、乙丙胶、丁基胶等。（2）按电压等级分类电力电缆电压等级分类如表1-1所示：表1-1 电力电缆电压等级分类交流传输电

12、力电缆直流传输电力电缆低压线缆U < 6kV中压线缆6kV U 35kV高压线缆35kV < U < 330KV （裸线）100kV U < 600kV35kV < U < 220KV （电缆）超高压线缆330kV U < 1000kV （裸线）220kV U < 500kV （电缆）特高压线缆U 1000kVU 600kV（3）按其他形式分类 1）按电流形式分：交流电缆、直流电缆； 2）按敷设位置分：架空电缆、地下电缆、水下电缆（跨河、跨江、海底电缆）； 3）按导电线芯的导电性能分：普通电缆、低温和超导电缆；4）按导电线芯数分：单芯、二芯、三芯

13、、四芯、五芯、六芯及以上。1.3 电力电缆的生产工艺流程由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同，其产品的结构组成也是多种形式的。电线电缆其基本结构一般是由：导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成5。为了完成三部分的组合，一般塑料电线电缆的制造流程如图1-1所示：图1-1 电力电缆的产品工艺流程图第2章 产品结构及各部分的材料选择2.1 产品结构额定电压为1.8kV以上的电缆应有导体屏蔽和绝缘屏蔽，同时额定电压为1kV以上电缆应有金属屏蔽层。额定电压为21kV及以上，同时标称截面为500及以上的电缆的金属屏蔽层应采用铜丝屏蔽结构。本产品无特殊要求，采用三芯、分相铜带屏蔽、双钢带铠装结构。其结构示

14、意图如下： 图2-1 电缆结构示意图注：1.导体； 2.导体屏蔽； 3.交联聚乙烯绝缘； 4.绝缘屏蔽； 5.金属屏蔽； 6.填充； 7.隔离套（内护套）； 8.铠装； 9.外护套。2.2 各部分材料的选择及性能要求2.2.1 导体材料的选择及性能要求根据实际需要，导体材料选择符合国标GB/T3952-2008电工用铜线坯规定的T2R型铜线坯。铜线坯应满足如下要求：（1） 尺寸及允许偏差公称直径>6.3512.0的铜线坯，其允许偏差仅为±0.4；铜线坯应成卷供应，每卷应为连续一根。（2） 表面质量铜线坯应圆整，尺寸均匀，并且不需经酸洗和扒皮，直接使用；铜线坯表面不应有皱边、飞边

15、、裂纹、夹杂物及其他影响使用的缺陷。（3） 力学性能 T2R型铜线坯的伸长率应不小于37%。（4） 扭转性能直径为6.010.0mm的（热态）电工用铜线坯应进行扭断试验，T2R型铜线坯的扭转性能应满足正转转数25，反转至断裂的转数不少于25转。（5） 电性能T2R型铜线坯的质量电阻率应不大于0.15328mm2，体积电阻率应不大于0.01724mm2/m。T2R型铜线坯经拉制至=3.01mm的圆铜线应满足国标GB/T3953-2009电工圆铜线中的规定，圆铜线应满足如下要求：（1） 尺寸偏差圆铜线其偏差为±0.004。（2） 机械性能圆铜线其伸长率不小于25%。（3） 电性能圆铜线电

16、阻率应不大于0.017241mm2/m。（4） 外观圆铜线表面应光洁，不应有与良好工业产品不相称的任何缺陷。2.2.2 绝缘材料的选择及性能要求绝缘材料选用符合国标JB/T10437-2004电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料规定的YJ-35型过氧化物交联聚乙烯绝缘料，绝缘料应满足如下要求：（1） 外观绝缘料应呈颗粒状，其尺寸约为直径4mm、高3mm，色泽和颗粒大小应均匀。颗粒间不应有明显粉末状物质。（2） 机械物理性能和电气性能绝缘料的机械物理和电气性能应符合下表规定。（3） 杂质含量YJ-35型可交联聚乙烯绝缘料在1kg的样品带上的（0.1750.250）mm杂质颗粒数应不超过5颗，大于0.25

