阻燃變頻電纜ZR-BPHLGGP _安徽亨利儀表電纜有限公司

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變頻電纜，顧名思義為變頻器電纜。是用來傳輸電能的，有著較高的電壓等級。這就要求我們在設計變頻電纜的結構時不單單要考慮外界環境對變頻電纜的影響，由於其多數都敷設於室內，我們還要著重的考慮變頻電纜對外界環境的影響。於是對於變頻電纜的結構也就有了特殊的要求。雖然目前國內各大企業對變頻電纜的結構說法不一，都相應的制定了自己的企業標準，但都比較傾向於對稱

　　3+3的結構。相信在不久的將來就會得到統一。在此，筆者收集並總結了部分關於變頻電纜對稱3+3結構的資料，希望能對變頻電纜的發展盡一份綿薄之力。

　　變頻電纜目前選用了交聯聚乙烯為絕緣材料，實際工作中承受的頻率變化範圍為

　　30~300HZ，變頻電纜有著抵抗高次諧波、減小與外界環境相互幹擾等優點，主要敷設的地點為室內，這使得變頻電纜的運行與周圍的供電或用電設備有了非常密切的關係，於是就需要有一種特殊的結構來解決這種復雜的相互關係。因此便產生了對稱3+3的結構。下面將對其作具體的說明。

　　外部環境對變頻電纜的影響及解決辦法

　　外部環境對變頻電纜的影響主要是變頻器產生的高次諧波的影響。對於交—直—交型的變頻器，由於採用了開關的切換技術，使其輸出的不再是正弦波，而是可分解為正弦基波和高次諧波的階梯波。以普通的3+1型電力電纜為例，完整的三項供電係統，當三項電流平衡時，其中性線芯的電流為零；當高次諧波產生時，經過電纜的多次反射，便會出現對此的波峰與波峰或波谷與波谷相疊加的機會，電纜越長疊加機會越多表現得也就越明顯。加之電纜這個大的電容本身對高次諧波就有著放大的作用，對於3+1型電纜，高次諧波產生的電流分量在中性線芯內無相位差，這樣一來電流將會疊加成原分量的數倍，中性線芯在高頻脈衝下很快就會被擊穿。為了解決這個問題，我們將3+1型的電纜中的1芯分成了三份，以對稱的方式做成3+3結構,這樣，三個中性線芯的相位一次滯後120°，形成了一個對稱平衡的狀態，使得電流不會型疊加，有效的減小了高次諧波對變頻電纜的危害。此為變頻電纜選擇對稱3+3結構的理由之一。

　　變頻電纜對外界的幹擾和解決辦法阻燃變頻電纜ZR-BPHLGGP

　　變頻電纜主要是用來連接電源與變頻器、變頻器與用電設備的電纜。其敷設的空間相對較小，而電壓等級有相對比較高（高可達8.7/15kv），在其運行過程中，會產生大量的電磁波，對周圍的供電和用電係統都會產生強烈的幹擾。這就要求變頻電纜要有的屏蔽措施。所以對電壓等級為3.6/6kv及以上的變頻電纜都要求有分相屏蔽和統包屏蔽。採用多層屏蔽可以達到非常好的效果。然而，

　　若是屏蔽內的回路出現了偏心，電磁屏蔽的效果勢必要下降，這時屏蔽中產生的渦流損耗就會有所增加。對於偏心的電纜，設屏蔽衰減值為Ap 則有Ap=As+㏑∣1/Sp∣式中

　　As 為纜芯位於屏蔽中心時的衰減值Sp為偏心係數分析：在偏心的電纜中，Sp是用遠大於1 的，於是㏑∣1/Sp∣就成了一個負值，這樣，我們就得到了一個結論：Ap﹤As 即：電纜在偏心的情況下金屬屏蔽的效果有所下降。偏心是的，也就是說Ap都小於As，問題在於我們要設法使Ap﹣As的值到

　　小，以此來增強金屬屏蔽的效果，從而減少變頻電纜對外界的幹擾。那麼，如何才能大限度的減少偏心呢？唯有對稱。3+3結構的變頻電纜是對稱的。這種對稱的結構加上相應的金屬屏蔽，可以使電纜的屏蔽係數降低到0.7，甚至更小。這就有效的屏蔽了電磁波的外泄，使金屬屏蔽得以的發揮作用。此為變頻電纜選擇對稱3+3結構的理由之二。

　　變頻電纜設計為對稱

　　3+3結構的其它理由a)對稱3+3結構的變頻電纜纜芯是互換的，這樣便有了的電磁兼容性，對抑制幹擾起到的作用，並且能低效高次諧波中的奇次諧波，提高了電纜的抗幹擾性。b)採用對稱3+3結構的變頻電纜可以有效的防止高頻軸電流的產生。

