电线电缆的结构与材料

1、精选优质文档-倾情为你奉上电线电缆的结构与材料第一节 概述一. 电线电缆的产品结构组成电线电缆的结构，总体上可分为导体、绝缘层、屏蔽、和护层这四个结构组成部分、或称为结构元件、构件。导体 是产品发挥其使用功能的主体构件，是传输电力或传递信息的，即在导体上要通过电流或传电磁波。光缆则以传输光波的光导纤维作为导体。绝缘层 是在导体外层起着电绝缘作用的构件。即保证传输的电流或电磁波只沿着导体行进而不流向外面、导体上具有的电位（对周围物体形成的电位差，即电压）能被隔离。因此绝缘（层）是保证导体正常传输功能，又确保外界物体和人身安全的重要构件。导体与绝缘是构成线缆产品须具备的两个基本构件。至于仅有导体而

2、没有绝缘的品种（如钢芯铝绞线、接触网导线），事实上它必须依靠加上外部绝缘（对地距离、空间间距和绝缘子）组合后才成为架空电线。这些品种的名称也略有区别，即称为架空“导体”，接触网“导”线等。护层 是对产品整体特别是对绝缘起保护作用的构件。由于绝缘材料要求优良的电绝缘性能，所用材料纯度很高、杂质含量极微，往往无法兼顾其对外界的保护能力；因此对于外界（即安装、使用场合）各种机械力承受或抵抗，耐大气环境、耐化学药品，对生物或有害防止，以及减少火宅危害等都必须由各种护层结构来承担。所以，护层是电线电缆能在各种外部环境条件下长期正常工作的保证性构件。如果电线电缆使用良好的外部环境下，或者它的绝缘层材料也具

3、有一定的机械经轼、耐气候性，则就可以没有护层。屏蔽 是一种将线缆产品中电磁场与外界的电磁场进行隔离的构件；有的线缆产品在其内部不同线对（或线组）之间也需要相互隔离。可以说屏蔽层是一种“电磁隔离萍”。多年来，行业中习惯把屏蔽层作为护层结构的一部分；作者认为应该单独作为一个构件。其原因是除了屏蔽层的功能是电磁隔离即线缆产品中传递的信息不外泄、不对外界仪器仪表或别的线路产生干扰；外界的各种电磁波也不会通过电磁耦合进入线缆产品中之外；还因为屏蔽层不光设置于产品外部，还置每一线对或多对数电缆的分组之间。近几十年来，随着信息传递系统用电线电缆的快速发展，以及大气中存在的电磁波干扰源越来越多，促使有屏蔽结构

4、的品种成倍增长；大家对将屏蔽层作为线缆产品中的一个基本构件的认识，已趋于认同。二. 电线电缆用材料综述从某种意义上讲，电线电缆制造业是一个材料精加工和组装的行业。一是材料用量巨大，线缆产品的制造成本中，材料的成本要占6090；二是所用材料的类别与品种非常多；三是材料的选用对产品的结构，制造工艺性能和使用寿命能起决定性的作用；因此在产品结构设计时必须与材料的选用同时进行。同时，电线电缆制造企业的效益也与材料的选用，生产、管理中科学地节省材料紧密相关。1. 从所用材料的使用部位及功能来分，电线电缆材料可分为导电材料、绝缘材料、护层材料和屏蔽材料四大类，此外还有一些辅助材料，如矿用电缆中的垫芯材料，

5、电力电缆中填充间隙用的材料，以及工艺过程中用的消耗材料如漆包线漆中的溶剂等。由于线缆产品的使用功能，应用环境、使用条件千变万化，因此虽然对某一类材料有其基本的性能要求（共性）；但是每一大类、小类、系列以及品种的线缆产品都会有一些特殊的性能要求（特性）。例如电力系统用电线电缆对其绝缘层的总体要求是电绝缘性能好；但是用于高压电力电缆，必须强调材料能承受很高的电场强度和具有高绝缘电阻、要求tg很小；且要求材料中几乎没有杂质（包括气隙）；而中压电力电缆虽也有这些要求，但在程度上则可降低些；低压电线电缆则只要一定的耐电强度和绝缘电阻，而为了经济、轻便；则要求绝缘层有较好的机械性能和耐气候性（如塑料绝缘电

6、线），使其在很多情况下可以不用护层。2. 线缆产品制造中所用的材料涉及材料的类别非常广泛、品种规格（牌号）特别多，表31是所用材料类别的汇总表。表31 电线电缆常用材料的各类汇总种类常用材料用于产品中何种构件备注有色金属电工用铜电工用铝铝铜合金、铝合金导体屏蔽护层行业中年用铜量50万吨以上，用铝量20万吨以上主要用于导体。铜线在护层中用于船用电缆等橡套软电缆编制铠装，高压单芯电力电缆作加强层铅、铝热挤内护套用于油纸电缆、充油电缆。皱纹铝护套用于高压交联电缆。锡、银、镍导体镀层黑色金属钢带钢丝不锈钢箔护层导体中的承拉部分电缆外带有承重的吊线用于力缆、通信电缆、控缆的外护层铠装等。在钢芯铝绞线、铜

