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技術(shù)文章

帶有地線(xiàn)的電子電纜

點(diǎn)擊次數(shù)：2505 發(fā)布時(shí)間：2009-5-26

本文介紹了帶有地線(xiàn)的電力電纜的由來(lái)及其發(fā)展的過(guò)程，對(duì)如何選擇地線(xiàn)前面作了較詳細(xì)論述，并展望該產(chǎn)品的發(fā)展方向。本文所要評(píng)述的“帶有地線(xiàn)的電力電纜”，是指在無(wú)鋁裝層（鋼絲、鋼帶鋁裝）；無(wú)金屬屏蔽層（銅絲、銅帶）；無(wú)鋁、鉛金屬套的電力電纜中，包含有一根用作保護(hù)接地的導(dǎo)體，這種導(dǎo)體的英文名為Grounding Conductors，簡(jiǎn)稱(chēng)為地線(xiàn)。在傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)中，某些構(gòu)件（鋁裝、屏蔽、金屬套等）在一定的條件下，雖然也有地線(xiàn)的功能，但不屬于本文討論的范圍。 1 市場(chǎng)情況 *，在我國(guó)現(xiàn)行的力線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有這樣的產(chǎn)品。就而言，從我們接觸到的資料中，Grounding Conductors這個(gè)詞作為電纜構(gòu)件之一出現(xiàn)在電纜標(biāo)準(zhǔn)中的時(shí)間是1991年：美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)，UL－1277電力和控制托架電纜（Electrical Po- wer And Control Tray Cables）第二版（1989年3月版），并在1991年11月的修訂中，在電纜結(jié)構(gòu)一章內(nèi)，列入了接地導(dǎo)體（Grounding Conductors）一節(jié)，分6個(gè)問(wèn)題及3個(gè)表，對(duì)接地導(dǎo)體的材料、截面、結(jié)構(gòu)、標(biāo)志等作了詳細(xì)規(guī)定。緊隨其后，以美國(guó)的南方電線(xiàn)公司（South Wire CO.）和通用電纜公司（Gen- eralCable CO.）為代表的電力電纜生產(chǎn)廠家于1992年推出了“TC型帶有地線(xiàn)的電力電纜”——“Type TC Power cable With Ground”，TC是托架電纜（Tray C- able）的縮寫(xiě)。該類(lèi)型電纜由于敷設(shè)在托架（盤(pán)）上，無(wú)需鋁裝，無(wú)需金屬屏蔽層及金屬外護(hù)套，其使用電壓為600V。導(dǎo)體材料全部是銅，絕緣材料有XLPE和PVC／ NYLON兩種，電纜工作溫度90℃。電纜有三芯帶地線(xiàn)和四芯帶地線(xiàn)兩個(gè)系列，導(dǎo)電線(xiàn)芯的幾何形狀和不帶地線(xiàn)的電纜一樣，全是圓形。多芯電力電纜不采用扇形是美國(guó)電線(xiàn)一大特色，其規(guī)格范圍從8A WG（8.367mm2）到1000 kcmil（千圓密耳）， 1000 kcmil＝507mm2。就國(guó)內(nèi)情況而言，雖然沒(méi)有“帶有地線(xiàn)的電力電纜”的名稱(chēng)出現(xiàn)，但以“五芯電纜”命名的產(chǎn)品出現(xiàn)至今已近10年。五芯電纜實(shí)質(zhì)上就是帶有地線(xiàn)的四芯電力電纜。80年代末四川電纜廠生產(chǎn)的*根五芯電纜，用于成都新體育館工程，規(guī)格是 4×185mm2＋I(xiàn)×95mm2。這些年來(lái)，雖然批量不是很大，但幾乎每年均有五芯電纜的生產(chǎn)合同。市場(chǎng)的需要，導(dǎo)至了一項(xiàng)實(shí)用新型的誕生。四川電纜廠于1991年 11月申請(qǐng)了：《一種瓦形截面導(dǎo)電線(xiàn)芯的多芯電纜》，國(guó)家局于1992年5 月發(fā)布申請(qǐng)公告（公告號(hào)CN2103853U），同年8月，由國(guó)家局頒布了第85893號(hào)決定書(shū)，授予四川電纜廠擁有該實(shí)用新型的權(quán)。在公告中明確指出了該的特征：《其特征是徑向分布的各個(gè)導(dǎo)電線(xiàn)芯分別為瓦形截面導(dǎo)電線(xiàn)芯，正是這種截面形狀的導(dǎo)電線(xiàn)芯使得徑向分布的各個(gè)這種線(xiàn)芯組合后，電纜中心部位可以置放其他電纜構(gòu)件的圓形截面空間》。為了適應(yīng)五芯電纜的出現(xiàn)，四川電纜廠曾于1994年編制和發(fā)布了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Q／CSD B715—94）。在標(biāo)準(zhǔn)中與中性線(xiàn)芯并列引入了“地線(xiàn)線(xiàn)芯”這個(gè)名詞，對(duì)地線(xiàn)線(xiàn)芯的結(jié)構(gòu)、色標(biāo)作了規(guī)定。在此期間，國(guó)內(nèi)許多電纜廠也和四川電纜廠一樣，承接了不少的五芯電纜的生產(chǎn)任務(wù)，在《電線(xiàn)電纜》雜志和各地區(qū)的情報(bào)刊物上，有關(guān)探討五芯電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的文章也時(shí)有所見(jiàn)。