17、0mm的杂质颗粒数应为零。序号项目单位指标1密度G/cm30.922±0.0032抗伸强度MPa13.53断裂伸长率%3504空气热老化试验：试验条件：热老化温度 持续时间拉伸强度变化率 断裂伸长率变化率h%135±2168±20±205热延伸200，0.2 MPa，15 min负荷下伸长率冷却后永久变形%8056相对介电常数50Hz 20 2.357介质损耗因数50Hz 200.00058体积电阻率1kV 20m1×10149冲击脆化温度试验温度冲击脆化性能失效数-7615/30表2-1 交联聚乙烯料机械物理和电气性能2.2.3 导体屏蔽和绝

18、缘屏蔽材料的选择及性能要求导体屏蔽和绝缘屏蔽分别采用符合国标JB/T10738-2007额定电压35kV及以下挤包绝缘用半导体屏蔽料规定的PYJD型交联聚乙烯绝缘电缆导体用过氧化物交联型半导电屏蔽料和PYJBJ型交联聚乙烯绝缘电缆绝缘用过氧化物交联型可剥离半导电屏蔽料。屏蔽料应满足如下要求：（1） 外观半导电屏蔽料成黑色颗粒状，尺寸为直径约4mm、高约3mm，色泽和质地均匀，颗粒间不应有明显粉末状物质。（2） 机械物理性能和电气性能半导电屏蔽料的机械物理性能和电气性能应符合下表所示。序号项目单位指 标导体屏蔽绝缘屏蔽1密度g/cm31.201.202抗伸强度MPa12.010.03断裂伸长率%

19、1802004空气热老化试验： 试验条件：热老化温度 持续时间抗伸强度变化率断裂伸长率变化率h%135±2168±30±30135±2168±30±305冲击脆化： 试验条件：试验温度 冲击脆化性能失效数-4015/30-4015/306热延伸: 试验条件：温度 机械负荷 符合时间负荷下伸长率冷却后永久变形MPaMin%200±20.21510015200±20.21510015720时体积电阻率cm100100890（70）时体积电阻率cm500025009剥离强度N/cm104510空气热老化后体积电阻率: 试

20、验条件：老化温度 持续时间90（70）时体积电阻率hcm100±21681000 100±216850011空气热老化后剥离强度 试验条件：老化温度 持续时间剥离强度 hN/cm100±21681045表2-2 半导电屏蔽料的机械物理性能和电气性能 2.2.4 填充材料的选择及性能要求本电缆采用聚丙烯网状撕裂纤维作为填充材料，电缆的填充除了提高电缆结构的稳定性，保证线芯圆整度外，必须考虑其对电缆的电性能是否有不良影响，应采用非吸湿性材料作为填充。聚丙烯（PP）是热塑性材料，具有良好的综合性能，比重小，强度韧性优越，吸湿性小；热性能、电性能、化学稳定性能，都很好。而

21、且材料来源丰富，价格低廉，故采用聚丙烯纤维带作为填充材料。2.2.5 金属屏蔽材料的选择及性能要求金属屏蔽采用符合国标GB/T11091-2005电缆用铜带规定的T2M型软铜带，铜带规格为0.1×50。软铜带应满足如下要求：（1） 外形尺寸及允许偏差厚度为0.1的软铜带其允许偏差为0.0080.010；带材的外形应平直，但允许有轻微的波浪，其侧边弯曲度应不大于1.5mm/m；带材的两边应切齐，无毛刺、裂边和卷边。带卷任意相邻两层的不齐度不大于1mm，任意两层的不齐度不大于5mm。（2） 电性能在20的温度下测试，带材导电率应不小于98%IACS，电阻系数不大于0.017593mm2/

