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带有地线的电子电缆

2/14/2005来源:通信线缆人气:13678

带有地线的电子电缆 摘要:本文介绍了带有地线的电力电缆的由来及其发展的过程,对如何选择地线的 钱面作了较详细论述,并展望该产品的发展方向。 关键词:带有地线的电力电缆;结构;地线截面;选择; 展望中国分类号:TM 247.1 文献标识码:A 本文所要评述的“带有地线的电力电缆”,是指在无铝装层(钢丝、钢带铝装 );无金属屏蔽层(铜丝、铜带);无铝、铅金属套的电力电缆中,包含有一根用 作保护接地的导体,这种导体的英文名为Grounding Conductors,简称为地线。在 传统的电缆结构中,某些构件(铝装、屏蔽、金属套等)在一定的条件下,虽然也 有地线的功能,但不属于本文讨论的范围。 1 市场情况 众所周知,在我国现行的力线标准中,没有这样的产品。就国际而言,从我们 接触到的资料中,Grounding Conductors这个词作为电缆构件之一出现在电缆标准 中的时间是1991年:美国UL标准,UL-1277电力和控制托架电缆(Electrical Po- wer And Control Tray Cables)第二版(1989年3月版),并在1991年11月的修订 中,在电缆结构一章内,列入了接地导体(Grounding Conductors)一节,分6个 问题及3个表,对接地导体的材料、截面、结构、标志等作了详细规定。 紧随其后,以美国的南方电线公司(South Wire CO.)和通用电缆公司(Gen- eralCable CO.)为代表的电力电缆生产厂家于1992年推出了“TC型带有地线的电 力电缆”——“Type TC Power cable With Ground”,TC是托架电缆(Tray C- able)的缩写。该类型电缆由于敷设在托架(盘)上,无需铝装,无需金属屏蔽层 及金属外护套,其使用电压为600V。导体材料全部是铜,绝缘材料有XLPE和PVC/ NYLON两种,电缆工作温度90℃。电缆有三芯带地线和四芯带地线两个系列,导电 线芯的几何形状和不带地线的电缆一样,全是圆形。多芯电力电缆不采用扇形是美 国电线一大特色,其规格范围从8A WG(8.367mm2)到1000 kcmil(千圆密耳), 1000 kcmil=507mm2。 就国内情况而言,虽然没有“带有地线的电力电缆”的名称出现,但以“五芯 电缆”命名的产品出现至今已近10年。五芯电缆实质上就是带有地线的四芯电力电 缆。80年代末四川电缆厂生产的第一根五芯电缆,用于成都新体育馆工程,规格是 4×185mm2+I×95mm2。这些年来,虽然批量不是很大,但几乎每年均有五芯电缆 的生产合同。市场的需要,导至了一项实用新型专利的诞生。四川电缆厂于1991年 11月申请了专利:《一种瓦形截面导电线芯的多芯电缆》,国家专利局于1992年5 月发布申请公告(公告号CN2103853U),同年8月,由国家专利局颁布了第85893号 决定书,授予四川电缆厂拥有该实用新型的专利权。在公告中明确指出了该专利的 特征:《其特征是径向分布的各个导电线芯分别为瓦形截面导电线芯,正是这种截 面形状的导电线芯使得径向分布的各个这种线芯组合后,电缆中心部位可以置放其 他电缆构件的圆形截面空间》。 为了适应五芯电缆的出现,四川电缆厂曾于1994年编制和发布了相应的企业标 准(Q/CSD B715—94)。在标准中首次与中性线芯并列引入了“地线线芯”这个 名词,对地线线芯的结构、色标作了规定。在此期间,国内许多电缆厂也和四川电 缆厂一样,承接了不少的五芯电缆的生产任务,在《电线电缆》杂志和各地区的情 报刊物上,有关探讨五芯电缆结构设计的文章也时有所见。 带地线的三芯电缆国内情况又是如何呢?从字面上看,好像没有出现这样的产 品,但仔细分析一下生产记录,可以认为带地线的三芯电缆国内已在生产,已有用 户,例如在我厂近年来承接的生产合同中,常有一些“非标准”的四芯电缆生产合 同,在1998年6月的生产计划中,就有这样一些非标准的四芯电缆: (1)3×95+1×25mm2(标准产品应是3×95+1× 50mm2; (2)3×95+1×35mm2(标准产品应是:3×95+1×50mm2; (3)3×70+1×25mm2(标准产品应是:3×70+1×35mm2; (4)3×50+1×16mm2(标准产品应是:3×50+1×25mm2; (5)3×185+1×70mm2(标准产品应是:3×185+1×95mm2; 这些非标准产品的共同特点是第四芯(中性线芯)截面小于标准的规定。由于 销售人员在签订合同时,没有向用户询问订购该产品的用途,但可以推断,用户将 该产品的第四芯不是用作三相四线制系统中的中性线,极有可能是作地线使用。因 为如作中性线使用,是既违反标准又不合潮流。电缆标准GB12706.1-91公布近10年 了,设计人员不可能不知道或公然违反;说不合潮流是指四芯电缆中的三大一小正 在被四等芯取代。