　　實際應用問題

　　電纜的結構設計的好壞與實際的操作和應用的合理與否有著密切聯係，這兩者相輔相成。我們所設計的變頻電纜為3+3對稱結構，而電纜真正起作用是在敷設以後。也就是說，敷設以後是否為對稱結構，這才是變頻電纜應用的關鍵。其影響因素具體有以下兩點：a)生產中。尤其是在成纜這一環節為關鍵。成纜後的結構是否對稱直接影響到敷設後的運行。這要求技術人員的合理設計和操作人員成熟的技術水平，以及生產設備的性能穩定。這幾項是缺一不可的，也是變頻電纜3+3對稱結構是否能成功運用的必要條件。b)敷設。這一點是我們要著重考慮的。變頻電纜多數敷設在室內，不需要鎧裝，敷設的空間也不是很大。空間小必然會造成多彎曲，於是對稱的電纜會因為多次的彎曲而導致不對稱。前面我們已經討論了對稱結構對於變頻電纜的重要性，那這個問題就很嚴重了。如何地解決呢？據實際的電纜工程資料顯示，如此敷設的變頻電纜的電壓等級幾乎都在1.8/3kv以下，而這個電壓等級的變頻電纜是不需要分相屏蔽的，這樣的話我們可以採用工業用膠在其成纜時將線芯粘住，以固定其結構。據了解，已經有很對稱型的通信電纜用這種方法來解決類似的問題。

　　結論

　　變頻電纜採用對稱3+3的結構可以有效的降低與外界的相互幹擾，在實際的應用中更有價值，更有競爭力。我公司已經運用此結構生產變頻電纜數年，並得到了廣大用戶的一致好評。在國內看來，雖然技術還不是很成熟，一些問題還有待於解決，（例如，現如今的3+3型變頻電纜的3個小芯的截面積有些過小）但這已經阻擋不了其發展的潮流，相信在不久的將來都會解決。3+3型對稱變頻電纜也將會以低幹擾、抗高次諧波的優點受到更多用戶的歡迎.

　　近二十年來變頻調速電機在國內外有很大的發展，年增長率略超過10% ，而直流傳動年增長率為3-4% 。變頻電機具有較多的優點，如設備投資費用少，結構簡單，體積小，成本低，節能，調速範圍大，具有恒功率、恒轉速的特性，使用方便，容量大等等。因此當前在冶金、礦山、鐵路等工業方面廣泛地使用，近在家用電器同樣也大量應用。變頻調速技術關係到變頻電機、變頻電源和連接電纜，這段電纜長度並不很長，截面也不很大，絕緣性能屬於電力電纜範疇，因為實際的工作頻率為30～300 Hz ，常簡稱為變頻電纜，當前常選用交聯聚乙烯為絕緣材料。大概三十年前，電纜研究所開發和生產過中頻電纜，這也可稱得上是目前變頻電纜的前身，其工作頻率為100～400 Hz ，提供電源的設備是由直流電機驅動的中頻發電機組，改變直流電機轉速來調節發電機的輸出頻率，中頻電壓的波形能維持形狀規則的正弦波，當時電纜的設計思路是降低線路阻抗和集膚效應，採取同軸電纜和擴大內導體直徑，電纜在冶金工業上應用效果十分良好。目前的變頻電源是通過可控硅元件調頻，較大程度上改變了波形特性，從而對電機和電纜帶來了新問題。阻燃變頻電纜ZR-BPHLGGP

　　一、變頻線纜的工作特點

　　1.脈衝電壓對絕緣的影響

　　變頻電源的頻率調節範圍較寬，不論頻率高低，具有一個主頻率的波形輪廓，它包含了許多高次諧波，作為一種行波經多次反射，幅值疊加可達到工作電壓數倍，電纜越長，幅值越高，若電纜絕緣係數不高，可能被擊穿。石油開採用3000多米長的潛油泵電纜，在工頻下能長期正常運行，可是在變頻條件下，電纜才投入運行數小時即發生擊穿，說明脈衝過電壓的危害性，所以預防是必要的。由於交聯絕緣電力電纜的耐壓水平較高，電纜長度一般在300米以內，多年來的運行未發生擊穿事件，盡管如此，絕緣厚度及工藝應加以重視，實心絕緣是可靠的，繞包絕緣是不適合的。

