1、精選優質文檔-傾情為你奉上電線電纜的結構與材料第一節 概述一. 電線電纜的產品結構組成電線電纜的結構，總體上可分為導體、絕緣層、屏蔽、和護層這四個結構組成部分、或稱為結構元件、構件。導體 是產品發揮其使用功能的主體構件，是傳輸電力或傳遞信息的，即在導體上要通過電流或傳電磁波。光纜則以傳輸光波的光導纖維作為導體。絕緣層 是在導體外層起著電絕緣作用的構件。即保證傳輸的電流或電磁波只沿著導體行進而不流向外面、導體上具有的電位（對周圍物體形成的電位差，即電壓）能被隔離。因此絕緣（層）是保證導體正常傳輸功能，又確保外界物體和人身安全的重要構件。導體與絕緣是構成線纜產品須具備的兩個基本構件。至于僅有導體而

2、沒有絕緣的品種（如鋼芯鋁絞線、接觸網導線），事實上它必須依靠加上外部絕緣（對地距離、空間間距和絕緣子）組合后才成為架空電線。這些品種的名稱也略有區別，即稱為架空“導體”，接觸網“導”線等。護層 是對產品整體特別是對絕緣起保護作用的構件。由于絕緣材料要求優良的電絕緣性能，所用材料純度很高、雜質含量極微，往往無法兼顧其對外界的保護能力；因此對于外界（即安裝、使用場合）各種機械力承受或抵抗，耐大氣環境、耐化學藥品，對生物或有害防止，以及減少火宅危害等都必須由各種護層結構來承擔。所以，護層是電線電纜能在各種外部環境條件下長期正常工作的保證性構件。如果電線電纜使用良好的外部環境下，或者它的絕緣層材料也具

3、有一定的機械經軾、耐氣候性，則就可以沒有護層。屏蔽 是一種將線纜產品中電磁場與外界的電磁場進行隔離的構件；有的線纜產品在其內部不同線對（或線組）之間也需要相互隔離。可以說屏蔽層是一種“電磁隔離萍”。多年來，行業中習慣把屏蔽層作為護層結構的一部分；作者認為應該單獨作為一個構件。其原因是除了屏蔽層的功能是電磁隔離即線纜產品中傳遞的信息不外泄、不對外界儀器儀表或別的線路產生干擾；外界的各種電磁波也不會通過電磁耦合進入線纜產品中之外；還因為屏蔽層不光設置于產品外部，還置每一線對或多對數電纜的分組之間。近幾十年來，隨著信息傳遞系統用電線電纜的快速發展，以及大氣中存在的電磁波干擾源越來越多，促使有屏蔽結構

4、的品種成倍增長；大家對將屏蔽層作為線纜產品中的一個基本構件的認識，已趨于認同。二. 電線電纜用材料綜述從某種意義上講，電線電纜制造業是一個材料精加工和組裝的行業。一是材料用量巨大，線纜產品的制造成本中，材料的成本要占6090；二是所用材料的類別與品種非常多；三是材料的選用對產品的結構，制造工藝性能和使用壽命能起決定性的作用；因此在產品結構設計時必須與材料的選用同時進行。同時，電線電纜制造企業的效益也與材料的選用，生產、管理中科學地節省材料緊密相關。1. 從所用材料的使用部位及功能來分，電線電纜材料可分為導電材料、絕緣材料、護層材料和屏蔽材料四大類，此外還有一些輔助材料，如礦用電纜中的墊芯材料，

5、電力電纜中填充間隙用的材料，以及工藝過程中用的消耗材料如漆包線漆中的溶劑等。由于線纜產品的使用功能，應用環境、使用條件千變萬化，因此雖然對某一類材料有其基本的性能要求（共性）；但是每一大類、小類、系列以及品種的線纜產品都會有一些特殊的性能要求（特性）。例如電力系統用電線電纜對其絕緣層的總體要求是電絕緣性能好；但是用于高壓電力電纜，必須強調材料能承受很高的電場強度和具有高絕緣電阻、要求tg很小；且要求材料中幾乎沒有雜質（包括氣隙）；而中壓電力電纜雖也有這些要求，但在程度上則可降低些；低壓電線電纜則只要一定的耐電強度和絕緣電阻，而為了經濟、輕便；則要求絕緣層有較好的機械性能和耐氣候性（如塑料絕緣電

