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电线电缆材料、结构、检测知识大全!

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    发表于 2020-9-2 15:41:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
    来源:嘉峪检测网

            电缆结构组成
            电线电缆产品的结构组成元件,总体上可分为导线、绝缘层、屏蔽和护层这四个主要结构组成部分以及填充元件和承拉元件等。根据产品的使用要求和应用场合,有的产品结构极为简单,只有导线一个结构件,如架空裸导线、接触网导线、铜铝汇流排(母线)等;这些产品的对外电气绝缘是依靠安装敷设时用绝缘子和空间距离(即利用空气绝缘)来确保的。

           

            电线电缆产品绝大多数是截面(横断面)形状完全相同(忽略因制造而产生的误差)、呈长条状的产品,这是由于在系统或设备中是作为构成线路或线圈而使用的特征所决定的。所以研究分析线缆产品的结构组成,只需从其截面来观察分析。

            下面来详细分析下电缆结构组成及电缆材料:


            01
            电缆结构组成:导线
            导线是产品进行电流或或电磁波信息传输功能的最基本的必不可少的主要构件。导线是导电线芯的简称。

            电缆导线材料包括哪些:导线的材料一般是用铜、铝等导电性能优良的有色金属制成。近三十多年来迅速发展起来的光通信网络用的光缆,则以光导纤维作为导线。


            02
            电缆结构组成:绝缘层
            绝缘层是包覆在导线外围四周起着电气绝缘作用的构件。即能确保传输的电流或电磁波、光波只沿着导线行进而不流向外面,导体上具有的电位(即对周围物体形成的电位差、即电压)能被隔绝,即既要保证导线的正常传输功能,又要确保外界物体和人身的安全。导线与绝缘层是构成线缆产品(裸电线类除外)必须具备的两个基本构件。

            电缆绝缘材料是什么:今天的电线电缆中,电缆绝缘材料分类主要是塑料和橡胶两大类有面高分子材料占主导材料,衍生出类型繁多的适用于不同用途和环境要求的电线电缆产品。常见的电线电缆绝缘层材料有聚氯乙烯(PVC)料、交联聚乙烯(XLPE)、氟塑料、橡皮料、乙丙橡胶料、硅橡胶绝缘料。


            03
            电缆结构组成:护层
            当电线电缆产品安装运行在各种不同的环境中时,必须具有对产品整体特别是对绝缘层起保护作用的构件,这就是护层。因为要求绝缘材料具有优良的各种电绝缘性能,则必须要求材料的纯度极高、杂质含量极微;往往无法兼顾其对外界的保护能力,所以对于外界(即安装、使用场合和使用中的)各种机械力的承受或抵抗力、耐大气环境、耐化学药品或油类、对生物侵害的防止,以及减少火灾的危害等都必须由各种护层结构来承担。电缆护套主要作用是防水、阻燃耐火和防腐蚀。许多专用于良好外部环境(如清洁、干燥、无机械外力作用的室内)中的线缆产品,或者绝缘层材料本身具有一定的机械强度、耐气候性的产品,就可以没有护层这一构件。

            电缆护套材料有哪几种:电缆护套材料主要有橡胶、塑料、涂料、硅胶以及各种纤维制品等。橡塑保护层的特点是柔软、轻便,在移动式电缆中得到及其广泛的应用。但因橡塑材料都有一定的透水性,所以仅能在采用具有高耐湿性的高聚物材料作为电缆绝缘时应用。那有一些用户会问到为什么在市面上看到都是塑料作为保护层呢?橡胶护套与塑料护套特性相比:橡胶护套弹性和柔韧性会较高,耐老化,但工艺相对复杂。而塑料护套的机械性能、防水性较好,且资源丰富、价格便宜、加工方便,因此市面应用更加广泛。需要行业同仁注意的是,还有一类金属护套,金属护套既有机械保护作用又有下面要说到的屏蔽作用,还具有防腐蚀性、抗压抗拉性和阻水性等特性,可以防止水分及其他有害物质进入到电缆绝缘内部,因此被广泛地用作耐湿性较差的油浸纸绝缘电力电缆的护套中。