7、铝电车线铝包钢丝等导体中作承拉构件，也起导电作用自承式电缆中用钢绞线吊住电缆热塑性材料，可交联料聚氯乙烯聚乙烯可交联聚乙烯聚丙烯氟塑料绝缘内护套外护层中的铠装的外护套填充材料空气组合绝缘的嵌片聚氯乙烯，聚乙烯用于绝缘或护套，牌号，配方组成均不同，各有多种品种多芯电力电缆，用聚丙烯薄膜或塑料充填空隙空气组合绝缘 主要用于同轴式电缆橡皮（橡胶）天然胶，天然丁苯混合胶氯丁胶，氯化聚乙烯胶氯磺化聚乙烯胶乙丙胶硅橡胶绝缘护套填芯橡胶加入各种配合剂并经混炼、硫化后称为橡皮，必须有制造厂自己配制天然胶、天然丁苯胶、硅橡胶以不同配方用于绝缘或护套；乙丙胶只用于绝缘；氯丁胶主要用于护套，但可用于低压电线作绝缘；

8、其余只用于护套。纸和塑料薄膜、云母带纸绝缘用于油纸电力电缆，充油电缆、纸包线隔离包带在移动橡皮绝缘电缆中作导体外隔离带聚酯薄膜聚酯亚胺薄膜绝缘用于绕包线隔离包带在移动橡套电缆中作导体外隔离带云母带绝缘护层作耐火带用，如用于绝缘内层兼有绝缘作用绝缘油，绝缘漆粘性油，不滴流混合油，高压电缆绝缘油与绝缘纸形成组合绝缘混合油，在制造车间自己配方，熬煮处理漆包线漆如聚酯、缩醛、聚氨脂、环氧、聚酰亚胺等绝缘为漆包线漆膜。制造厂可自己配制浸渍漆，硅有机、聚酰亚胺、醇酸树脂与纤维绕包组成复合绝缘石英与纤维材料石英制成光纤光导体光缆用玻璃纤维聚酯纤维绝缘护层供绕包线作绝缘用橡皮绝缘电线作编织护层配合剂等辅助材料

9、碳酸钙、炭黑、石墨等有几百种、溶剂、色母料等供橡胶配方作硫化剂、填充料、着色剂增塑剂等品种繁多，下面有专门介绍3. 由于材料对产品的性能起着非常关键的作用，也由于材料不光涉及的知识领域广泛、品种繁多；而且，同一名称的材料由于其基料的分子结构不同分子量不同；分子量不同；混合料所用的配合剂不同，配比不同，因此，有许多牌子和配方号。结果是各种牌号的材料工艺要求不同，制成后的成品性能差异很大。所以要求生产工人必须熟悉本工序常用材料的特性，严格执行工艺操作规程；要求检验部门加强对进厂原料和自己配制的材料严格进行质量控制。这是线缆制造厂对生产工人的一项严格要求。第二节 导体结构与材料一. 电线电缆的导体结

10、构(一) 导体结构类型导体的结构包括形状，截面大小、组成、材质等，主要取决于产品的功能与应用要求。表32是导体结构类型的汇总表。必须指出，圆形导体是线缆产品最基本点结构，绝大多数哦品种，特别是电力系统用电线电缆大都采用各种圆形导体结构，因此将在下一小节中重点介绍。表32 电线电缆的导体结构类型结构类型品种例备注圆形圆单线5 铜、铝及其合金圆单线5 双金属圆单线（如铝包钢线）5 镀层圆铜线（如镀锡）单线除了直接作为小截面电线的导体外，大部分作为绞合线芯的半成品圆绞线5 铜及其合金圆绞线5 铝及其合金圆绞线铜、铝绞线大多供各种产品作导体用，少部分作为裸导体线直接作产品用5 钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞

11、线5 双金属绞线或组合绞线架空导线大部分用钢芯铝绞线正在发展铝合金绞线和双金属绞线紧压型绞线紧压型铜或铝绞线交联电力电缆及架空绝缘电缆用中空圆绞线内层有Z型单绞线构成中空，或绞在螺旋管上充油电缆用，中空为绝缘油通道扇形芯（单根或绞线）三芯电缆：导体为1200扇形；四芯电缆：1000（主线芯）和600中性线）扇形粘性油和不滴流油纸电缆中采用。小截面的塑料绝缘34芯电力电缆也可采用单根实芯扇形铝芯线扁平型中、小截面铜、铝扁线漆包线、绕包线用大截面铜、铝排母线（汇流排）用细小截面压扁铜皮线特别饶软的电线用，铜皮线缆在中心纤维绳上构成导线，如电话耳机线同轴电缆外导体和波导管5 铜带纵包成管状构成5 铜

