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安徽亨利儀表電纜有限公司
主營產品： 硅橡膠電纜,高壓扁電纜,計算機電纜,控制電纜,變頻電纜，補償導線,丁晴電纜,高溫電纜,信號電纜,本安電纜,屏蔽電纜 |
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更新時間：2021-05-10 14:24:40瀏覽次數：488
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交流變頻調速技術是現代電力傳動技術的重要發展方向，其應用領域也相應地進入了一個新的高潮，目前在磁懸浮列車、高速鐵路、石油采油的調速、超聲波驅油等領域也得到了大量的應用。有資料表明我 國變頻器市場的增長速度每年都在10%以上。雖然變頻技術的應用范圍很廣，但對于許多工程技術人員來說變頻技術尚屬于一門新的技術。同時，在此情況下也帶來了電機和變頻器之間電力電纜的結構設計和如何正確選用電力電纜等成為一個新的課題。鑒于這方面的原因，本文對變頻系統用電力電纜結構、相關性能要求以及電纜的接線方式等方面作一介紹。供相關電纜制造和電氣設計技術人員作參考。 2國外典型變頻系統用電力電纜結構介紹2.1.2電機電纜電機電纜屏蔽必須滿足上述主電電纜屏蔽的低要求。屏蔽結構：電纜的屏蔽層至少包括一個銅帶重疊的層和銅絲纏繞的層繞包在三芯或四芯相線的外面，也可選擇銅絲編織作為屏蔽層。 屏蔽層傳輸阻抗：在100MHz范圍以內，傳輸阻抗必須等于或小于100 mΩ/m。 2.2 PHILSHEATH牌變頻系統用電力電纜這種電纜是由ANIXTER公司和原BICC公司聯合研制開發的，在變頻系統應用有著很多的業績。主要原因是這種電纜采用3根相線+3根接地線的對稱電纜結構，并在電纜的結構元件中設計了一層縱包焊接波紋鋁護套作為屏蔽層，屏蔽層一是防止電磁干擾；二是具有極低的傳輸阻抗。 PHILSHEATH牌變頻系統用電力電纜的具體規范是：導體：絞制裸退火銅； 絕緣：XLPE；成纜：采用3根相線+3根接地線的對稱電纜結構。鋁護套：采用連續密封縱包焊接的波紋鋁護套，加工完成的鋁護套必須 進行壓力試驗；外護：黑色的耐光照PVC。該電纜在變頻系統中使用具有以下優點：鋁護套提供了一個均勻*的電場，該電場能夠在電壓倍增之前增大了電機和傳動器之間的允許長度；高強度絕緣材料的使用，使得電纜能夠承受由于反射導致的巨大電壓峰值（2-3X）；鋁護套起到一種有效的屏蔽作用，從而減小了相鄰電路間的串擾；鋁護套為一種低阻抗的路徑，可防止產生的高頻噪音擴散到地面的電網； 外護套還起到一個絕緣的作用，可避免由于多個接地 點導致的接地電流的循環。3 不同電力電纜結構及EMC相關評價 EMC是電磁兼容的簡稱。IEC對其的定義是"設備或系統在其電磁環境中能工作正常且對環境中任何事物構成不能承受的電磁擾的能力"。EMC已成為產品認證領域的新熱點，它將成為電氣工程設計和研究人員在設計過程中必須考慮的主題。表1提供了屏蔽和不屏蔽，對稱芯線和不對稱芯線、平行芯線的各種電力電纜EMC評價。通過比較，3+3對稱芯線帶屏蔽的結構性能，經驗也表明，采用對稱屏蔽電纜也可以減少傳動系統的電磁輻射，以及減小電動機的軸電流和由此引起的軸承磨損。表1的意義還在于，當某種原因未能使用屏蔽電纜的時候，將如何以EMC的角度去選擇其它適用的電纜結構。表1 電力電纜的EMC評價 普通電力電纜的纜芯為平行絞合結構，且大都呈非對稱形。有文章報導過，普通結構的電力電纜在一些特殊場所使用會暴露出許多問題。對于變頻系統用電力電纜的纜芯結構一般傾向于圖1(a)所示的三芯電纜和 圖1(b)所示的3+3結構電纜，電纜纜芯呈對稱形、并均佩有屏蔽層。 4.2 電纜的導體常規變頻系統用電力電纜的導體同普通電力電纜相同，特殊場所有采用軟結構導體的需求（也即R型導體）。 4.3電纜的屏蔽 設有屏蔽層的電纜能夠有效的抑制內、外界的電磁干擾，決定屏蔽層的屏蔽效果好壞常用屏蔽抑制系數來表示，屏蔽抑制系數為零說明電纜的屏蔽效果。 變頻系統用電力電纜常采用的屏蔽方式有：銅絲編織屏蔽，銅帶繞包屏蔽，銅絲纏繞屏蔽，銅絲銅帶組合屏蔽，銅帶縱包屏蔽（分軋紋與不軋紋），鋁帶縱包屏蔽（分軋紋與不軋紋），鋼絲銅絲組合屏蔽。縱包結構的屏蔽效果要比繞包結構的好。此外，也有采用鋁/塑復合帶進行繞包或縱包作為屏蔽層，這種屏蔽層應用到變頻系統用電力電纜的結構上是否滿足抗電磁干擾的要求還值得商榷。