帶地線(xiàn)的三芯電纜國(guó)內(nèi)情況又是如何呢？從字面上看，好像沒(méi)有出現(xiàn)這樣的產(chǎn)品，但仔細(xì)分析一下生產(chǎn)記錄，可以認(rèn)為帶地線(xiàn)的三芯電纜國(guó)內(nèi)已在生產(chǎn)，已有用戶(hù)，例如在我廠近年來(lái)承接的生產(chǎn)合同中，常有一些“非標(biāo)準(zhǔn)”的四芯電纜生產(chǎn)合同，在1998年6月的生產(chǎn)計(jì)劃中，就有這樣一些非標(biāo)準(zhǔn)的四芯電纜：（1）3×95＋1×25mm2（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)是3×95＋1× 50mm2；（2）3×95＋1×35mm2（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)是：3×95＋1×50mm2；（3）3×70＋1×25mm2（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)是：3×70＋1×35mm2；（4）3×50＋1×16mm2（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)是：3×50＋1×25mm2；（5）3×185＋1×70mm2（標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品應(yīng)是：3×185＋1×95mm2; 這些非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是第四芯（中性線(xiàn)芯）截面小于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。由于銷(xiāo)售人員在簽訂合同時(shí)，沒(méi)有向用戶(hù)詢(xún)問(wèn)訂購(gòu)該產(chǎn)品的用途，但可以推斷，用戶(hù)將該產(chǎn)品的第四芯不是用作三相四線(xiàn)制系統(tǒng)中的中性線(xiàn)，極有可能是作地線(xiàn)使用。因?yàn)槿缱髦行跃€(xiàn)使用，是既違反標(biāo)準(zhǔn)又不合潮流。電纜標(biāo)準(zhǔn)GB12706.1－91公布近10年了，設(shè)計(jì)人員不可能不知道或公然違反；說(shuō)不合潮流是指四芯電纜中的三大一小正在被四等芯取代。在GB 50054－95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)程》中，第2.2.7條：“以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路中，中性線(xiàn)截面不應(yīng)小于相線(xiàn)截面”。當(dāng)我們環(huán)顧四周，不論是室內(nèi)外的公共場(chǎng)所，還是工、商業(yè)建筑，乃至生活居室，到處都可以看到氣體放電燈，難怪在我們承接的訂貨中四等芯電纜越來(lái)越多，三大一小越來(lái)越少，在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家中，幾乎全是四等芯電纜。因此，作者認(rèn)為出現(xiàn)在我國(guó)的這些非標(biāo)準(zhǔn)的四芯電纜就是上的帶地線(xiàn)的三芯電纜。從以上分析，可以看出，在經(jīng)濟(jì)日益化的今天，我國(guó)的電纜工業(yè)及其市場(chǎng)基本上和上同步，例如90年代初上出現(xiàn)了帶有地線(xiàn)的電力電纜，我們國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了“五芯電纜”和“非標(biāo)準(zhǔn)四芯電纜”，兩者名稱(chēng)不同，但本質(zhì)為一。只是我們的生產(chǎn)是“各自為政”，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在上述引用的事例中，同樣的電纜標(biāo)稱(chēng)截面為3×95mm2，甲用戶(hù)要求第四芯為25mm2，乙用戶(hù)要求為35mm2，這樣狀況的弊端是不言而喻的，這就是本廠zui近編制和發(fā)布《帶有地線(xiàn)的電力電纜》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的背景，這也標(biāo)志著市場(chǎng)呼喚我國(guó)的帶有地線(xiàn)的電力電纜標(biāo)準(zhǔn)及早問(wèn)世。 2 地線(xiàn)截面的選擇在原有的各種規(guī)格的電纜中加一根地線(xiàn)，首先碰到的問(wèn)題是地線(xiàn)截面如何選擇？這些年來(lái)，從我廠的經(jīng)歷看，地線(xiàn)截面的選擇權(quán)在用戶(hù)手里，由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以用戶(hù)的選擇也就不盡一致。就五芯電纜而言，歸納起來(lái)，有三種情況：（1）地線(xiàn)截面等于導(dǎo)電線(xiàn)芯標(biāo)稱(chēng)截面，如1998年6月我廠就生產(chǎn)過(guò)4×185＋1× 185mm2。（2）地線(xiàn)截面等于GB12708.1-91中第6.4節(jié)規(guī)定的不等截面四芯電纜中的第四芯截面，即地線(xiàn)截面等于中性線(xiàn)截面。