12、丝编织在绝缘表面同轴电缆的线对，内导体在中心，外导体在绝缘外面。铜波导管电台、电视台大功率、高频发射用射频电缆异型双沟型铜接触线，葫芦型钢铝接触线电气化铁道，城市工矿和电车、地铁用非金属导体光导纤维传输光波用5 导电石墨浸涂纱芯导线5 导电塑料导线汽车点火线，音响耳机线等用(二) 圆绞线结构1. 绞线结构 电线电缆是大长度的产品，在生产、安装和使用中要经受多次的圈绕和拉开；截面较大的导线如果不采用较小直径的的单线绞制而成，则线缆产品将无法生产和使用。不同的使用状况和条件要求电线电缆又不同的柔软度，即可弯曲或扭曲性能。为了保证弯曲时，较硬的导线产生的应力不损伤较软的绝缘，设计了多种以柔软度不同为

13、特征的导线结构。表33是标准规定的7种导线结构，从表中可见：同一导线截面时，单线的根数和直径是最重要的结构参数；即单线直径愈细（根数必然愈多），导线自身的柔软度愈好（对同一种导线材料）。表33中所列的7种导线结构类型中，铜线和铝线的第种结构用得最多，主要用于电力电缆和供配电用的绝缘布线（B系列），裸铜、铝绞线等产品。铜线第种结构用于要定期更换敷设场合的产品，如橡皮电力电缆铜线第二种结构多用于通用橡皮电缆、橡皮橡套软线、安装线等。铜线第种结构用电焊机电缆、矿用电缆，以及要求特别柔软的各种电器、仪表连接线等。2. 导线绞合方式 多根导线组合成电线电缆的导线时必须经过绞合，绞合的方式有正规绞、非正规

14、绞合（束绞）和复合绞合三种。(1) 正规绞合 正规绞合采用直径相等的单线，按同心式排列，分几层绞成；每一层单线根数是固定的。即在中心层为1根单线时，第m曾对 单线根数为6（m1）即中心层为1根的导线第1层为6根、第2层为12根，以此类推；即中心到外，依次为16121824。导线中的单线总根数为：n=13m（m+1），m为层数。表33 导电线芯（单线根数/单线直径，mm）和计算外径单线标称截面mm2铜导电线芯结构铝导电线结构第种 固定敷设的电线电缆用第种 固定敷设时要求柔软的电线电缆用第种移动电线电缆用第种 频繁移动的电线电缆用第种特别柔软的电线电缆用第种 固定敷设的电线电缆用第种特别柔软的电线

15、电缆用结构外径结构外径结构外径结构外径结构外径结构外径结构外径0.0127/0.050.150.031/0.200.207/0.070.210.061/0.300.37/0.100.3015/0.070.330.121/0.400.407/0.150.4530/0.070.450.201/0.500.507/0.200.6012/0.150.6256/0.070.610.301/0.600.607/0.230.6916/0.150.7177/0.070.870.401/0.700.707/0.260.7823/0.150.9049/0.100.840.501/0.800.807/0.300.9

16、016/0.200.9428/0.151.0163/0.101.000.751/0.970.977/0.371.1119/0.231.1542/0.151.2691/0.101.301.001/1.131.137/0.431.2919/0.261.3032/0.201.4156/0.151.311/1.131.131.501/1.371.377/0.521.5619/0.321.6048/0.201.7184/0.151.871/1.371.372.001/1.601.607/0.601.8049/0.232.0764/0.202.10112/0.152.121/1.601.602.501/1

17、.761.7619/0.412.0549/0.262.3477/0.202.49133/0.152.251/1.761.764.001/2.242.2419/0.522.6049/0.322.8877/0.263.24126/0.203.001/2.242.246.001/2.732.7319/0.643.2049/0.393.5177/0.323.99189/0.203.691/2.732.7310.07/1.333.9949/0.524.6884/0.394.86133/0.324.80322/0.204.897/1.333/3.9916.07/1.705.1049/0.645.7684/

18、0.496.11133/0.395.85513/0.206.007/1.705.10228/0.306.3225.07/2.126.3698/0.587.68133/0.497.35189/0.417.57789/0.208.007/2126.36342/0.307.5035.07/2.507.50133/0.588.70259/0.418.611121/0.209.007/2.507.50494/0.309.0050.019/1.839.15133/0.6810.20361/0.4110.251596/0.2011.0019/1.839.15703/0.3010.5070.019/2.121

19、0.60189/0.6812.55323/0.5213.00999/0.3012.9219/2.1210.60999/0.3012.9295.019/2.512.50259/0.6814.28444/0.5215.121332/0.3014.7019/0.2512.501332/0.3014.7012037/2.0014.00259/0.7615.96555/0.5217.111702/0.3017.1237/2.0014.001702/0.3017.1215037/2.2415.68336/0.7419.71703/0.5218.202109/0.3018.9037/2.2415.68210

20、9/0.3018.9021537/2.5017.50427/0.7419.982562/0.3021.637/2.6018.182562/0.3017.5024061/2.2420.16427/0.8522.953416/0.3028.4961/2.2420.163416/0.3028.4930061/2.5022.50513/0.8525.5061/2.5022.5040061/2.8525.65703/0.8529.7561/2.8525.6550091/2.6228.82703/0.9533.2591/2.6228.826301272.5032.50854/0.9738.54127/2.

