变频电缆NH-BPVVP3-耐火通讯电缆

　　变频电缆NH-BPVVP3-耐火通讯电缆

　　各种电机在使用变频调速后，实现了电机的软启动，使电机工作平稳，电机轴承磨损减小，延长了电机使用寿命和维护周期。在变频调速技术在石油、冶金、发电、铁路、矿山等大功率电机中采用变频调速电机，可节电30%。最近在家用电器同样也被广泛地应用。这就为变频电源与电机之间的连接线----变频电 缆提出了特殊的要求： 一、变频电缆的工作特点： 1．脉冲电压对绝缘的影响： 变频电源的频率调节范围较宽，不论频率高低，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高，若电缆绝缘安全系数 不高，可能被击穿。 2．电缆本体对外发射电磁波： 一般变频家用电器为单相供电，长度很短，功率也较小，变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内，抑制了电磁波对外发射。但是在工业领域内，电机功率较大，连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长，在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体，对于周围邻近地区的广播通信将产生较大的干扰，有时情况也比较严重，称之为电磁波的环 境污染。 3．中性线电流的叠加：完整的三相正弦供电系统，当三相电流平衡时，其中性线的电流为零，若出现三次谐波，则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差，所以直接叠加成分量得三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机，而且处于三相功率分布平衡状态，则中性线电流更大，中性线截面应不小于相截 面。 二、变频电缆的结构：了解变频电缆工作特点之后，就不难从电缆结构改进 来解决上述三个问题。 1．电缆绝缘设计：大多数情况选用一般电力电缆，如聚氯乙烯绝缘或交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，由于电缆本身耐压水平较高，很少发生电缆本体击穿。为何电缆在工频下能长期运行而变频下几小时内击穿? 这决不是老化问题，基本上可归结于高频脉冲电压的影响。一般采用聚氯乙烯绝缘并不理想，因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满意，它兼有机、电、热等优良性能。 若适当加厚，当然更为可靠，这对变频电缆更为有利。 2．电缆对称性设计 变频器与变频电机之间的电缆均需采用对称电缆结构，对称电缆结构有3芯和3+3芯两种， 3+3芯电缆结构是将三大一小四芯绝缘线芯中第四芯(中性线芯)分解为三个截面较小的绝缘线芯，把三大三小线芯对称成缆，对于6/10kV变频电机专用电缆，该电缆结构与6/10kV普通电力电缆有所不同，普通电力电缆是将三根绝缘线芯采用铜带屏蔽后成缆，而变频电机专用电缆是由铜丝铜带屏蔽后挤包分相护套，然后对称成缆，对称电缆结构由于导线的互换性，有更好的电磁相容性，对抑制电磁干扰起到一定的作用，能抵消高次谐彼中的奇次频率， 提高变频电机专用电缆的抗干扰性，减少了整个系统中的电磁辐射。 ３．屏蔽结构的设计 1.8/3kV及以下变频电机专用电缆的屏蔽一般采用总屏蔽， 6/10kv变频电机专用电缆屏蔽由分相屏蔽和总屏蔽构成，分相屏蔽一般可采用铜带屏蔽或铜丝铜带组合屏蔽。总屏蔽结构可采用铜丝铜带组合屏蔽、铜丝编织屏蔽、铜带屏蔽、铜丝编织铜带屏蔽等，屏蔽层截面与主线芯截面按一定比例。