6、線），使其在很多情況下可以不用護層。2. 線纜產品制造中所用的材料涉及材料的類別非常廣泛、品種規格（牌號）特別多，表31是所用材料類別的匯總表。表31 電線電纜常用材料的各類匯總種類常用材料用于產品中何種構件備注有色金屬電工用銅電工用鋁鋁銅合金、鋁合金導體屏蔽護層行業中年用銅量50萬噸以上，用鋁量20萬噸以上主要用于導體。銅線在護層中用于船用電纜等橡套軟電纜編制鎧裝，高壓單芯電力電纜作加強層鉛、鋁熱擠內護套用于油紙電纜、充油電纜。皺紋鋁護套用于高壓交聯電纜。錫、銀、鎳導體鍍層黑色金屬鋼帶鋼絲不銹鋼箔護層導體中的承拉部分電纜外帶有承重的吊線用于力纜、通信電纜、控纜的外護層鎧裝等。在鋼芯鋁絞線、銅

7、鋁電車線鋁包鋼絲等導體中作承拉構件，也起導電作用自承式電纜中用鋼絞線吊住電纜熱塑性材料，可交聯料聚氯乙烯聚乙烯可交聯聚乙烯聚丙烯氟塑料絕緣內護套外護層中的鎧裝的外護套填充材料空氣組合絕緣的嵌片聚氯乙烯，聚乙烯用于絕緣或護套，牌號，配方組成均不同，各有多種品種多芯電力電纜，用聚丙烯薄膜或塑料充填空隙空氣組合絕緣 主要用于同軸式電纜橡皮（橡膠）天然膠，天然丁苯混合膠氯丁膠，氯化聚乙烯膠氯磺化聚乙烯膠乙丙膠硅橡膠絕緣護套填芯橡膠加入各種配合劑并經混煉、硫化后稱為橡皮，必須有制造廠自己配制天然膠、天然丁苯膠、硅橡膠以不同配方用于絕緣或護套；乙丙膠只用于絕緣；氯丁膠主要用于護套，但可用于低壓電線作絕緣；

8、其余只用于護套。紙和塑料薄膜、云母帶紙絕緣用于油紙電力電纜，充油電纜、紙包線隔離包帶在移動橡皮絕緣電纜中作導體外隔離帶聚酯薄膜聚酯亞胺薄膜絕緣用于繞包線隔離包帶在移動橡套電纜中作導體外隔離帶云母帶絕緣護層作耐火帶用，如用于絕緣內層兼有絕緣作用絕緣油，絕緣漆粘性油，不滴流混合油，高壓電纜絕緣油與絕緣紙形成組合絕緣混合油，在制造車間自己配方，熬煮處理漆包線漆如聚酯、縮醛、聚氨脂、環氧、聚酰亞胺等絕緣為漆包線漆膜。制造廠可自己配制浸漬漆，硅有機、聚酰亞胺、醇酸樹脂與纖維繞包組成復合絕緣石英與纖維材料石英制成光纖光導體光纜用玻璃纖維聚酯纖維絕緣護層供繞包線作絕緣用橡皮絕緣電線作編織護層配合劑等輔助材料

9、碳酸鈣、炭黑、石墨等有幾百種、溶劑、色母料等供橡膠配方作硫化劑、填充料、著色劑增塑劑等品種繁多，下面有專門介紹3. 由于材料對產品的性能起著非常關鍵的作用，也由于材料不光涉及的知識領域廣泛、品種繁多；而且，同一名稱的材料由于其基料的分子結構不同分子量不同；分子量不同；混合料所用的配合劑不同，配比不同，因此，有許多牌子和配方號。結果是各種牌號的材料工藝要求不同，制成后的成品性能差異很大。所以要求生產工人必須熟悉本工序常用材料的特性，嚴格執行工藝操作規程；要求檢驗部門加強對進廠原料和自己配制的材料嚴格進行質量控制。這是線纜制造廠對生產工人的一項嚴格要求。第二節 導體結構與材料一. 電線電纜的導體結

10、構(一) 導體結構類型導體的結構包括形狀，截面大小、組成、材質等，主要取決于產品的功能與應用要求。表32是導體結構類型的匯總表。必須指出，圓形導體是線纜產品最基本點結構，絕大多數哦品種，特別是電力系統用電線電纜大都采用各種圓形導體結構，因此將在下一小節中重點介紹。表32 電線電纜的導體結構類型結構類型品種例備注圓形圓單線5 銅、鋁及其合金圓單線5 雙金屬圓單線（如鋁包鋼線）5 鍍層圓銅線（如鍍錫）單線除了直接作為小截面電線的導體外，大部分作為絞合線芯的半成品圓絞線5 銅及其合金圓絞線5 鋁及其合金圓絞線銅、鋁絞線大多供各種產品作導體用，少部分作為裸導體線直接作產品用5 鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞

11、線5 雙金屬絞線或組合絞線架空導線大部分用鋼芯鋁絞線正在發展鋁合金絞線和雙金屬絞線緊壓型絞線緊壓型銅或鋁絞線交聯電力電纜及架空絕緣電纜用中空圓絞線內層有Z型單絞線構成中空，或絞在螺旋管上充油電纜用，中空為絕緣油通道扇形芯（單根或絞線）三芯電纜：導體為1200扇形；四芯電纜：1000（主線芯）和600中性線）扇形粘性油和不滴流油紙電纜中采用。小截面的塑料絕緣34芯電力電纜也可采用單根實芯扇形鋁芯線扁平型中、小截面銅、鋁扁線漆包線、繞包線用大截面銅、鋁排母線（匯流排）用細小截面壓扁銅皮線特別饒軟的電線用，銅皮線纜在中心纖維繩上構成導線，如電話耳機線同軸電纜外導體和波導管5 銅帶縱包成管狀構成5 銅

12、絲編織在絕緣表面同軸電纜的線對，內導體在中心，外導體在絕緣外面。銅波導管電臺、電視臺大功率、高頻發射用射頻電纜異型雙溝型銅接觸線，葫蘆型鋼鋁接觸線電氣化鐵道，城市工礦和電車、地鐵用非金屬導體光導纖維傳輸光波用5 導電石墨浸涂紗芯導線5 導電塑料導線汽車點火線，音響耳機線等用(二) 圓絞線結構1. 絞線結構 電線電纜是大長度的產品，在生產、安裝和使用中要經受多次的圈繞和拉開；截面較大的導線如果不采用較小直徑的的單線絞制而成，則線纜產品將無法生產和使用。不同的使用狀況和條件要求電線電纜又不同的柔軟度，即可彎曲或扭曲性能。為了保證彎曲時，較硬的導線產生的應力不損傷較軟的絕緣，設計了多種以柔軟度不同為

13、特征的導線結構。表33是標準規定的7種導線結構，從表中可見：同一導線截面時，單線的根數和直徑是最重要的結構參數；即單線直徑愈細（根數必然愈多），導線自身的柔軟度愈好（對同一種導線材料）。表33中所列的7種導線結構類型中，銅線和鋁線的第種結構用得最多，主要用于電力電纜和供配電用的絕緣布線（B系列），裸銅、鋁絞線等產品。銅線第種結構用于要定期更換敷設場合的產品，如橡皮電力電纜銅線第二種結構多用于通用橡皮電纜、橡皮橡套軟線、安裝線等。銅線第種結構用電焊機電纜、礦用電纜，以及要求特別柔軟的各種電器、儀表連接線等。2. 導線絞合方式 多根導線組合成電線電纜的導線時必須經過絞合，絞合的方式有正規絞、非正規

14、絞合（束絞）和復合絞合三種。(1) 正規絞合 正規絞合采用直徑相等的單線，按同心式排列，分幾層絞成；每一層單線根數是固定的。即在中心層為1根單線時，第m曾對 單線根數為6（m1）即中心層為1根的導線第1層為6根、第2層為12根，以此類推；即中心到外，依次為16121824。導線中的單線總根數為：n=13m（m+1），m為層數。表33 導電線芯（單線根數/單線直徑，mm）和計算外徑單線標稱截面mm2銅導電線芯結構鋁導電線結構第種 固定敷設的電線電纜用第種 固定敷設時要求柔軟的電線電纜用第種移動電線電纜用第種 頻繁移動的電線電纜用第種特別柔軟的電線電纜用第種 固定敷設的電線電纜用第種特別柔軟的電線

15、電纜用結構外徑結構外徑結構外徑結構外徑結構外徑結構外徑結構外徑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正規絞合的特點是：單線直徑相同，有利于生產組織；導線向任何方向彎曲，其中電線之間的相對滑移較穩定；絞合后，導線的形狀規則外徑一致。因此銅線的第、種結構和鋁線的第種結構均采用正規絞合。(2) 束絞 對于要求柔軟性良好的導線，如銅線第種結構，單線根數很多（幾百到2000根以上），單線直徑很細（1mm以下，甚至小于0.1mm）；工藝上較難實現絞合。因此采用“束合”的辦法，即將幾十根單線一起扭絞（類似于棉紗的并線），通過并線模具成形。并線時單線也采用近似于正規絞合的方式排列。束絞的線芯外徑不是很嚴格的、外形也只能是近似圓形；但由于