21、5032.50800127/2.8537.05127/2.8537.05正规绞合的特点是：单线直径相同，有利于生产组织；导线向任何方向弯曲，其中电线之间的相对滑移较稳定；绞合后，导线的形状规则外径一致。因此铜线的第、种结构和铝线的第种结构均采用正规绞合。(2) 束绞 对于要求柔软性良好的导线，如铜线第种结构，单线根数很多（几百到2000根以上），单线直径很细（1mm以下，甚至小于0.1mm）；工艺上较难实现绞合。因此采用“束合”的办法，即将几十根单线一起扭绞（类似于棉纱的并线），通过并线模具成形。并线时单线也采用近似于正规绞合的方式排列。束绞的线芯外径不是很严格的、外形也只能是近似圆形；但由于

22、单线间相对松动，单线细，因此，更为柔软，在挤包或包制绝缘时基本上能控制为圆形。(3) 复绞 对于要求特别柔软，而导线截面较大的导线，单线根数达几百根及23千根。则必须采用复绞式绞合方式，及先束绞（几十根单线）成股，再将多股导线按正规绞合方式交织成导线。有时要采用二次复绞。3. 绞线的技术参数 绞线结构中有几项重要的技术参数，如节径比、绞入率、绞向等；也是重要的工艺参数。(1) 节径比 绞线是按规定根数的单线，一层层以螺旋形式绞合上去的；外层单线绞在内层的外表上，把其中一根单线展开，可看到单线的螺旋上角（称为绞入角）；单线沿内层单线绕一周的长度为；图中的D表示以该层单线中心线为准的圆周长度，D为

23、圆周的中心直径；h是绞合时单线绕一周时沿中心线方向前进的距离，称为绞合节距。将这一层单线的绞合节距长度除以绞线直径，其比值m称为节径比；是导线绞合中重要的工艺参数，有可比性。理论上，计算节径比应以该层单线的中心线直径D为准（称为理论节径比）；但为了使用方便，则可按该层绞线的实测外径D计算（称为使用节径比）。实用节径比的计算式如下：m=hD （h、D单位为mm）节径比大、即绞入角大，反映了绞合程度小；反之则绞合程度大。节径比小的导线，绞合较紧，结构较稳定，导线弯曲性好、柔软、即允许弯曲半径小；但生产速度慢。因此，不同要求的导线规定了不同的节径比选用范围。对于多层绞合导线，则内层的节径比稍大，逐层

24、减小，使结构稳定。表33是架空导线的绞合节径比。束线的节径比比较大，可达30左右，但束线复绞时一般取节径比为6112。表33 架空导线绞合节径比线材层次绞合节径比规定值推荐值钢芯第一层162824第二层142420导电金属线单层101412.5两层第一层111713第二层111711多层第一层111715第二层111713第三层111712外 层101311(2) 绞入率 在绞线的一个节距长度上，单线的展开长度与绞线节距之比，称为绞入系数。而单线展开长度与节距之差值与节距之比，以百分率表示时称为绞入率。即：绞入系数 r-h绞入率 -hh×100绞入率这个参数主要用于生产组织和材料用料

25、用量计算。(3) 填充系数 导线中所有单线截面之和与导线轮廓截面积之比称为填充系数可提高至0.890.92。填充系数大的导线，在水汽透过绝缘时，因单线间气孔已形成细孔状态，可以阻止水汽等向两侧扩展，阻止外来损害的延伸。导线紧压后，单线特别是最外层的单线变形较严重，但导线表面圆形程度更好。紧压导线与未紧压导线相比时显得稍硬。(4) 绞向 单线绞合时只有两种绞合方向，即左绞方向（S向）和右绞方向（Z向）。正规绞合结构中规定相邻两层单线必须采用不同的绞合；即第一层为左向，则第二层为右向；交换绞向的目的是为了结构稳定，断开导线时不会发生散开。但规定最外面一层单线必须采用右向绞合，目的是方便两端电缆的连

26、接。二. 导线用材料(一) 对导线用金属材料的要求1. 供电线电缆作导体用的金属材料应符合下列要求：(1) 导电性优 即要求材料的电阻率要低或导体率要高，这决定了电流在导线中传输时产生的电压降和导线损耗。(2) 导热性好 导线因工作而发热，热量应高效向外发散，以保证导体允许温度。(3) 有良好的延展性 有利于通过各种加工（主要是冷状加工）制成很细的单线；并进行绞合。(4) 有足够的机械强度和断裂伸长率 以满足制造和使用。(5) 有一定的耐腐蚀性 在一般环境中不会严重腐蚀。因此，电线电缆主要用的导线材料是铜和铝。2. 对导电金属材料性能影响最大的是材料中含有的杂质总量和杂质成份；其次是加工过程中