22、m。（3） 外观质量带材的表面应光滑、清洁，端面不应有氧化变色，同时不允许有任何影响使用的缺陷，每卷带材应有内衬，应卷紧、卷齐。2.2.6 内护套材料的选择及性能要求内护套材料选用符合国标GB15065-1994电线电缆用黑色聚乙烯塑料规定的DH型黑色低密度聚乙烯护套料。护套料满足如下要求：（1） 外观颗粒均匀，表面光滑，无明显杂质，不允许有3颗及以上连粒。（2） 物理机械性能及电性能护套料的机械性能及电性能应符合下表所示。表2-3 聚乙烯护套料的机械性能及电性能序号项目单位LDPE指标1熔体流动速率g/10min5.02密度g/cm30.9200.9403抗伸强度MPa13.04断裂伸长率%

23、5005低温冲击脆化温度-766碳黑含量%2.60±0.257碳黑分散性：分散度/分吸收系数64008介电强度MV/ m259体积电阻率m1×101410相对介电常数2.802.2.7 铠装材料的选择及性能要求电缆的铠装层采用符合国标YB/T024-2008铠装电缆用钢带规定的镀锌冷轧双钢带铠装，钢带应满足如下要求：（1） 尺寸及允许偏差钢带厚度为0.8mm，厚度为60mm；其厚度允许偏差为+0.04、-0.06，其宽度允许偏差为±0.70；其钢带长度不小于300000mm，外径600mm时允许接头数为2，外径>600mm时允许接头数为3。（2） 外形公称宽

24、度>45mm的钢带，其镰刀弯个数为4。（3） 钢带的力学性能其抗拉强度不小于295N/mm2，断后伸长率不小于20%，断后伸长率试样标距50mm。（4） 表面质量钢带表面允许有不大于厚度允许公差之半的个别凹面，凸起，豆痕，纵向划伤及划痕，但不允许有腐蚀；钢带边缘不允许有裂边，切割不齐，允许有不大于厚度允许公差之半的洗毛刺；镀锌钢带表面镀层应均匀连续，不允许有锌层剥落，腐蚀和漏镀，允许有个别的漏镀点；钢带的接头采用电焊对焊或搭焊，搭界长度应不大于20mm。接头处抗拉强度应不小于300N/mm2（以原钢带截面计）。接头不允许有穿孔、熔渣、尖头和错位，不能裸露。2.2.8 外护套材料的选择及性

25、能要求外护套材料选择符合国标GB/T2952.3-2008电缆外护层.第3部分.非金属套电缆通用外护层、GB/T12706.1-2008额定电压1kV（=1.2kV）到35kV（=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件和GB/T 8815-2008电线电缆用软聚氯乙烯塑料规定的H-70型聚氯乙烯外护套料，聚氯乙烯外护套料应满足如下要求：（1） 外形和颜色聚氯乙烯电缆料约为4mm4mm3mm的方形粒状物或具有相当大小的圆柱形粒状物；护层级聚氯乙烯电缆料的颜色为黑色；聚氯乙烯电缆料应塑化良好、色泽均匀，不应有明显的杂质。（2） 聚氯乙烯电缆料的机械物理性能与电性能聚氯乙烯电缆料的机械物理性能与电性能

26、如下表所示。序号项目单位指标1拉伸强度MPa15.02断裂拉伸应变%1803热变形504冲击脆化性能试验温度-25冲击脆化性能通过5200时热稳定时间min50620时体积电阻率1.0×1087介电强度MV/m 18表2-4 聚氯乙烯电缆料的机械物理性能与电性能序号项目单位指标1试验温度100±22试验时间h1683老化后拉伸强度MPa15.04拉伸强度最大变化率%±205老化后断裂拉伸应变%1806断裂拉伸应变最大变化率%±207热老化质量损失试验条件 100±2质量损失g/m223表2-5 老化后聚氯乙烯电缆料的机械物理性能2.3 电缆各部

27、分的尺寸26/35kV额定电压等级的电力电缆其各部分尺寸应严格按照国标GB/T12706.3-2008额定电压1kV（=1.2kV）到35kV（=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件.第3部分：额定电压35kV（=40.5kV）电缆设计制造，其各部分结构尺寸如下：（1）导体本产品选择的是三芯结构，单芯为240 mm2的电力电缆，根据工艺的要求进行拉制。将T2R型8.0mm铜杆拉制成单根直径为3.01mm的圆铜单线，3.01mm的圆铜单线直径偏差仅为（-0.01mm、-0.04mm），F0.03mm。再将圆铜单线根据绞合工艺进行绞合，绞合成为标称截面为240mm2的紧压型导体线芯。D（导体）=1