22、單線間相對松動，單線細，因此，更為柔軟，在擠包或包制絕緣時基本上能控制為圓形。(3) 復絞 對于要求特別柔軟，而導線截面較大的導線，單線根數達幾百根及23千根。則必須采用復絞式絞合方式，及先束絞（幾十根單線）成股，再將多股導線按正規絞合方式交織成導線。有時要采用二次復絞。3. 絞線的技術參數 絞線結構中有幾項重要的技術參數，如節徑比、絞入率、絞向等；也是重要的工藝參數。(1) 節徑比 絞線是按規定根數的單線，一層層以螺旋形式絞合上去的；外層單線絞在內層的外表上，把其中一根單線展開，可看到單線的螺旋上角（稱為絞入角）；單線沿內層單線繞一周的長度為；圖中的D表示以該層單線中心線為準的圓周長度，D為

23、圓周的中心直徑；h是絞合時單線繞一周時沿中心線方向前進的距離，稱為絞合節距。將這一層單線的絞合節距長度除以絞線直徑，其比值m稱為節徑比；是導線絞合中重要的工藝參數，有可比性。理論上，計算節徑比應以該層單線的中心線直徑D為準（稱為理論節徑比）；但為了使用方便，則可按該層絞線的實測外徑D計算（稱為使用節徑比）。實用節徑比的計算式如下：m=hD （h、D單位為mm）節徑比大、即絞入角大，反映了絞合程度小；反之則絞合程度大。節徑比小的導線，絞合較緊，結構較穩定，導線彎曲性好、柔軟、即允許彎曲半徑小；但生產速度慢。因此，不同要求的導線規定了不同的節徑比選用范圍。對于多層絞合導線，則內層的節徑比稍大，逐層

24、減小，使結構穩定。表33是架空導線的絞合節徑比。束線的節徑比比較大，可達30左右，但束線復絞時一般取節徑比為6112。表33 架空導線絞合節徑比線材層次絞合節徑比規定值推薦值鋼芯第一層162824第二層142420導電金屬線單層101412.5兩層第一層111713第二層111711多層第一層111715第二層111713第三層111712外 層101311(2) 絞入率 在絞線的一個節距長度上，單線的展開長度與絞線節距之比，稱為絞入系數。而單線展開長度與節距之差值與節距之比，以百分率表示時稱為絞入率。即：絞入系數 r-h絞入率 -hh×100絞入率這個參數主要用于生產組織和材料用料

25、用量計算。(3) 填充系數 導線中所有單線截面之和與導線輪廓截面積之比稱為填充系數可提高至0.890.92。填充系數大的導線，在水汽透過絕緣時，因單線間氣孔已形成細孔狀態，可以阻止水汽等向兩側擴展，阻止外來損害的延伸。導線緊壓后，單線特別是最外層的單線變形較嚴重，但導線表面圓形程度更好。緊壓導線與未緊壓導線相比時顯得稍硬。(4) 絞向 單線絞合時只有兩種絞合方向，即左絞方向（S向）和右絞方向（Z向）。正規絞合結構中規定相鄰兩層單線必須采用不同的絞合；即第一層為左向，則第二層為右向；交換絞向的目的是為了結構穩定，斷開導線時不會發生散開。但規定最外面一層單線必須采用右向絞合，目的是方便兩端電纜的連

26、接。二. 導線用材料(一) 對導線用金屬材料的要求1. 供電線電纜作導體用的金屬材料應符合下列要求：(1) 導電性優 即要求材料的電阻率要低或導體率要高，這決定了電流在導線中傳輸時產生的電壓降和導線損耗。(2) 導熱性好 導線因工作而發熱，熱量應高效向外發散，以保證導體允許溫度。(3) 有良好的延展性 有利于通過各種加工（主要是冷狀加工）制成很細的單線；并進行絞合。(4) 有足夠的機械強度和斷裂伸長率 以滿足制造和使用。(5) 有一定的耐腐蝕性 在一般環境中不會嚴重腐蝕。因此，電線電纜主要用的導線材料是銅和鋁。2. 對導電金屬材料性能影響最大的是材料中含有的雜質總量和雜質成份；其次是加工過程中

27、冷變形的程度。因為固定的金屬都是晶體結構，即原子按一定的幾何形狀呈規則排列，構成晶體。晶格中原子分為正離子和自由電子，正離子位于晶格節點上作微弱的熱振動，自由電子可在晶格中自由活動。當有外電場作用時，自由電子就形成定向規則運動，這就是電流。自由電子在晶格中受到了阻礙就是電阻。雜質的存在會局部改變原有晶格的形態，因此對電阻的影響最大。在加工過程中，特別是冷變形會使晶格受壓、滑移而畸變，因此對機械性能影響最大，即抗拉強度和硬度增加，延伸率降低；對導電性也有略有影響。冷變形后的金屬經過退火（又稱韌煉，即讓其保持在一個再結晶溫度的環境中一定時間），畸變了晶格會經過恢復、再結晶的過程，恢復到變形前的狀態