27、冷变形的程度。因为固定的金属都是晶体结构，即原子按一定的几何形状呈规则排列，构成晶体。晶格中原子分为正离子和自由电子，正离子位于晶格节点上作微弱的热振动，自由电子可在晶格中自由活动。当有外电场作用时，自由电子就形成定向规则运动，这就是电流。自由电子在晶格中受到了阻碍就是电阻。杂质的存在会局部改变原有晶格的形态，因此对电阻的影响最大。在加工过程中，特别是冷变形会使晶格受压、滑移而畸变，因此对机械性能影响最大，即抗拉强度和硬度增加，延伸率降低；对导电性也有略有影响。冷变形后的金属经过退火（又称韧炼，即让其保持在一个再结晶温度的环境中一定时间），畸变了晶格会经过恢复、再结晶的过程，恢复到变形前的状态

28、。但工艺上必须严格根据材料品种选定退火温度与时间。(二) 导线用铜1. 铜是最早，也是目前最主要的导电材料。因为： 导电性好，仅次于银居第二； 导热性好，仅次于银和金居第三； 塑性好，即延伸率极好，可以拉出极细的单丝（目前可达0.02mm）或极薄的薄膜。金、银的延伸率比铜好，但价高，且成品的强度低、实用性差； 有较好的耐腐蚀性； 机械性好、有足够的抗拉强度和伸长率。导电用铜的主要性能与工艺参数列于表34表34 导电用铜的主要性能与工艺参数名称单位数值名称单位数值熔点1084.5抗拉强度（软态） （硬态）Kgf/mm220243540密度（20）g/cm38.89比热（20）Cal/g.0.09

29、2延伸率（软态） （硬态）30500.5熔解热Cal/g50.6导热系数（20）Cal/cm.s.0.923热轧温度线胀系数（20100）10-6/16.6热挤温度电阻率（20）102mm/m1.7241退火温度400600电阻温度系数（20）1/0.00393再结晶温度2002702. 导线用铜要求选用含铜量99.95及以上的品种，裸导体制品可选用含铜量99.90的品种。表35是导线用铜的品种表表35 导线用铜的品种表品种代号含铜量（不小于）杂质总量（不大于）杂质中的氧（不大于）普通纯铜一号铜 二号铜T1T299.9599.900.050.100.020.06无氧铜一号 二号TU1TU299

30、.9799.950.030.050.0030.003注：；铜中含量的杂质有氧、硫及其他金属十余种，标准中含有限量规定(三) 导线用铝1. 铝是金属中另一个能符合导线用材料的品种。其导电率仅次于铜；导热性好；塑性好便于冷加工；在大气中的耐腐蚀性好（表面生成的氧化铝膜，强度高，可防止内层继续氧化）有足够的机械强度（但为铜的1/3左右）。但由于铝的资源丰富、密度小（为铜的30），因此被线缆产品大量采用。在导体电阻相同情况下，铝线的截面比铜线大1.68倍，但重量只有铜的54。因此，特别适用于裸导线（架空导线等）也适用于低压电线和电力电缆等品种。表36的导电用铝的主要性能与工艺参数表表36 导电用铝的主

31、要性能与工艺参数表名称单位数值熔点密度（20）比热（20）熔解热导热系数（20）线胀系数（20100）电阻率（20）电阻温度系数（20）g/cm3Cal/g.Cal/gCalcm.s.10-6/10-2.mm2/m1/6582.70.22930.52232.830.00403抗拉强度（软态） （半硬态） （硬态）延伸率（软态） （硬态）热轧温度热挤温度退火温度（达到软态） （达到半硬态）再结晶温度Kgf/mm2%79.59.514151820400.54404904004803003502402601502502. 导线用铝要求选用含铝量99.5及以上的品种，即国家标准中的一号铝或特二号铝；在

32、制造铝软线或电磁线的导体时应用特一号铝。表37是导线用铝的品种表。表37导线用铝的品种表品种代号含铝量（不小于）杂质含量（不大于）铜铁铝铁+硅总和一号铝特二号铝特一号铝L-1L-0L-0099.599.699.70.0150.0100.0100.300.250.140.220.180.130.450.360.260.500.400.30注：铝中含有十几种杂质，标准中各有规定，但以铜、铁、硅影响最大铝中含有的主要杂质是铁和硅，其含量及其相对比例（铁硅比）对铝的导电率和机械性能、工艺性影响最大。我国在八十年代初对熔铝工艺进行了研究，并制定了电工用铝标准（即特二、特一号铝），技术性能达到国际先进水平