28、7.5mm。（2） 导体屏蔽根据工艺参数导体屏蔽的最小厚度为0.05mm，最大厚度为0.75mm。本设计导体屏蔽标称挤出厚度为0.6mm。（3）绝缘26/35kV电压等级、240mm2导体截面的电力电缆其控制绝缘平均厚度为10.510.8mm，绝缘平均值应不小于规定的标称值，最薄处厚度不小于标称值的90%0.1mm，所以本产品的绝缘最薄点厚度不小于9.35mm，标称挤出厚度为10.5mm。D（绝缘）=17.5+2×(0.6+10.5)=39.7mm。（4） 绝缘屏蔽根据工艺参数绝缘屏蔽的最小厚度为0.05mm，最大厚度为0.70mm。本设计绝缘屏蔽标称挤出厚度为0.6mm。（5） 金

29、属屏蔽三芯电缆铜带标称厚度应大于等于0.10mm，铜带宽度为50mm；铜带的最小厚度应不小于标称值的90%。D（屏蔽）=40.9+3×0.1=41.2mm。（6） 成缆成缆采用60mm宽的CPP带。D（成缆）=41.2×2.154+4×0.2=89.5mm。（7）内衬层挤包内衬层的标称厚度为2±0.1mm，最薄点厚度为1.72mm。由于小规格的内护套厚度较难控制，可适当增加护套厚度以保证产品质量。D（内衬层）89.5+2×2=93.5mm。（8） 铠装钢带厚度为0.8mm，宽度为60mm，钢带铠装采用二层镀锌钢带左向螺旋式间隙绕包，绕包间隙不大

30、于钢带宽度的50%，不得有松包、漏包等现象。D（铠装）=93.5+4×0.8=96.7mm。（9） 外护层外护套平均厚度为4±0.1mm，最薄点厚度3.42mm。D（外护套）=96.7+2×4=104.7mm。第3章 电缆的参数计算3.1 导体的直流电阻导体最高工作温度下单位长度直流电阻：式中：单位长度电缆导体在温度下的直流电阻； 20时的直流电阻； 20的导体电阻温度系数。已知：0.0754/m，=0.00393 1/k，=90.0；结果：=0.961×10-4/m。3.2 导体的交流电阻交流电阻：式中：集肤效应因数，； 邻近效应因数，； 其中：，；式

31、中：线路频率； 单位长度电缆导体在温度下的直流电阻； 线芯外径；线芯中心轴间距离；除分割导体取0.435外，其余都取1；分割导体取0.37，其他型式线芯取0.81。已知：=0.961×10-4/m，=50Hz，=1.0，=0.80，17.5mm，41.2mm；结果：1.307，8.83×10-3，1.046，23.85×10-3，0.992×10-4/m。3.3 绝缘电阻圆形多芯电缆绝缘电阻：式中：绝缘电阻系数；几何因数；多芯电缆的芯数；其中：；式中：绝缘后的外径；导体屏蔽后的外径。已知：=m，=39.7mm，=18.7mm，=3；结果：m。3.4 电缆

32、的电容多芯圆形电缆：m式中：绝缘的相对介电系数； 多芯电缆的芯数； 几何因数； 其中：；式中：绝缘后的外径；导体屏蔽后的外径。已知：=39.7mm，=18.7mm，=3，=2.5；结果：m。3.5 电缆的电感三相回路电缆的电感：式中：； 内感； 电缆中心间的距离；导体外径，（包括导体屏蔽）。已知：50Hz，=42.1mm，=19.6mm，；结果：=3.46。3.6 电缆的电抗电缆的电抗：，式中：电源频率； 每米长度电缆每相的电感。已知：50Hz，=3.46m；结果：m。3.7 电缆的阻抗电缆的电抗：式中：每米长度电缆每相导体的交流电阻。已知：m，m；结果：m。3.8 电缆载流量的计算3.8.1