28、。但工藝上必須嚴格根據材料品種選定退火溫度與時間。(二) 導線用銅1. 銅是最早，也是目前最主要的導電材料。因為： 導電性好，僅次于銀居第二； 導熱性好，僅次于銀和金居第三； 塑性好，即延伸率極好，可以拉出極細的單絲（目前可達0.02mm）或極薄的薄膜。金、銀的延伸率比銅好，但價高，且成品的強度低、實用性差； 有較好的耐腐蝕性； 機械性好、有足夠的抗拉強度和伸長率。導電用銅的主要性能與工藝參數列于表34表34 導電用銅的主要性能與工藝參數名稱單位數值名稱單位數值熔點1084.5抗拉強度（軟態） （硬態）Kgf/mm220243540密度（20）g/cm38.89比熱（20）Cal/g.0.09

29、2延伸率（軟態） （硬態）30500.5熔解熱Cal/g50.6導熱系數（20）Cal/cm.s.0.923熱軋溫度線脹系數（20100）10-6/16.6熱擠溫度電阻率（20）102mm/m1.7241退火溫度400600電阻溫度系數（20）1/0.00393再結晶溫度2002702. 導線用銅要求選用含銅量99.95及以上的品種，裸導體制品可選用含銅量99.90的品種。表35是導線用銅的品種表表35 導線用銅的品種表品種代號含銅量（不小于）雜質總量（不大于）雜質中的氧（不大于）普通純銅一號銅 二號銅T1T299.9599.900.050.100.020.06無氧銅一號 二號TU1TU299

30、.9799.950.030.050.0030.003注：；銅中含量的雜質有氧、硫及其他金屬十余種，標準中含有限量規定(三) 導線用鋁1. 鋁是金屬中另一個能符合導線用材料的品種。其導電率僅次于銅；導熱性好；塑性好便于冷加工；在大氣中的耐腐蝕性好（表面生成的氧化鋁膜，強度高，可防止內層繼續氧化）有足夠的機械強度（但為銅的1/3左右）。但由于鋁的資源豐富、密度小（為銅的30），因此被線纜產品大量采用。在導體電阻相同情況下，鋁線的截面比銅線大1.68倍，但重量只有銅的54。因此，特別適用于裸導線（架空導線等）也適用于低壓電線和電力電纜等品種。表36的導電用鋁的主要性能與工藝參數表表36 導電用鋁的主

31、要性能與工藝參數表名稱單位數值熔點密度（20）比熱（20）熔解熱導熱系數（20）線脹系數（20100）電阻率（20）電阻溫度系數（20）g/cm3Cal/g.Cal/gCalcm.s.10-6/10-2.mm2/m1/6582.70.22930.52232.830.00403抗拉強度（軟態） （半硬態） （硬態）延伸率（軟態） （硬態）熱軋溫度熱擠溫度退火溫度（達到軟態） （達到半硬態）再結晶溫度Kgf/mm2%79.59.514151820400.54404904004803003502402601502502. 導線用鋁要求選用含鋁量99.5及以上的品種，即國家標準中的一號鋁或特二號鋁；在

32、制造鋁軟線或電磁線的導體時應用特一號鋁。表37是導線用鋁的品種表。表37導線用鋁的品種表品種代號含鋁量（不小于）雜質含量（不大于）銅鐵鋁鐵+硅總和一號鋁特二號鋁特一號鋁L-1L-0L-0099.599.699.70.0150.0100.0100.300.250.140.220.180.130.450.360.260.500.400.30注：鋁中含有十幾種雜質，標準中各有規定，但以銅、鐵、硅影響最大鋁中含有的主要雜質是鐵和硅，其含量及其相對比例（鐵硅比）對鋁的導電率和機械性能、工藝性影響最大。我國在八十年代初對熔鋁工藝進行了研究，并制定了電工用鋁標準（即特二、特一號鋁），技術性能達到國際先進水平

33、。目前99.5鋁的導電率為61IACS(注)，特二號鋁可達6263IACS，純度99.996的鋁可達65IACS。鋁合金已廣泛應用于電線電纜導體中如鋁鎂硅鐵高強度合金等，品種很多；主要用于架空導線、接觸網導線等。可提高導線的強度、導電率、耐磨、耐振動、耐腐蝕等。加入少量稀土材料的鋁合金可提高強度，耐腐蝕，成本低，是我國首先廣泛采用鋁合金。第三節 絕緣結構與絕緣材料一. 電線電纜的絕緣結構電線電纜的絕緣層是沿導線的四周加上一層厚度均勻的絕緣材料構成。絕緣結構應包含所用的絕緣材料、結構組成與結構尺寸。(一) 絕緣結構的類型1. 電線電纜的絕緣結構通常以工藝方式分類；但實際上應該是產品所用材料特性和