33、。目前99.5铝的导电率为61IACS(注)，特二号铝可达6263IACS，纯度99.996的铝可达65IACS。铝合金已广泛应用于电线电缆导体中如铝镁硅铁高强度合金等，品种很多；主要用于架空导线、接触网导线等。可提高导线的强度、导电率、耐磨、耐振动、耐腐蚀等。加入少量稀土材料的铝合金可提高强度，耐腐蚀，成本低，是我国首先广泛采用铝合金。第三节 绝缘结构与绝缘材料一. 电线电缆的绝缘结构电线电缆的绝缘层是沿导线的四周加上一层厚度均匀的绝缘材料构成。绝缘结构应包含所用的绝缘材料、结构组成与结构尺寸。(一) 绝缘结构的类型1. 电线电缆的绝缘结构通常以工艺方式分类；但实际上应该是产品所用材料特性和

34、绝缘结构选定了工艺方式，然后再以工艺方式的相近性进行分类。表38是绝缘结构的主要类型表。表38 电线电缆绝缘结构的主要类型结构类型材料类型说明工艺方式结构特征挤包用挤出设备将绝缘材料一次性挤包在导体四周，形成绝缘厚度均匀的、封闭型的绝缘层各种塑料各种橡胶复合物热塑弹性体塑料类绝缘层绝大多数是实体性的，但为了高频绝缘的需要，发展了发泡聚乙烯绝缘结构。即加入化学发泡剂，或采用压力注入氮气（称为物理发泡），使挤出的绝缘层中分散充满微小的，密封的气泡。含气量达3070。橡胶复合物中加有硫化剂等，绝缘挤成后在一定温度下，经硫化变成热固性弹性体。同样塑料（如聚乙烯）也可用化学方法或物理方法（电子辐射），使

35、其变成交联型的热固性材料。绕包纤维绕包：将纤维并丝后以很小的节距绕包在导体外棉纱、天然丝、合成纤维丝、玻璃纤维丝绕包线主要用于电磁线（绕包线）；纤维绕包线一般要浸涂绝缘漆，作用是粘固纤维，增加密封性。绝缘漆要经加热固化。薄膜带式绕包一般采用搭盖式，即后一圈带子有一部分要盖住前一圈的带子，搭盖比例一般为1525。目前的是在导线弯曲和拉制时，带子可相对滑移，而不会造成前后二圈的带子边碰撞引起损坏；又增加了绝缘封闭性粉云母复合带主要用于耐火型品种，一般与其他绝缘组合市内电话电缆早期主要用于纸带绝缘，现仅有少量采用。聚四氟乙烯绝缘采用薄膜带搭盖绕包后要经烧结成一密封层。薄膜绕包：将带状材料以小节距、搭

36、盖式绕包在导体上纸带合成树脂带粉云母复合带聚四氟乙烯带绕包后 干燥浸渍 将多层纸带以间隙式绕包在导体上，经高真空并加热干燥处理后，浸渍电缆油。构成油浸纸绝缘结构。电缆纸粘性油或不滴流油（中低压电力电缆）低粘度油（高压充油电缆用）油浸纸绝缘结构仅用于电力电缆。作用是绝缘油填充在纸袋中和所有空隙中，使电绝缘提高。高压充油电缆采用低粘度的高电性油，让油在电缆绝缘中高度充填，并加压力，使绝缘气隙更小，更少。由于有油填充，纸带采用间隙式包装，即后一圈纸带绕上时，要与前一圈纸带的边之间留一个间隙，间隙中充满绝缘油涂包将液态绝缘料多次涂包到导体上， 每涂一次就烘干一次（固化）形成一层很薄的较硬的绝缘层各种绝

37、缘漆主要用于漆包线；由于绕组中线与线之间的电位差很小，要求极薄的，坚固的绝缘层。漆膜厚度最薄可达0.007mm。漆膜厚度随导线直径相应增加。同一种漆包线可制成薄、厚、特厚三种厚度。漆膜厚度测量是漆包线外径减导线直径，因此实际上是二倍漆膜厚度，但已成惯例可以二种或三种漆组合涂制，组成复合漆包线间隔嵌入式在内、外导体结构间，沿纵向间隔嵌入垫片或螺旋状片绝缘，与空气组合绝缘聚乙烯片聚丙烯片主要用于中、大同轴电缆、因一对导体，内导体为单根铜线，外导体为圆柱形铜管，嵌入片起支撑作用，并与空气构成组合绝缘。粉料充填式将无机粉状材料机械注入导体与同轴状金属管护套间氧化镁氧化锆仅用于防火性能极好的金属套（铜、