            04
            电缆结构组成:屏蔽层
            是一种将电缆产品中的电磁场与外界的电磁场进行隔离的构件;由的线缆产品在其内部不同线对(或线组)之间也需要相互隔离。可以说屏蔽层是一种“电磁隔离屏”。多年来,行业中习惯于把屏蔽层作为护层结构的一部分,电缆宝小编认为应该单独作为一个构件。其原因是除了屏蔽层的功能是电磁隔离——即线缆产品中传递的信息不外泻、不对外界仪器仪表或别的线路产生干扰;外界的各种电磁波也不会通过电磁耦合进入线缆产品中,这些功能要求与传统的护层功能不同。还因为屏蔽层不光设置于产品的外部,还置于每一线对或多对数电缆的分组之间。近十几年来,随着信息传递系统用电线电缆的快速发展,以及大气中存在的电磁波干扰源越来越多,促使有屏蔽结构的品种成倍增长,大家对屏蔽层作为线缆产品中的一个基本构件的认识,已趋于认同。

            电缆屏蔽层材料:电缆屏蔽层采用金属化纸或半导体纸带作为内屏蔽层,外屏层有时还外扎铜带或编织铜丝带,编织层材料一般是红铜或者镀锡铜。


            05
            电缆结构组成:填充结构
            很多电线电缆产品是多芯的,如低压电力电缆多数是四芯、五芯电缆(适用于三相系统),市内电话电缆更是有800对、1200对、2400对至3600对。将这些绝缘线芯或线对成缆(或分组多次成缆)后,一是外形不圆整,二是绝缘线芯间留有很大空隙,因此必须在成缆时加入填充结构,填充结构是为了使成缆外径相对圆整以利于包带、挤护套,也为了使电缆结构稳定、内部结石,在使用中(制造和敷设中拉伸、压缩和弯曲时)受力均匀而不损坏电缆的内部结构。因此,填充结构虽是辅助结构,但也是必要的,其材料选用及形状设计上也有详细的规定。

            电缆填充材料:一般电缆的填充物包括聚丙烯带、无纺布PP绳、麻绳、或者是回收利用的橡皮加工而成的一般比较便宜材料。能作为电缆填充材料,必须具备不会对绝缘缆芯造成不良影响,材料本身不具备吸湿性,不易收缩、不腐蚀等特点。


            06
            电缆结构组成:抗拉元件
            传统的电线电缆产品是利用护层的铠甲层承受外界拉力或自重引起的拉力的。典型的结构是钢带铠装和钢丝铠装(如海底电缆要用ф8mm的粗钢丝,绞合成铠装层)。但光纤光缆为了保护光纤不受细小的拉力,以免光纤有细微的变形而影响传输性能,就在光缆结构中设置了一次、二次被覆和专用的抗拉受力元件。此外如手机耳机线采用细铜丝或薄铜带绕在合成纤维丝上外挤绝缘层的结构,这合成纤维丝就是抗拉元件。总之,在近年来开发的特种细小、柔软型,同时要求多次弯、扭曲使用的产品中,抗拉元件起着主要的作用。

            电缆抗拉元件材料包括哪些:钢带、钢丝、不锈钢箔


            电线电缆材料总结

           
    01
            从某种意义上讲,电线电缆制造行业是一个材料精加工和组装的行业。一是材料用量巨大,线缆产品中的材料费用要占制造总成本的60-90%;二是所用材料的类别、品种非常多,性能要求特别高,如导体用铜,要求铜的纯度要在99.95%以上,有的产品要采用无氧高纯铜;三是材料的选用会对制造工艺、产品的性能以及使用寿命起到决定性的影响。

            同时,线缆制造企业的效益也与材料的选用、加工和生产管理中能否科学地节省材料密切相关。

            因此,在设计电线电缆产品时必须与材料的选用同时进行,一般采取选用几种材料,通过工艺和与性能筛选试验后确定。
           
    02
            线缆产品用材料按其使用部位与功能、可分为导电材料、绝缘材料、护层材料、屏蔽材料、填充材料等。但其中有些材料是几个结构件通用的,如屏蔽用的铜丝、铜带同样是导体用电工铜。尤其是热塑性材料,如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改变部分配方成份就可用在绝缘或护套上。

           
    03
            线缆产品制造中所用材料涉及的门类非常广泛,品种规格(牌号)特别多,下表列出了主要材料类别的汇总表。

           
            电缆主要材料类别的汇总表

           
    04
            由于线缆产品的使用功能、应用环境、使用条件千变万化,因此虽然对某一类材料有其基本的性能要求(共性),但是各个系列、品种的产品都会有一些特殊的性能要求(特性)。例如电力系统用的电线电缆对其绝缘层的共性要求是电绝缘性能高。