在GB 50054-95低压配电设计规程》中,第2.2.7条:“以气体放 电灯为主要负荷的回路中,中性线截面不应小于相线截面”。当我们环顾四周,不 论是室内外的公共场所,还是工、商业建筑,乃至生活居室,到处都可以看到气体 放电灯,难怪在我们承接的订货中四等芯电缆越来越多,三大一小越来越少,在美 国等发达国家中,几乎全是四等芯电缆。因此,作者认为出现在我国的这些非标准 的四芯电缆就是国际上的带地线的三芯电缆。 从以上分析,可以看出,在经济日益全球化的今天,我国的电缆工业及其市场 基本上和国际上同步,例如90年代初国际上出现了带有地线的电力电缆,我们国内 出现了“五芯电缆”和“非标准四芯电缆”,两者名称不同,但本质为一。只是我 们的生产是“各自为政”,没有统一的标准。在上述引用的事例中,同样的电缆标 称截面为3×95mm2,甲用户要求第四芯为25mm2,乙用户要求为35mm2,这样状况的 弊端是不言而喻的,这就是本厂最近编制和发布《带有地线的电力电缆》企业标准 的背景,这也标志着市场呼唤我国的带有地线的电力电缆标准及早问世。 2 地线截面的选择 在原有的各种规格的电缆中加一根地线,首先碰到的问题是地线截面如何选择? 这些年来,从我厂的经历看,地线截面的选择权在用户手里,由于没有统一的标准, 所以用户的选择也就不尽一致。就五芯电缆而言,归纳起来,有三种情况: (1)地线截面等于导电线芯标称截面,如1998年6月我厂就生产过4×185+1× 185mm2。 (2)地线截面等于GB12708.1-91中第6.4节规定的不等截面四芯电缆中的第四芯 截面,即地线截面等于中性线截面。 (3)地线截面符合规定: 注:当采用此表若得出非标准截面时,应选用与之最接近的标准截面导体。 在制订我国的电线电缆标准过程中,提出“向国际标准靠拢”的口号恐怕有20 年以上的历史了,现行的电线电缆标准,众所周知是参照IEC的标准制定的,限于作 者孤陋寡闻,不了解 IEC是否有“带有地线的电力电缆”这一类的产品标准?能找 到的参考标准就是UL标准(UL-1277)以及美国公司根据UL-1277等标准制定的企 业标准。现将UL-1277中的有关内容摘泽介绍如下。 UL-1277是一个综合性的基础标准,不是具体地某一种特定产品的标准,按电 缆的工作温度90℃,75℃,6O℃等分列3个表,并规定了不同的地线截面;每个表中 依导体材料的不同,又分钢和铝及铜包铝两类,为了节省篇幅和便于读者阅读,这 里只介绍90℃、铜导体的有关规定,单位已由美国线规AWG换算成公制。 前面提到的美国南方电线公司,通用电缆公司推出的TC型带有地线的电力电缆 就是基于规定的地线截面。 鉴于UL标准的权威性已为国际产业界公认,在我国的带有地线的电力电缆标准 尚未问世之际,参照UL标准制定带有地线的电力电缆的企业标准应该说是适宜的。 这将有利于和国际市场接轨,有利于参与国际市场的竞争。 3 展望 3.1 带有地线的电力电缆结构型式 地线截面确定之后,即可进行带有地线的电力电缆结构设计了。自五芯电缆—— 带有地线的四芯电缆在中国电缆市场出现后,各厂都根据各自的具体情况,设计制 造了不同结构类型的五芯电缆,都在总结经验,探索一种最佳的结构模式。所谓“ 最佳”,无非就是在保证质量(电缆的使用性能)的前提下,制造时省工省料,安 装时施工方便。展望将来,带有地线的电力电缆占主导地位的结构模式,恐怕将是 以圆形导体和以瓦形导体为基础的两种结构模式。 写到这里,顺便谈谈“瓦形”、“弓形”名称之争。这虽非本质问题,但作者 愿意介绍一下1991年所申请专利时定名为“瓦形”的理由。本人设计的截面形状, 从像形角度看,称之为“弓形”、“扇形”等都可以。但翻开我国的电缆文献、著 作,这两个名字并不陌生,如电缆行业公认的权威著作——已故的西安交通大学刘 子玉教授编的西安交大教材《电气绝缘结构设计原理》一书中,多次提到“弓形” 这个名词,至于“扇形”用的更普遍、频繁。面对这种状况,给它取一个新名称不 是更好吗? 3.2 带有地线的电力电缆的市场前景展望 二芯带地电缆的市场:单相三线制线路和系统。和人们生活息息相关的居室内 布线、办公室内的布城都在用单相三线制取代过去的单相两线制。即用“工作零钱 (中性线)和保护零线(地线)分开”代替过去惯用的工作零线和保护零线共用一 根导线。 三芯带地电缆,主要用于电动机及其他用电设备的电源引入线。现在的电动机 大多是三角形接法,用三根相线供给电源,而用作保护接地的地线,须另找一根导 线连接。这种工作方式就决定了一台电动机的保护接地质量会因单位、因人而异。 用三芯带有地线电缆作电源线将会有利于改变这种状况,有利于提高用电设备接地 保护的可靠性,也给安装施工带来很大方便。 四芯带地电缆的市场——三相五线制系统,也就是国际电工委员会推荐的TN-S 系统和TN-C-S系统。这两种系统越来越广泛用于低压配电回路。 伴随着经济的发展,人民生活水平的提高,对用电安全的要求越来越严格,这 就为带有地线的是电力电缆提供了广阔的市场。