38、不锈钢、镍）无机绝缘电缆。护套间可放置1至5根导线。但只能生产一定长度的产品、无法连续。产品较硬、接头多。2. 挤包式绝缘由于挤包式绝缘具有很多优点，随着材料性能和品种的发展，专用的设备的多样化，因此，目前电线电缆的品种中已大多数采用此种绝缘结构与工艺方式。挤包式绝缘的特点如下：(1) 挤包式绝缘特别适合于加热后粘流性能极好、容易控制的热塑性材料，如塑料和热塑性弹性体；而橡胶复合物在未硫化前也具有很好的粘流性。这些高分子材料是近几十年发展最快、品种最多、性能最广的一大类材料，可促使线缆产品更新换代。(2) 挤包绝缘可以形成一个厚度均匀的封闭套式结构，对保证绝缘性能有利。(3) 挤包这种工艺方式

39、有很多优点，如：a 工序单一，生产速度快。如市话电缆线芯绝缘较薄，目前挤出速度最快可达20003000米/分；10千伏电力电缆的绝缘厚度为4.5mm，挤出速度可达每分钟十几米。b 适用范围宽。采用不同规格的设备，除了可适用不同材料外，还可制造不同厚度的绝缘层，从小截面电线的0.03mm至高压电力电缆的28mm厚绝缘。c 有利于组成几个工序串列进行的生产线。如市内通信电缆的线芯生产线；三个挤出机串列挤出内、外半导电层和绝缘层、再进行交联、冷却的交联电缆生产线；以及三层共挤橡套电缆连续硫化生产线；还有双挤出机并联式生产线等。这些，既加快了电线电缆制造工艺技术的发展，也是线缆产品广泛采用挤包绝缘结构

40、的原因。(二) 绝缘厚度1. 绝缘厚度确定的原则绝缘厚度是绝缘结构中最重要的结构尺寸，现将其确定的原则归纳如表39。类型品种例决定原则说明传输工频及低频、直流的低（电）压电线电缆51kv及以下电力电缆5300/500v，450/750橡皮和塑料绝缘电线和软线51kv及以下船用、矿用电缆低压电线电缆在一定电压下工作，因此耐电压性是必须考虑的。但由于按工作电压计算所得的绝缘厚度很薄，而另一方面，随着导线截面规格的增大，电线电缆在制造、使用中弯曲、展开时，导线（较硬）对绝缘（较软）产生的压缩或扩张应力也随之增大；因此，主要考虑机械应力问题。绝缘厚度主要取决于导线弯曲时的机械应力。采取绝缘厚度随导体截

41、面增大而分档增加；考核绝缘层能继续工作的指标仍然是耐电压水平。传入高电压（工频U0。在1.8kv及以上，直流在3kv及以上）的电缆53kv及以上的中、高压电力电缆（此处3kv指线电压），下同53kv及以上矿用电缆机车车辆电缆、电机引接线等5直流高压软电缆（X光机电缆等）在高度电场强度下工作时，除了选用优质材料、精细工艺外，绝缘厚度随工作电场强度提高而增厚主要根据工作均强设计绝缘芯。同一电压级不同导线截面的线芯采用一种绝缘厚度。系统接地方式不同，在一相事故接地时，另二相的相电压会不同；因此同一线电压的品种有两种相电压的要求，即有二种绝缘芯厚度（主要是中压电缆）高压（66kv及以上）电缆，必须以需

42、击脉冲电压来校验绝缘厚度。传输高频电磁波用的电线电缆5市内电话电缆5电子线缆传输高频电磁波（信息）时，导线对地及导线之间的电压很低，因此基本上不考虑；绝缘仅是一种隔离。但高频传输对波阻抗、串音要求严格，因此对绝缘电阻、绝缘层电容要求严格；与电力系统用产品完全不同。绝缘芯很薄。但绝缘层要考虑一定的自身机械强度，尤其是电子线缆。如同轴电缆，射频电缆的绝缘厚度是结构决定的。多数采用与空气组成的复合绝缘结构表310是聚氯乙烯绝缘电线与低压电力电缆的绝缘厚度；表311交联聚乙烯绝缘电力电缆的绝缘厚度。表310 低压塑料绝缘电线电缆的绝缘厚度（mm）导线截面mm2聚氯乙烯绝缘电线（BV系列）450/750

43、v聚氯乙烯绝缘电力电缆（VV系列）1000v及以下导线截面mm2聚氯乙烯绝缘电线（BV系列）450/750v聚氯乙烯绝缘电力电缆（VV系列）1000v及以下0.50.6951.61.60.750.61201.61.61.00.61501.81.81.50.70.81852.02.02.50.80.82402.22.240.81.03002.42.460.81.04002.52.6101.01.05002.8161.01.06302.8251.21.28002.8351.21.210003.0501.41.4701.41.4表311 交联聚乙烯绝缘电力电缆的绝缘厚度导线标称截面mm2额定工作电压

44、kv0.6/11.8/33.6/66/66/108.7/108.7/1521/3526/3564/110绝缘表称厚度mm1.50.72.50.74.60.7100.72.02.5160.72.02.53.4250.92.02.53.44.5350.92.02.53.44.5501.02.02.53.44.59.310.5701.12.02.53.44.59.31.05951.12.02.53.44.59.31.051201.22.02.53.44.59.310.51501.42.02.53.44.59.310.51851.62.02.53.44.59.310.52401.72.02.63.44