            如用于高压电力电缆的,必须强调材料能承受很高的电场强度,具有很高的绝缘电阻、要求介质损耗小,且要求绝缘层中几乎没有杂质(包括气隙)。而中压电力电缆(6-35kv)虽也有这些要求,但在程度上可降低不少。至于低压电线电缆只要求有一定的耐压强度和绝缘电阻,而为了经济、轻便,则要求绝缘层有较好的机械性和耐气候性,使其在很多情况下可以不用护层(例如聚氯乙稀塑料绝缘电线)。

           
    05
            由于材料对产品的性能起着非常关键的作用,也由于众多门类的材料涉及广泛的知识领域,同一名称的材料由于基料的分子结构、分子量分布不同,混合料用的配合剂不同,配比不同,因此有许多的牌号和配方。结果是各种牌号的材料其工艺条件有差异,制成后的成品性能差别很大。所以线缆制造企业必须要求生产工人熟悉本工序常用材料的特性,严格执行工艺操作规程,要求检验部门加强对进厂材料和自己配制的材料严格质量控制。


            电线电缆需要做哪些检测认证?

            常见检测项目及检测的目的:

            01
            电性能检测
            主要有导体直流电阻、绝缘电阻、成品电压试验及绝缘线芯间电压试验,每项都很重要,导体电阻直接反映了电缆的电传输性能,直接影响电缆在通电运行中的温度、寿命、电压降、以及运行安全,它主要考查导体的材质和截面积,若导体的材质不好或截面积严重不足,就会造成导体直流电阻严重超标,这种电缆铺设在线路中就会增加电流在线路上通过时的损耗,引起电缆导体本身发热,引起包覆导体的绝缘老化开裂,造成供电线路漏电、短路,甚至造成火灾,危及人身、财产的安全。标准对不同规格电缆的导体直流电阻值均有严格的规定,不得大于标准规定的值。

            绝缘电阻、成品电压试验及绝缘线芯间电压试验,均考查的是电缆绝缘层和护套层的电气绝缘性能,绝缘电阻是检测两个导体之间绝缘材料的电阻,它应足够大以起到绝缘保护作用。成品电压试验及绝缘线芯间电压试验不光要求电缆有足够的绝缘能力,还要求绝缘或护套材料均匀无杂质、厚度足够均匀,表面不能有看不见的沙眼、针孔等,否则就会造成耐压试验时局部击穿。
              

            02
            机械性能检测
            主要是考查绝缘和护套塑料材料的抗张强度、断裂伸长率,包括老化前后,还有对于成品软电缆进行的曲挠试验、弯曲试验、荷重断芯试验、绝缘线芯撕裂试验、静态曲挠试验等。老化前、后抗张强度、老化前后断裂伸长率是电缆绝缘和护套材料最重要最基本的指标,要求用做电缆绝缘和护套的材料,既要有足够的拉伸强度不容易拉断,又要有一定的柔韧性,老化是指在高温条件下,绝缘和护套材料保持其原有性能的能力,老化不应严重影响材料的抗张强度和伸长率,这些都将直接影响电缆的使用寿命,若抗张强度和断裂伸长率不合格,进行电缆的施工安装时就极易出现护套或绝缘体断裂,或在光、热环境下使用的电缆其护套和绝缘容易变脆,断裂,致使带电导体裸露,发生触电危险。

            另外软电缆由于不是固定敷设,使用中存在反复拖拉、弯曲等情况,所以对于软电缆标准又另外规定了在其成品电缆上加做动态曲挠试验、弯曲试验、荷重断芯试验、绝缘线芯撕裂试验、静态曲挠试验等,以保证这种线缆在实际使用中满足要求。如动态曲挠试验主要考核软电缆在受到外界的机械拉伸和弯曲等应力时,软导体的绞合线丝是否断裂而降低电的传输性能,或者刺破绝缘而降低绝缘电气性能;绝缘在受到应力作用是是否变形或开裂而影响电缆的电气绝缘性能的一种试验方法。