33、 基本条件电缆敷设方式、环境条件、和运行状况；敷设条件：空中；干燥和潮湿土壤热阻系数之比率：1.0；干燥土壤的热阻系数：1.0；自然土壤的热阻系数：1.0；土壤临界温度：40.0；环境温度：40.0。3.8.2 载流量计算（1） 绝缘损耗：式中：单位长度电缆电容； 对地电压（相电压）； 在电源系统和工作温度下绝缘损耗因数。已知：，=50Hz，m，=26kV，0.001；结果：0.118W/m。（2） 屏蔽中的金属损耗 1）最高工作温度下电缆单位长度屏蔽的电阻：式中：金属套所用材质的导电率； 金属套的截面积； 电阻温度系数； 导体的工作温度； 金属套的温度相对于导体温度的比率。已知：m，m2，0

34、.00393 1/k，=90.0，=0.90；结果：m。 2）：已知：，=50Hz，m；结果：。 3）：式中：电缆金属套外径；金属套厚度。已知：mm，mm，； 结果：。 4）：已知：，=50Hz，m；结果：。 5）滞后相涡流损耗：、已知：，mm，mm；结果：，。涡流损耗结果：。6)中间电缆涡流损耗、已知：，mm，mm；结果：，。涡流损耗结果：。7）越前相涡流损耗、已知：，mm，mm；结果：，。涡流损耗结果：。8）金属套或屏蔽环流损耗 结果：。9）金属套或屏蔽功率损耗 （环流损耗 涡流损耗）结果：三相中最大的。（3） 铠装损耗因数 式中：，已知：cm，cm，cm；结果：，。（4） 电缆绝缘热阻：

35、式中：绝缘材料热阻系数；导体直径；导体和金属套之间的绝缘厚度。已知：，mm，mm；结果：。（5） 金属套和铠装之间热阻：式中：内衬层的内径； 内衬层厚度。已知：，mm，mm；结果：。 （6）外护套热阻：式中：外护套内径； 外护套厚度。已知：，mm，mm；结果：。 （7）电缆外部热阻： 1）热阻系数：式中：电缆外径。已知：，m；结果：。 2）：已知：m，；结果：。 3）：已知：，；结果：。 4）超过环境温度以上的电缆表面温升：已知：，2；结果：。 5）：结果：。 （8）电缆额定载流量： 已知：交流电阻，金属屏蔽损耗，铠装损耗，介质损耗m，热阻，热阻，热阻，热阻；结果：A。3.9 短路电流的计算假

36、设在短路持续期间，热量保持在在流体内部，根据IEC60969短路电流的计算方法可知，短路电流，绝热计算时，所以。在任何起始温度条件下，绝热的温升计算通式如下：式中：绝热基础上计算的短路电缆； 短路持续时间； 取决于载流体材料的常数； 载流体几何面积；最终温度；起始温度；0时载流体电阻温度系数的倒数。已知：=226mm2，=240mm2，=600s，=110，=40，=1.7241m；结果：=1055A。第4章 电缆生产工艺4.1 电缆的生产过程电线电缆其基本结构一般是由：导电线芯、绝缘层、保护层三部分总成。为了完成三部分的组合，其生产过程如下图所示：图4-1 中压交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工

37、艺流程4.2 导电线芯的工艺技术要求4.2.1 单丝拉制工艺技术要求本公司铜大拉的设备型号有LHD2-400/13和LH450/13两种。本设计采用的拉线设备型号为LHD2-400/13滑动式铜大拉机，其主要是将8.0mm的电工圆铜杆拉制成1.133.75mm的铜单线，其主要有放线部分、主机部分、连续退火及冷却部分、储线部分、收线部分及电气控制系统等组成。其主要特点如下： 1. 结构紧凑，便于穿线和操作。2. 第13模和第12模均能出线，从而可达到八种出现速度，使机器有较大的灵活性。3. 在出线鼓轮轴上装有超越离合器防止反转，这样就避免了停车后再次开车或点动时因鼓轮反转造成的断线现象。4. 双