34、絕緣結構選定了工藝方式，然后再以工藝方式的相近性進行分類。表38是絕緣結構的主要類型表。表38 電線電纜絕緣結構的主要類型結構類型材料類型說明工藝方式結構特征擠包用擠出設備將絕緣材料一次性擠包在導體四周，形成絕緣厚度均勻的、封閉型的絕緣層各種塑料各種橡膠復合物熱塑彈性體塑料類絕緣層絕大多數是實體性的，但為了高頻絕緣的需要，發展了發泡聚乙烯絕緣結構。即加入化學發泡劑，或采用壓力注入氮氣（稱為物理發泡），使擠出的絕緣層中分散充滿微小的，密封的氣泡。含氣量達3070。橡膠復合物中加有硫化劑等，絕緣擠成后在一定溫度下，經硫化變成熱固性彈性體。同樣塑料（如聚乙烯）也可用化學方法或物理方法（電子輻射），使

35、其變成交聯型的熱固性材料。繞包纖維繞包：將纖維并絲后以很小的節距繞包在導體外棉紗、天然絲、合成纖維絲、玻璃纖維絲繞包線主要用于電磁線（繞包線）；纖維繞包線一般要浸涂絕緣漆，作用是粘固纖維，增加密封性。絕緣漆要經加熱固化。薄膜帶式繞包一般采用搭蓋式，即后一圈帶子有一部分要蓋住前一圈的帶子，搭蓋比例一般為1525。目前的是在導線彎曲和拉制時，帶子可相對滑移，而不會造成前后二圈的帶子邊碰撞引起損壞；又增加了絕緣封閉性粉云母復合帶主要用于耐火型品種，一般與其他絕緣組合市內電話電纜早期主要用于紙帶絕緣，現僅有少量采用。聚四氟乙烯絕緣采用薄膜帶搭蓋繞包后要經燒結成一密封層。薄膜繞包：將帶狀材料以小節距、搭

36、蓋式繞包在導體上紙帶合成樹脂帶粉云母復合帶聚四氟乙烯帶繞包后 干燥浸漬 將多層紙帶以間隙式繞包在導體上，經高真空并加熱干燥處理后，浸漬電纜油。構成油浸紙絕緣結構。電纜紙粘性油或不滴流油（中低壓電力電纜）低粘度油（高壓充油電纜用）油浸紙絕緣結構僅用于電力電纜。作用是絕緣油填充在紙袋中和所有空隙中，使電絕緣提高。高壓充油電纜采用低粘度的高電性油，讓油在電纜絕緣中高度充填，并加壓力，使絕緣氣隙更小，更少。由于有油填充，紙帶采用間隙式包裝，即后一圈紙帶繞上時，要與前一圈紙帶的邊之間留一個間隙，間隙中充滿絕緣油涂包將液態絕緣料多次涂包到導體上， 每涂一次就烘干一次（固化）形成一層很薄的較硬的絕緣層各種絕

37、緣漆主要用于漆包線；由于繞組中線與線之間的電位差很小，要求極薄的，堅固的絕緣層。漆膜厚度最薄可達0.007mm。漆膜厚度隨導線直徑相應增加。同一種漆包線可制成薄、厚、特厚三種厚度。漆膜厚度測量是漆包線外徑減導線直徑，因此實際上是二倍漆膜厚度，但已成慣例可以二種或三種漆組合涂制，組成復合漆包線間隔嵌入式在內、外導體結構間，沿縱向間隔嵌入墊片或螺旋狀片絕緣，與空氣組合絕緣聚乙烯片聚丙烯片主要用于中、大同軸電纜、因一對導體，內導體為單根銅線，外導體為圓柱形銅管，嵌入片起支撐作用，并與空氣構成組合絕緣。粉料充填式將無機粉狀材料機械注入導體與同軸狀金屬管護套間氧化鎂氧化鋯僅用于防火性能極好的金屬套（銅、