            03
            绝缘和护套材料性能试验
            包括热失重、热冲击、高温压力、低温弯曲、低温拉伸、低温冲击、阻燃性能等等。这些都是考查绝缘和护套的塑料材料的性能好坏,如热失重试验是检测经过7天80℃的高温老化后材料降解、挥发的程度;热冲击检测在150℃高温1h后经特殊卷绕的绝缘表面是否有开裂;高温压力检测绝缘材料在经过高温再冷却后其弹性的保持程度;所有的低温试验一般指在-15℃条件下其机械性能的变化,都是检测线缆材料在低温环境下是否变脆、易开裂或易拉断等。   另外电缆的阻燃性能胜能很重要,考查该项性能的试验为不延燃试验,即对按标准安装的成品电缆用专门的火焰点燃一定的时间,待其火焰自行熄灭后检查线缆被烧的情况,当然被烧掉的部分越少越好,说明其燃烧性差,阻燃性好,越安全。


            04

            标志检查
            标准要求电缆包装上应附有表示产品型号、规格、标准号、厂名和产地的标签或标志,规格包括额定电压、芯数和导体标称截面等;电缆表面应印有制造厂名、产品型号和额定电压的连续标志,标志间距要求≤200mm(绝缘表面)或≤500mm (护套表面),标志内容应齐全、清晰、耐擦,这个要求是方便使用者了解电缆的型号规格及电压等级,以防敷设错误。另外,电线绝缘线芯应优先选用标准推荐的颜色,特别要提的是黄/绿双色线芯,这种线一般用在电器产品的电源线中,这条特殊双色线专用于接地,对于黄/绿搭配标准也有以下规定:即对每一段长巧~的双色绝缘线芯,其中一种颜色应至少覆盖绝缘线芯表面的30%,且不大于70%,而另一种颜色则覆盖绝缘线芯的其余部分,即黄/绿双色应基本均衡搭配。


            05

            结构尺寸检测
            包括绝缘和护套的厚度、最薄厚度、外形尺寸等。绝缘和护套的厚度大小对于电缆能够耐受多大强度的电压,以及其机械性能好坏都有很重要的作用,所以对于不同规格的电缆,标准对厚度都有严格规定,要求不得低于国家标准的规定值。电缆绝缘厚度太薄会严重影响电缆的使用安全,会带来电缆击穿、导体裸露引起漏电等安全隐患,当然也不是越厚越好,应不影响安装,故标准又设了一个外形尺寸要求对此进行限制。

            常见认证

            01
            CCC认证
            强制性认证,是进入国内市场的通行证。


            02
            CB认证
            有利于产品出口用于家庭、办公室、车间和类似场所的直接涉及人身安全的电工产品,这类产品在一部分国家中实行强制性认证,即取得该国的认证合格证书后,才允许出口到该国,并在该国市场上销售。即使在未实行强制性认证的国家中,消费者为了自身的安全,都愿意购买经过认正而带有认证标志的产品。


            03

            CE认证
            是产品进入欧盟及欧洲贸易自由区国家市场的通行证。获得认证并贴有CE标志的产品将降低在欧洲市场上销售的风险:
            1)被海关扣留和查处的风险;
            2)被市场监督机构查处的风险;
            3)同行出于竞争目的的指控风险。


            04

            UL认证
            在美国市场,消费者及购买单位更愿意选购有UL认证标志的产品。

            行业新标准《额定电压 0.6/1kV 铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆》(NB/T 42051-2015)解读
            2015年9月1日起正式实施,详细解读,请点击这里

            NB/T 42051-2015中,电气型式试验和GBT12706-2008相比,减少了“环境温度下的绝缘电阻测量”,保留了“正常运行时导体最高温度下绝缘电阻测量”和“4h电压试验”。
            NB/T 42051-2015中,非电气型式试验要求保留了GBT12706-2008中五大类18项检测要求:
            1、尺寸(1项);
            2、机械性能(抗张强度和断裂伸长率)(3项);
            3、热塑性能(2项);
            4、其他各类试验(6项);
            5、不延燃试验(6项)。

            在此基础上,NB/T42051-2015增加了以下三大类16项新的检测要求:

            1.铝合金单线检测(4项):
            铝合金单线的抗拉强度和断裂伸长率;
            铝合金单线的弯曲性能;
            铝合金导体成分;
            铝合金单线压蠕变试验。

            2.铠装层检测(6项):
            铠装层的内表面检查;
            铠装层的松紧度;
            铠装层的柔韧性;
            铠装层的张力;
            铠装层的伸长;
            铠装层的厚度;

            3.成品电缆检测(6项):
            成品电缆的低温柔韧性;
            室温下的挤压力;
            室温下的冲击;
            成品电缆弯曲试验;
            成品电缆系统连接性试验;
            成品电缆的盐雾试验。
            

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