38、盘自动收线可解决了因还盘停机造成的单丝质量问题（硬线），并极大的提高了生产效率。5. 采用大电流直接通过铜单线上用直流电流加热使退火均匀连续稳定。6. 龙门式放线架可同时放置两盘铜杆及可移动式过线小车可实现连续放线，减少停机时间提高生产效率。配模原则：1.拉出的圆单线应有符合要求的形状、尺寸和表面质量，硬线应有一定的冷变形程度，以达到所要求的机械性能。2.应使各道次具有适当的安全系数，以保证控制过程连续稳定进行。3.充分利用控制材料的塑性，选择较高的变形量，以减少拉制道次数、减少模具、辅助时间和电能的消耗。4.对于多模拉线机，应根据拉线机速比、拉线条件等选配模具系统6。表4-1 LHD2-40

39、0/13滑动式铜大拉机技术参数设备型号技术参数进线直径出线直径定速轮直径拉制道次LHD2400/138.0mm3.01mm400mm7表4-2 3.01mm圆铜单线配模配模规格出口模二道三道四道五道六道七道3.01mm3.05mm3.55 mm4.00 mm4.50 mm5.15 mm5.90 mm6.80 mm工艺技术要求：1.调换出线模和调换规格，需仔细地测量线径和观察线材表面质量；2.所拉制的线材要符合所要求的尺寸、形状、良好表面质量和合格机械性能； 3.配模合适，不发生拉细、拉断等现象。保证足够安全系数；4.充分利用金属塑性，提高生产效率；5.保证排线平整、紧密；6.成品单线表面应光亮

40、，无麻纹、麻点；7.冷却要充分。4.2.2 退火工艺技术要求铜线生产采用连拉连退工艺，即在铜拉丝机出口模后面在经过牵引轮后加装退火装置，是拉丝和退火连续的一次性完成，这样即提高了拉丝生产效率，也减少了铜线在拉丝后重新退火时单丝刮毛、擦伤等质量问题的产生。铜线连拉连退退火方式采用大电流直接通过铜线上进行连续退火，为了得到退火均匀的铜线，用直流电源加热。在整个加热区域，分为两段。第一段为预热区（一般长度为9米左右），将铜线加热到250左右（铜线氧化温度以下），第二段为退火区（一般长度为4米左右），将铜线加热到500-550，使铜线变软，从而达到铜线退火的目的。4.2.3 绞线工艺技术要求根据GB/

41、T3956-2008电缆的导体和GB/T3957-84电力电缆铜、铝导电线芯规定， 240mm2标称截面的圆形紧压结构其导体中单丝根数不少于34根，绞合导体最大外径20.6mm。本型号电缆线芯结构采用37根单线，单丝直径3.01mm。绞合按1+6+12+18排线方式进行绞合，其内层节距比不大于40，外层节距比不大于20，最外层绞向为左。紧压绞合是在JLK630/12+18+24框式绞线机（54框）上完成，JLK630框式绞线机主要适用于紧压导体（圆形、扇形）、绞合导体等电力电缆导电线芯及裸导线如铝绞线、钢芯铝绞线、铜绞线等。JLK630框式绞线机主要有630固定放线架、框架、模架、线芯紧压装置

42、、牵引装置、收排线架、机械传动系统、电气控制系统等组成。JLK630框式绞线机的主要特点：1.强大的牵引力可生产紧压系数90%以上的中高压交联电缆紧压导体。2.先进的全自动断线报警急停装置，可大大减少因断线后的补线现象，使产品的质量得到了保证。3.预成形装置使绞合后导体单丝无应力，排列紧密，整体切断后无松股现象。4.牵引机构自然分线解决了常规强制分线引起的导体擦毛、挤伤现象。表4-3 1#61框绞机工艺如下标称截面mm2导体根数单丝直径排列方式第一框绞绞向拉制模尺寸节距240373.011+6+12+18第二框绞第三框绞第四框绞绞向拉制模尺寸节距绞向拉制模尺寸节距绞向拉制模尺寸节距左8.3mm