45、.59.310.519.03001.82.02.83.44.59.310.518.54002.02.03.03.44.59.310.517.55002.02.23.23.44.59.310.517.06302.42.43.23.44.59.310.516.58002.62.63.23.44.59.310.516.010002.82.83.23.44.59.310.516.012003.03.03.23.44.59.310.516.0表311中所列64/110kv高压交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘厚度是随导线截面的增大而略有逐级减薄的。其原因是导线截面增大后导线直径增大；而导线表面的最大工作电场强度，

46、按圆柱形电场的分布规律是随导线直径的增大而以指数规律降低的。即在同样工作电压下导线直径大，导线表面的电场强度小。2. 绝缘厚度的表示由于绝缘厚度是绝缘结构最重要的尺寸；但沿同一圆周上的绝缘厚度又不可能绝对的一致，而电场影响最严重之处必然是绝缘的最薄点；因此对绝缘厚度必须同时有几项考核指标。(1) 标称绝缘厚度 即设计和工艺上控制的厚度（0）(2) 最薄绝缘厚度 同一圆截面上绝缘最薄一点的厚度。通常规定为：标称厚度的百分之九十，再减0.1mm；即min=0×0.90.1mm(3) 最厚绝缘厚度 同一圆截面上绝缘最厚一点的厚度。一般不作规定。但最厚绝缘厚度大，绝缘层呈不均匀椭圆状说明工艺

47、水平差且废料。(4) 平均绝缘厚度 规定沿同一截面六等分测量6点，求其平均值。要求：不小于标称厚度；但过大则用料多，工艺水平低。(5) 绝缘厚度的不圆率用下式表示：不圆率最后点厚度-最薄点厚度平均厚度×100不少企业为了严格控制工艺，特别对高压电缆、不圆率过大会影响电性能；因此在企业内控质量标准中规定不圆率应不大于15。表示绝缘厚度不均匀性的还有几种名称，如不均匀率，椭圆度等，计算方法也略有差异，行业中尚未统一；但其含义基本相同。此项指标仅指挤包绝缘，绕包结构不必考虑。二. 绝缘材料(一) 绝缘材料及其配合剂简介1. 在电线电缆所用的材料中，绝缘材料的品种类别，牌号等级最多、可变性最

48、大、发展也最快；因此必须非常重视、认真积累和掌握。电线电缆常用的绝缘材料从类别分，有塑料、橡皮、漆、油、纤维、合成树脂薄膜、纸等。其中橡皮必须在制造厂内自己按配方进行混炼加工；塑料与漆既可以直接买成品材料，也可以在制造厂自己按配方混炼。2. 挤包或涂包到电线电缆的导体上最为绝缘材料的塑料、橡皮、漆等都是复合物；即除了基料（树脂，橡胶）之外，还必须加入多种配合剂。以橡皮为例，其中所含橡胶成份，一般在2545（重量比）之间；其余都是各种配合剂。加入配合剂的目的是： 工艺上加工的需要； 使材料能具有各种特殊性能以满足使用要求； 使材料具有足够长的使用寿命； 降低材料的成本。因此选择材料不仅要考虑到基

49、料的特性，还要考虑基料的比例，所选用配合剂的功能类型与多种配合剂之间的配合和用量比例；习惯上称为“配方”。配方中不光规定了配合剂的品种（牌号）、用量比，还规定了加入基料中的顺序、以及加入后进行的工艺操作规程。该材料制成后，对挤包或涂包工序也有响应的工艺参数要求。所有这些，在材料混炼和绝缘工序的工艺规程工艺卡片中都应有明确规定；必须严格遵守。表312是电线电缆橡塑材料的配合剂类型的汇总表。表312 电线电缆用橡、塑材料的配合剂类型类型材料例主要功能补强、填充类补强剂陶土炭黑白碳黑5补强剂主要用于橡皮类材料5加入后能显著提高橡皮的抗拉强度、硬度、弹性、耐磨性等机械物理性能填充料陶土滑石粉轻质碳酸钙活性轻质碳酸钙5加入后用以增加容积、降低成本，对基料性能应五损害。5可改善工艺性能5也有补强作用，但不作为主要目的交联剂、硫化剂类交联剂DCP（过氧化二异丙苯）硅烷5将交联剂加入塑料后，在一定条件下，可使大分子之间的双链相连，变成热固性材料5塑料的固化剂称为交联剂硫化剂硫磺及硫化合物，过氧化物，醌类，胺类5橡胶加入硫磺（早期）后，反应后变成弹性体（也是一种化学交联），故惯称硫化。近年来，已很少用硫磺，品种增多，按合成胶种不同而选用。促进助剂噻唑类（M、MD）胍类，硫脲类、氧化锌，轻质氧化镁、硬