選用何種屏蔽方式要依據電纜的使用場合而定。屏蔽層的截面一般根據使用要求 而定，通常屏蔽層的截面是相線截面的50%，也有要求和相線截面相等。 4.4電纜的絕緣 普通電力電纜用絕緣有PVC、XLPE、ERP、CSM、CR/PCP、NBR等材料，從材料的絕緣性能（體積電阻、介電常數、介質損耗、介電強度、工作溫度等）和彎曲性能等方面來考慮，變頻系統用電力電纜的絕緣使用較 多的材料為XLPE和ERP。 4.5電纜的電壓等級目前變頻系統用電力電纜電壓等級均在6/10kV以下，市場用量較大的電壓等級為0.6/1kV。4.6電纜的護套 變頻系統用電力電纜的護套材料多為PVC、ERP、無鹵低煙阻燃聚烯烴。
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各種電機在使用變頻調速后，實現了電機的軟啟動，使電機工作平穩，電機軸承磨損減小，延長了電機使用壽命和維護周期。在變頻調速技術在石油、冶金、發電、鐵路、礦山等大功率電機中采用變頻調速電機，可節電30%。近在家用電器同樣也被廣泛地應用。這就為變頻電源與電機之間的連接線----變頻電 纜提出了特殊的要求：脈沖電壓對絕緣的影響： 變頻電源的頻率調節范圍較寬，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，若電纜絕緣安全系數 不高，可能被擊穿。 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，變頻電源、連接電纜和變頻電機一并設置在金屬殼內，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，對于周圍鄰近地區的廣播通信將產生較大的干擾，有時情況也比較嚴重，稱之為電磁波的環 境污染。 3．中性線電流的疊加：完整的三相正弦供電系統，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，而且處于三相功率分布平衡狀態，則中性線電流更大，中性線截面應不小于相截 面。 大多數情況選用一般電力電纜，如聚氯乙烯絕緣或交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜，由于電纜本身耐壓水平較高，很少發生電纜本體擊穿。為何電纜在工頻下能運行而變頻下幾小時內擊穿? 這決不是老化問題，基本上可歸結于高頻脈沖電壓的影響。一般采用聚氯乙烯絕緣并不理想，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。 若適當加厚，當然更為可靠，這對變頻電纜更為有利。而變頻電機電纜是由銅絲銅帶屏蔽后擠包分相護套，然后對稱成纜，對稱電纜結構由于導線的互換性，有更好的電磁相容性，對抑制電磁干擾起到一定的作用，能抵消高次諧彼中的奇次頻率， 提高變頻電機電纜的抗干擾性，減少了整個系統中的電磁輻射。相屏蔽一般可采用銅帶屏蔽或銅絲銅帶組合屏蔽。總屏蔽結構可采用銅絲銅帶組合屏蔽、銅絲編織屏蔽、銅帶屏蔽、銅絲編織銅帶屏蔽等，屏蔽層截面與主線芯截面按一定比例。此結構的屏蔽電纜可抗電磁感應、接地不良和電源線傳導干擾，減小電感，防止感應電動勢過大。屏蔽層既起到抑制電磁波對外發射的作用，又可作為短路電流的通道，能起到中 性線芯的保護作用。 大家習慣采用銅線編織屏蔽，實際上這并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效應不是較理想。采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為的結構和工藝，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。 當然對于移動型的變頻電纜必須采用編制屏蔽結構。 4．屏蔽層接地措施： 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。 5．外護套 變頻電纜大多數敷設在室內，考慮到電纜在使用過程中經常受到徑向或縱向外力作用，在電纜屏蔽層外增加鎧裝層，同時它也起到附加性總屏蔽作用，特別是鋼帶鎧裝和銅絲、銅帶屏蔽，是采用了兩種不同屏蔽材料，在電磁波屏蔽上起到一定的互補作用，屏蔽效果將更好。外護套選用高密度聚乙烯更為 合適。