43、229.2右13.6mm229.2左17.5mm271.0工艺技术要求：1.绞线线芯不允许有缺单线、断线、松股等现象。表面应光洁、无毛刺、划伤、跳线、油污和灰尘；2.同一层内，相临两个接头之间的距离应不小于300mm，焊头要光滑圆整；3.排线应平整有序，无压线现象；4.绞线必须紧密排列，线芯不得翻转；5.导电线芯不允许整股焊接，单线允许焊接，但焊接处应圆整，其外径偏差不超过±0.05mm，同一层内相临两个接头之间的距离不小于1000 mm。4.3 交联工艺技术要求交联工序是在绞制的导电线芯上挤导体屏蔽层、绝缘层及绝缘屏蔽层。交联电缆导电线芯是由多根导线绞合而成，线芯表面无屏蔽时，线芯

44、表面的电场将受到组成线芯导线半径的影响而呈不均匀分布。内屏蔽层起均化电场作用，防止绝缘层与导体之间产生间隙而引起局部放电。外屏蔽层主要防止绝缘层与铜带屏蔽之间产生间隙而引起局部放电。半导电是以EVA或EEA作为基料，加50%左右导电碳黑，加适量抗氧剂、交联剂和润滑剂等，经混合造粒而成。挤压式模具选配主要是依线芯选配模芯，依成品（挤包后）的外径选配模套，据塑料工艺特性，决定模芯和模套角度及角度差、定径区（即承线径）长度等模具的结构尺寸，使之配合得当。配模的理论公式：模芯式中： 模芯出线口内径； 生产前半制品最大直径； 模芯放大值。模套式中： 模套出线口内径； 模芯嘴壁厚； 工艺规定的产品塑料层厚

45、度； 模套放大值。放大值的说明：绝缘线芯模芯的放大值为 0.53mm；绝缘线芯模套的放大值为 13mm。工艺参数主要是挤出机的温度参数及模具尺寸，其具体参数如下表所示。表4-4 交联机组配模及挤出工艺参数YJY22-26/35kV -3×240铜芯交联电缆交联机组配模参数电压等级规格导体外径导体屏蔽绝缘厚度绝缘屏蔽26/35kV240mm217.5mm0.6mm10.5mm0.6mm外径模具最小最大芯模1芯模2芯模3模套38.6mm39.6mm19.2mm20.2mm85mm43.6mm各阶段生产速度，m/min结束时间配方名开始生产慢速硫化冷却国产料2.194.882.1936mi

46、n50minGc35kV-240工艺技术要求：1.标称挤出厚度：导体屏蔽：0.6 mm绝缘厚度：10.5 mm 绝缘屏蔽：0.6mm2.绝缘厚度的最小值不低于规定标称厚度的90%-0.1；3.要保持清洁的生产环境，减少至消除一切杂质混入。必须防止生产中的碰伤，层间应紧密结合，不得有残留气体；4.电缆由交联管进入冷却管，必须保持冷却管内的压力，避免挤出层在热状态下冷却不足而产生压扁和解除压力作用而在组织内部产生气泡以至于绝缘强度下降；5.导体屏蔽应为挤包的半导电层，挤包的半导电层应和绝缘紧密结合，其与绝缘层的界面应光滑、无明显绞线凸纹，不应有尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹；6.每根绝缘线芯上应直接

47、挤包与绝缘线芯紧密结合的非金属半导电层，其绝缘层的界面应光滑，不应有尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹7。4.4 金属屏蔽工艺技术要求35kV电压等级的电力电缆常采用分相屏蔽，分相屏蔽是每个绝缘线芯上绕包或挤出屏蔽层，这种屏蔽方式改变了电场的辐射方向，电场分布垂直于屏蔽表面、电场分布比较均匀。也就是由所谓的非径向电场向径向电场的转变，这种方式屏蔽效果好，又能承受部分短路电缆。根据国标12906.3-2008额定电压1kV（kV）到35kV（kV）挤包绝缘电缆电缆及附件.第三部分：额定电压35kV（kV）电缆规定：铜带屏蔽应由一层重叠绕包的软铜带组成，也可以采用双层铜带间隙绕包，铜带间的搭盖率为铜带宽