此结构的屏蔽电缆可抗电磁感应、接地不良和电源线传导干扰，减小电感，防止感应电动势过大。屏蔽层既起到抑制电磁波对外发射的作用，又可作为短路电流的通道，能起到中 性线芯的保护作用。 大家习惯采用铜线编织屏蔽，实际上这并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应不是最理想。采用铜带搭盖纵包并轧纹是较为先进的结构和工艺，形成了全封闭金属层，只要厚度适当，可达到有效的屏蔽功能。而这种工艺及其所用的材料在光缆领域中已十分普遍，铜带厚度不能太薄，以保证抑制电磁 波对外发射。 当然对于移动型的变频电缆必须采用编制屏蔽结构。 4．屏蔽层接地措施： 屏蔽层接地良好是抑制电磁波对外发射的必要条件，铜线编织屏蔽的接地方式较容易解决，而纵包铜带轧纹屏蔽需用专用夹具接地， 夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合，接地线由夹具尾端引出。 5．外护套 变频电缆大多数敷设在室内，考虑到电缆在使用过程中经常受到径向或纵向外力作用，在电缆屏蔽层外增加铠装层，同时它也起到附加性总屏蔽作用，特别是钢带铠装和铜丝、铜带屏蔽，是采用了两种不同屏蔽材料，在电磁波屏蔽上起到一定的互补作用，屏蔽效果将更好。外护套选用高密度聚乙烯更为 合适。 三、电缆的主要制造工艺技求 在变频电机专用电缆生产过程中，绝缘线芯挤包工序、成缆工序等是最 关键的工序。 １．绝缘线芯挤包工序绝缘线芯的质量将直接影响到电缆的电气性能。在生产过程中，我们特别注重原材料的净化，屏蔽与绝缘材料挤包紧密，控制绝缘偏心度和绝缘外径的均匀一致，这样可减少界面效应，提高电缆电气性能。为了提高电缆的质量，我们选择高电性能绝缘材料生产，绝缘材料分：聚氯乙烯、交联 聚乙烯、佛塑料、硅橡胶。成缆工序变频电缆要求结构对称，成缆时必须保证绝缘线芯张力均匀，使成缆后的线芯长度尽量保持一致，否则会引起结构变化，导致电容和电感的不 均匀性，影响电缆的电气性能。

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　　交流变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，其应用领域也相应地进入了一个新的高潮，目前在磁悬浮列车、高速铁路、石油采油的调速、超声波驱油等领域也得到了大量的应用。有资料表明我 国变频器市场的增长速度每年都在10%以上。虽然变频技术的应用范围很广，但对于许多工程技术人员来说变频技术尚属于一门新的技术。同时，在此情况下也带来了电机和变频器之间电力电缆的结构设计和如何正确选用电力电缆等成为一个新的课题。鉴于这方面的原因，本文对变频系统用电力电缆结构、相关性能要求以及电缆的接线方式等方面作一介绍。供相关电缆制造和电气设计技术人员作参考。 2国外典型变频系统用电力电缆结构介绍 2.1ABB公司认可的电缆结构及相关要求 2.1.1主电电缆为满足工业环境的一般电磁辐射标准，主电电缆必须是三芯或四芯屏蔽电缆。电缆屏蔽的有效性规则是，屏蔽层越紧密电磁辐射的水平就越低。可以基于屏蔽层的结构或传输阻抗来评价它的有效性：屏蔽结构：电缆的屏蔽层采用铜丝缠绕在三芯或四芯相线的外面，带有一个螺旋形铜带，减小了屏蔽层孔的大小。屏蔽层传输阻抗：在100MHz范围以内，传输阻抗必须等于或小于1Ω/m。 2.1.2电机电缆电机电缆屏蔽必须满足上述主电电缆屏蔽的最低要求。屏蔽结构：电缆的屏蔽层至少包括一个铜带重叠的层和铜丝缠绕的层绕包在三芯或四芯相线的外面，也可选择铜丝编织作为屏蔽层。 屏蔽层传输阻抗：在100MHz范围以内，传输阻抗必须等于或小于100 mΩ/m。 