　　2.電纜本體對外發射電磁波

　　一般變頻家用電器為單相供電，長度很短，功率也較小，設計時已將變頻電源、連接電纜和變頻電機一並設置在金屬殼內，抑制了電磁波對外發射。但是在工業領域內，電機功率較大，連接變頻電機和變頻電源之間的電纜長度長，在工作時電纜就是高頻電磁波向外發射的有效載體，對於周圍鄰近地區的通信工具（如無繩電話）或調幅接受器（如收音機調幅波段）將產生幹擾，有時情況也比較嚴重，稱之為電磁波的環境污染，國外早已對這種電纜提出要求，國內也很重視，目前各電纜廠制訂了企業標準，今後將會統一制訂行業標準。

　　3.中性線電流的疊加

　　完整的三相正弦供電係統，當三相電流平衡時，其中性線的電流為零，若出現三次諧波，則三次諧波的電流分量在中性線內不存在相位差，所以直接疊加成分量得三倍。若變頻原供電對象是三個單相變頻電機，而且處於三相功率分布平衡狀態，則中性線電流更大，中性線截面應不小於相截面。

　　二、變頻線纜的結構及附加試驗討論

　　了解變頻電纜工作特點之後，就不難從電纜結構改進來解決上述三個問題。

　　1.絕緣的電氣擊穿問題

　　變頻電機大量應用後，重慶線纜大多數情況選用一般電力電纜，如聚氯乙烯絕緣、護套電纜或交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜，由於電纜本身耐壓水平較高，很少發生電纜本體擊穿。這與上述深井油泵電纜擊穿事故顯然不同，深井油泵電纜採用聚亞胺/聚全氟乙丙烯復合薄膜繞包燒結和乙丙橡膠雙層絕緣，從厚度和絕緣密實來看並不理想，油泵電纜長度超過3千米，油井的工作環境嚴酷，電纜處在高溫、高壓、含油和含水的條件中工作，其絕緣性能比較脆弱，當運行過程中受到多種惡劣因素的侵蝕後發生電、熱因子交錯作用而導致絕緣擊穿。為何電纜在工頻下能長期運行而變頻下幾小時內擊穿? 這決不是老化問題，本上可歸結於高頻脈衝電壓的影響。一般陸用情況下，採用聚氯乙烯絕緣並不理想，因為其介質損耗偏大。交聯聚乙烯絕緣較為滿意，它兼有機、電、熱等優良性能。電纜絕緣厚度可採用1kV 電壓等級的規定，若適當加厚，當然更為可靠，這對變頻電纜更為有利。

　　2.高頻電磁波對環境污染問題

　　雖然目前沒有國家規範規定電纜發射電磁波造成環境污染的考核指標，但抑制對外高頻幹擾是做到的。對於四芯低壓電纜，首先是改善絕緣線芯的排列，假如電纜的四個芯直接成纜，是不對稱結構，如果將第四芯分解為三個截面較小的絕緣芯，把三大三小線芯對稱成纜,二種情況相比較，對稱型比較有利。第二應認為更重要的是加強總屏蔽結構。制造者習慣採用銅線編織屏蔽，實際上這並不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效應不是理想。採用銅帶搭蓋縱包並軋紋是較為先進的結構和工藝，形成了全封閉金屬層，只要厚度適當，可達到有效的屏蔽功能。而這種工藝及其所用的材料在光纜領域中已十分普遍，銅帶厚度不能太薄，以保證抑制電磁波對外發射。

　　3.屏蔽層接地措施阻燃變頻電纜ZR-BPHLGGP

　　屏蔽層接地良好是抑制電磁波對外發射的必要條件，銅線編織屏蔽的接地方式較容易解決，而縱包銅帶軋紋屏蔽需用夾具接地，夾具與軋紋銅管的接觸面應當吻合，接地線由夾具尾端引出。

　　4.外護套

　　這種電纜大多數敷設在室內，一般不需鎧裝，雖然不完全排除用聚氯乙烯護套，但選用高密度聚乙烯更為合適。

　　5.電纜的附加試驗一般低壓電纜不需要進行脈衝電壓試驗，如IEC 60502 標準

　　僅對3.6/6 kV 及以上的電纜才規定進行脈衝電壓試驗。變頻電機的連接電纜情

　　況略有不同，需要承受高頻脈衝電壓。高頻波振幅可達1200～1900 V ，振鈴頻率約 100～2000 kHz ，對電纜進行脈衝電壓試驗（型式試驗）是體現電纜絕緣

　　水平。試驗可參考IEC 60502 標準，即施加正負各十次脈衝電壓試驗，試驗電

　　壓可考慮40 kV ，但需要進一步驗證，是否必要工廠也可自行決定。