48、度的15%（标称值）最小搭盖率应不小于5%。三芯电缆铜带标称厚度0.10mm，铜带的最小厚度应不小于标称值的90%。本工序是在630铜带屏蔽绕包机上进行，其主要工艺参数如表4-5所示：表4-5 630铜带屏蔽工艺参数屏蔽前外径铜带规格牵引级别铜带头转速铜带节距方向标称外径40.9 mm1×0.1×5013367 rad/min40mm左41.2mm工艺技术要求：1.金属屏蔽层应包覆在每根绝缘线芯的外面；2.铜带绕包平整，不得有卷边，翘边等现象；3.三芯电缆应在每一根线芯上用红、黄或绿半透明色带之一做色标；4.单芯电缆屏蔽外应重叠绕包一层包带（挤聚氯乙烯内护套的绕包带采CPP

49、带，挤聚乙烯内护套的绕包带采用无纺布）；5.铜带平均重叠控制在1520%；6.来料交联线芯头、尾及每次分盘中间应进行100%内屏蔽目力检查，检查内屏蔽应无明显偏薄或无内屏现象。4.5 成缆工艺技术要求成缆工序采用盘绞成缆，以3500盘绞机为例，其主要的工艺参数如表4-6所示：表4-6 交联绝缘电缆盘绞成缆工艺参数表成缆前外径成缆外径压模mm填充牵引级速最大牵引线速转速1241.2mm89.5mm9593PP绳46015.94m/min5.27rad/min成缆节距成缆方向绕包头转速CPP带规格绕包节距绕包方向参考外径mm最小最大3025mm右329rad/min2×60mm48.4m

50、m左8991.2 工艺技术要求：1.每个绝缘线芯的金属层应相互接触；2.绕包包带应平整、无褶皱；3.填充应紧密，成缆外径符合规定8。4.6 保护层部分的工艺技术要求4.6.1 内护套挤出工艺技术要求内外护套的模芯、模具配模公式如交联工艺配模公式，其放大值有所不同，其说明如下：生产外护套电缆用模芯的放大值、铠装电缆为26mm，非铠装为24mm；生产外护套电缆用模套的放大值为25mm 。 内护套的挤出以2#150挤塑机为例，主要的工艺参数如表4-7所示：表4-7 交联绝缘电缆内护套工艺参数 挤出前电缆外径内护控制要求内护参考外径最小最大平均厚度（PVC）最薄点厚度火花实验电压最小最大88.74mm

51、94.27 mm2±0.1 mm1.72 mm14kV93.14mm97.77 mm工艺技术要求：1.上道工序转移来的半成品应无缆芯变形、不圆整现象；2.挤包内衬层前允许用合适的带子扎紧；3.冷却方式：冷水直接冷却；4.护套应塑化良好，表面光洁，不应有焦烧粒子横断面不应有气孔；5.护套偏心率控制在20%以内；6.隔离套应紧密剂包在线芯上，挤包必须连续，圆整，外形圆整，厚度均匀，表面光洁，平整，无气泡、裂纹、杂质、机械损伤等缺陷，挤塑时缆芯不允许轴向进水。4.6.2 钢带铠装工艺技术要求铠装钢带的标称厚度有0.5mm和0.8mm两种，金属带铠装应螺旋绕包两层，使外层金属带的中线大致在内层金属带的间隙上方，包带间隙应不大于金属带宽度的50%。铠装工艺以3#铠装机为例，主要的工艺参数如表4-8所示：表4-8 交联电缆钢带铠装工艺参数铠装前外径钢带规格牵引级别钢带头转速钢带节距方向标称外径93.5mm2×0.80×60mm34258rad/min105