2.2 PHILSHEATH牌变频系统用电力电缆这种电缆是由ANIXTER公司和原BICC公司联合研制开发的，在变频系统应用有着很多的业绩。主要原因是这种电缆采用3根相线+3根接地线的对称电缆结构，并在电缆的结构元件中设计了一层纵包焊接波纹铝护套作为屏蔽层，屏蔽层一是防止电磁干扰；二是具有极低的传输阻抗。 PHILSHEATH牌变频系统用电力电缆的具体规范是：导体：绞制裸退火铜； 绝缘：XLPE；成缆：采用3根相线+3根接地线的对称电缆结构。铝护套：采用连续密封纵包焊接的波纹铝护套，加工完成的铝护套必须 进行压力试验；外护：黑色的耐光照PVC。该电缆在变频系统中使用具有以下优点：铝护套提供了一个均匀一致的电场，该电场能够在电压倍增之前增大了电机和传动器之间的允许长度；高强度绝缘材料的使用，使得电缆能够承受由于反射导致的巨大电压峰值（2-3X）；铝护套起到一种有效的屏蔽作用，从而减小了相邻电路间的串扰；铝护套为一种低阻抗的路径，可防止产生的高频噪音扩散到地面的电网； 外护套还起到一个绝缘的作用，可避免由于多个接地 点导致的接地电流的循环。3 不同电力电缆结构及EMC相关评价 EMC是电磁兼容的简称。IEC对其的定义是"设备或系统在其电磁环境中能工作正常且对环境中任何事物构成不能承受的电磁扰的能力"。EMC已成为产品认证领域的新热点，它将成为电气工程设计和研究人员在设计过程中必须考虑的主题。表1提供了屏蔽和不屏蔽，对称芯线和不对称芯线、平行芯线的各种电力电缆EMC评价。通过比较，3+3对称芯线带屏蔽的结构性能，经验也表明，采用对称屏蔽电缆也可以减少传动系统的电磁辐射，以及减小电动机的轴电流和由此引起的轴承磨损。表1的意义还在于，当某种原因未能使用屏蔽电缆的时候，将如何以EMC的角度去选择其它适用的电缆结构。表1 电力电缆的EMC评价 普通电力电缆的缆芯为平行绞合结构，且大都呈非对称形。有文章报导过，普通结构的电力电缆在一些特殊场所使用会暴露出许多问题。对于变频系统用电力电缆的缆芯结构一般倾向于图1(a)所示的三芯电缆和 图1(b)所示的3+3结构电缆，电缆缆芯呈对称形、并均佩有屏蔽层。 4.2 电缆的导体常规变频系统用电力电缆的导体同普通电力电缆相同，特殊场所有采用软结构导体的需求（也即R型导体）。 4.3电缆的屏蔽 设有屏蔽层的电缆能够有效的抑制内、外界的电磁干扰，决定屏蔽层的屏蔽效果好坏常用屏蔽抑制系数来表示，屏蔽抑制系数为零说明电缆的屏蔽效果。 变频系统用电力电缆常采用的屏蔽方式有：铜丝编织屏蔽，铜带绕包屏蔽，铜丝缠绕屏蔽，铜丝铜带组合屏蔽，铜带纵包屏蔽（分轧纹与不轧纹），铝带纵包屏蔽（分轧纹与不轧纹），钢丝铜丝组合屏蔽。纵包结构的屏蔽效果要比绕包结构的好。此外，也有采用铝/塑复合带进行绕包或纵包作为屏蔽层，这种屏蔽层应用到变频系统用电力电缆的结构上是否满足抗电磁干扰的要求还值得商榷。选用何种屏蔽方式要依据电缆的使用场合而定。屏蔽层的截面一般根据使用要求 而定，通常屏蔽层的截面是相线截面的50%，也有要求和相线截面相等。 4.4电缆的绝缘 普通电力电缆用绝缘有PVC、XLPE、ERP、CSM、CR/PCP、NBR等材料，从材料的绝缘性能（体积电阻、介电常数、介质损耗、介电强度、工作温度等）和弯曲性能等方面来考虑，变频系统用电力电缆的绝缘使用较 多的材料为XLPE和ERP。 4.5电缆的电压等级目前变频系统用电力电缆电压等级均在6/10kV以下，市场用量较大的电压等级为0.6/1kV。4.6电缆的护套 变频系统用电力电缆的护套材料多为PVC、ERP、无卤低烟阻燃聚烯烃。

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