38、不銹鋼、鎳）無機絕緣電纜。護套間可放置1至5根導線。但只能生產一定長度的產品、無法連續。產品較硬、接頭多。2. 擠包式絕緣由于擠包式絕緣具有很多優點，隨著材料性能和品種的發展，專用的設備的多樣化，因此，目前電線電纜的品種中已大多數采用此種絕緣結構與工藝方式。擠包式絕緣的特點如下：(1) 擠包式絕緣特別適合于加熱后粘流性能極好、容易控制的熱塑性材料，如塑料和熱塑性彈性體；而橡膠復合物在未硫化前也具有很好的粘流性。這些高分子材料是近幾十年發展最快、品種最多、性能最廣的一大類材料，可促使線纜產品更新換代。(2) 擠包絕緣可以形成一個厚度均勻的封閉套式結構，對保證絕緣性能有利。(3) 擠包這種工藝方式

39、有很多優點，如：a 工序單一，生產速度快。如市話電纜線芯絕緣較薄，目前擠出速度最快可達20003000米/分；10千伏電力電纜的絕緣厚度為4.5mm，擠出速度可達每分鐘十幾米。b 適用范圍寬。采用不同規格的設備，除了可適用不同材料外，還可制造不同厚度的絕緣層，從小截面電線的0.03mm至高壓電力電纜的28mm厚絕緣。c 有利于組成幾個工序串列進行的生產線。如市內通信電纜的線芯生產線；三個擠出機串列擠出內、外半導電層和絕緣層、再進行交聯、冷卻的交聯電纜生產線；以及三層共擠橡套電纜連續硫化生產線；還有雙擠出機并聯式生產線等。這些，既加快了電線電纜制造工藝技術的發展，也是線纜產品廣泛采用擠包絕緣結構

40、的原因。(二) 絕緣厚度1. 絕緣厚度確定的原則絕緣厚度是絕緣結構中最重要的結構尺寸，現將其確定的原則歸納如表39。類型品種例決定原則說明傳輸工頻及低頻、直流的低（電）壓電線電纜51kv及以下電力電纜5300/500v，450/750橡皮和塑料絕緣電線和軟線51kv及以下船用、礦用電纜低壓電線電纜在一定電壓下工作，因此耐電壓性是必須考慮的。但由于按工作電壓計算所得的絕緣厚度很薄，而另一方面，隨著導線截面規格的增大，電線電纜在制造、使用中彎曲、展開時，導線（較硬）對絕緣（較軟）產生的壓縮或擴張應力也隨之增大；因此，主要考慮機械應力問題。絕緣厚度主要取決于導線彎曲時的機械應力。采取絕緣厚度隨導體截

41、面增大而分檔增加；考核絕緣層能繼續工作的指標仍然是耐電壓水平。傳入高電壓（工頻U0。在1.8kv及以上，直流在3kv及以上）的電纜53kv及以上的中、高壓電力電纜（此處3kv指線電壓），下同53kv及以上礦用電纜機車車輛電纜、電機引接線等5直流高壓軟電纜（X光機電纜等）在高度電場強度下工作時，除了選用優質材料、精細工藝外，絕緣厚度隨工作電場強度提高而增厚主要根據工作均強設計絕緣芯。同一電壓級不同導線截面的線芯采用一種絕緣厚度。系統接地方式不同，在一相事故接地時，另二相的相電壓會不同；因此同一線電壓的品種有兩種相電壓的要求，即有二種絕緣芯厚度（主要是中壓電纜）高壓（66kv及以上）電纜，必須以需

42、擊脈沖電壓來校驗絕緣厚度。傳輸高頻電磁波用的電線電纜5市內電話電纜5電子線纜傳輸高頻電磁波（信息）時，導線對地及導線之間的電壓很低，因此基本上不考慮；絕緣僅是一種隔離。但高頻傳輸對波阻抗、串音要求嚴格，因此對絕緣電阻、絕緣層電容要求嚴格；與電力系統用產品完全不同。絕緣芯很薄。但絕緣層要考慮一定的自身機械強度，尤其是電子線纜。如同軸電纜，射頻電纜的絕緣厚度是結構決定的。多數采用與空氣組成的復合絕緣結構表310是聚氯乙烯絕緣電線與低壓電力電纜的絕緣厚度；表311交聯聚乙烯絕緣電力電纜的絕緣厚度。表310 低壓塑料絕緣電線電纜的絕緣厚度（mm）導線截面mm2聚氯乙烯絕緣電線（BV系列）450/750

43、v聚氯乙烯絕緣電力電纜（VV系列）1000v及以下導線截面mm2聚氯乙烯絕緣電線（BV系列）450/750v聚氯乙烯絕緣電力電纜（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 交聯聚乙烯絕緣電力電纜的絕緣厚度導線標稱截面mm2額定工作電壓

44、kv0.6/11.8/33.6/66/66/108.7/108.7/1521/3526/3564/110絕緣表稱厚度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高壓交聯聚乙烯絕緣電纜的絕緣厚度是隨導線截面的增大而略有逐級減薄的。其原因是導線截面增大后導線直徑增大；而導線表面的最大工作電場強度，

46、按圓柱形電場的分布規律是隨導線直徑的增大而以指數規律降低的。即在同樣工作電壓下導線直徑大，導線表面的電場強度小。2. 絕緣厚度的表示由于絕緣厚度是絕緣結構最重要的尺寸；但沿同一圓周上的絕緣厚度又不可能絕對的一致，而電場影響最嚴重之處必然是絕緣的最薄點；因此對絕緣厚度必須同時有幾項考核指標。(1) 標稱絕緣厚度 即設計和工藝上控制的厚度（0）(2) 最薄絕緣厚度 同一圓截面上絕緣最薄一點的厚度。通常規定為：標稱厚度的百分之九十，再減0.1mm；即min=0×0.90.1mm(3) 最厚絕緣厚度 同一圓截面上絕緣最厚一點的厚度。一般不作規定。但最厚絕緣厚度大，絕緣層呈不均勻橢圓狀說明工藝

47、水平差且廢料。(4) 平均絕緣厚度 規定沿同一截面六等分測量6點，求其平均值。要求：不小于標稱厚度；但過大則用料多，工藝水平低。(5) 絕緣厚度的不圓率用下式表示：不圓率最后點厚度-最薄點厚度平均厚度×100不少企業為了嚴格控制工藝，特別對高壓電纜、不圓率過大會影響電性能；因此在企業內控質量標準中規定不圓率應不大于15。表示絕緣厚度不均勻性的還有幾種名稱，如不均勻率，橢圓度等，計算方法也略有差異，行業中尚未統一；但其含義基本相同。此項指標僅指擠包絕緣，繞包結構不必考慮。二. 絕緣材料(一) 絕緣材料及其配合劑簡介1. 在電線電纜所用的材料中，絕緣材料的品種類別，牌號等級最多、可變性最

48、大、發展也最快；因此必須非常重視、認真積累和掌握。電線電纜常用的絕緣材料從類別分，有塑料、橡皮、漆、油、纖維、合成樹脂薄膜、紙等。其中橡皮必須在制造廠內自己按配方進行混煉加工；塑料與漆既可以直接買成品材料，也可以在制造廠自己按配方混煉。2. 擠包或涂包到電線電纜的導體上最為絕緣材料的塑料、橡皮、漆等都是復合物；即除了基料（樹脂，橡膠）之外，還必須加入多種配合劑。以橡皮為例，其中所含橡膠成份，一般在2545（重量比）之間；其余都是各種配合劑。加入配合劑的目的是： 工藝上加工的需要； 使材料能具有各種特殊性能以滿足使用要求； 使材料具有足夠長的使用壽命； 降低材料的成本。因此選擇材料不僅要考慮到基

49、料的特性，還要考慮基料的比例，所選用配合劑的功能類型與多種配合劑之間的配合和用量比例；習慣上稱為“配方”。配方中不光規定了配合劑的品種（牌號）、用量比，還規定了加入基料中的順序、以及加入后進行的工藝操作規程。該材料制成后，對擠包或涂包工序也有響應的工藝參數要求。所有這些，在材料混煉和絕緣工序的工藝規程工藝卡片中都應有明確規定；必須嚴格遵守。表312是電線電纜橡塑材料的配合劑類型的匯總表。表312 電線電纜用橡、塑材料的配合劑類型類型材料例主要功能補強、填充類補強劑陶土炭黑白碳黑5補強劑主要用于橡皮類材料5加入后能顯著提高橡皮的抗拉強度、硬度、彈性、耐磨性等機械物理性能填充料陶土滑石粉輕質碳酸鈣活性輕質碳酸鈣5加入后用以增加容積、降低成本，對基料性能應五損害。5可改善工藝性能5也有補強作用，但不作為主要目的交聯劑、硫化劑類交聯劑DCP（過氧化二異丙苯）硅烷5將交聯劑加入塑料后，在一定條件下，可使大分子之間的雙鏈相連，變成熱固性材料5塑料的固化劑稱為交聯劑硫化劑硫磺及硫化合物，過氧化物，醌類，胺類5橡膠加入硫磺（早期）后，反應后變成彈性體（也是一種化學交聯），故慣稱硫化。近年來，已很少用硫磺，品種增多，按合成膠種不同而選用。促進助劑噻唑類（M、MD）胍類，硫脲類、氧化鋅，輕質氧化鎂、硬