（3）地線(xiàn)截面符合規(guī)定：注：當(dāng)采用此表若得出非標(biāo)準(zhǔn)截面時(shí)，應(yīng)選用與之zui接近的標(biāo)準(zhǔn)截面導(dǎo)體。在制訂我國(guó)的電線(xiàn)電纜標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中，提出“向標(biāo)準(zhǔn)靠攏”的口號(hào)恐怕有20 年以上的歷史了，現(xiàn)行的電線(xiàn)電纜標(biāo)準(zhǔn)，*是參照IEC的標(biāo)準(zhǔn)制定的，限于作者孤陋寡聞，不了解 IEC是否有“帶有地線(xiàn)的電力電纜”這一類(lèi)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)？能找到的參考標(biāo)準(zhǔn)就是UL標(biāo)準(zhǔn)（UL－1277）以及美國(guó)公司根據(jù)UL－1277等標(biāo)準(zhǔn)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)將UL－1277中的有關(guān)內(nèi)容摘澤介紹如下。 UL－1277是一個(gè)綜合性的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，不是具體地某一種特定產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，按電纜的工作溫度90℃，75℃，6O℃等分列3個(gè)表，并規(guī)定了不同的地線(xiàn)截面；每個(gè)表中依導(dǎo)體材料的不同，又分鋼和鋁及銅包鋁兩類(lèi)，為了節(jié)省篇幅和便于讀者閱讀，這里只介紹90℃、銅導(dǎo)體的有關(guān)規(guī)定，單位已由美國(guó)線(xiàn)規(guī)AWG換算成公制。前面提到的美國(guó)南方電線(xiàn)公司，通用電纜公司推出的TC型帶有地線(xiàn)的電力電纜就是基于規(guī)定的地線(xiàn)截面。鑒于UL標(biāo)準(zhǔn)的性已為產(chǎn)業(yè)界*，在我國(guó)的帶有地線(xiàn)的電力電纜標(biāo)準(zhǔn)尚未問(wèn)世之際，參照UL標(biāo)準(zhǔn)制定帶有地線(xiàn)的電力電纜的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該說(shuō)是適宜的。這將有利于和市場(chǎng)接軌，有利于參與市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。 3 展望 3.1 帶有地線(xiàn)的電力電纜結(jié)構(gòu)型式地線(xiàn)截面確定之后，即可進(jìn)行帶有地線(xiàn)的電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了。自五芯電纜—— 帶有地線(xiàn)的四芯電纜在中國(guó)電纜市場(chǎng)出現(xiàn)后，各廠都根據(jù)各自的具體情況，設(shè)計(jì)制造了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的五芯電纜，都在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探索一種*的結(jié)構(gòu)模式。所謂“ *”，無(wú)非就是在保證質(zhì)量（電纜的使用性能）的前提下，制造時(shí)省工省料，安裝時(shí)施工方便。展望將來(lái)，帶有地線(xiàn)的電力電纜占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)模式，恐怕將是以圓形導(dǎo)體和以瓦形導(dǎo)體為基礎(chǔ)的兩種結(jié)構(gòu)模式。寫(xiě)到這里，順便談?wù)?ldquo;瓦形”、“弓形”名稱(chēng)之爭(zhēng)。這雖非本質(zhì)問(wèn)題，但作者愿意介紹一下1991年所申請(qǐng)時(shí)定名為“瓦形”的理由。本人設(shè)計(jì)的截面形狀，從像形角度看，稱(chēng)之為“弓形”、“扇形”等都可以。但翻開(kāi)我國(guó)的電纜文獻(xiàn)、著作，這兩個(gè)名字并不陌生，如電纜行業(yè)*的著作——已故的西安交通大學(xué)劉子玉教授編的西安交大教材《電氣絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》一書(shū)中，多次提到“弓形” 這個(gè)名詞，至于“扇形”用的更普遍、頻繁。面對(duì)這種狀況，給它取一個(gè)新名稱(chēng)不是更好嗎？ 3.2 帶有地線(xiàn)的電力電纜的市場(chǎng)前景展望二芯帶地電纜的市場(chǎng)：?jiǎn)蜗嗳€(xiàn)制線(xiàn)路和系統(tǒng)。和人們生活息息相關(guān)的居室內(nèi)布線(xiàn)、辦公室內(nèi)的布城都在用單相三線(xiàn)制取代過(guò)去的單相兩線(xiàn)制。即用“工作零錢(qián)（中性線(xiàn)）和保護(hù)零線(xiàn)（地線(xiàn)）分開(kāi)”代替過(guò)去慣用的工作零線(xiàn)和保護(hù)零線(xiàn)共用一根導(dǎo)線(xiàn)。三芯帶地電纜，主要用于電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備的電源引入線(xiàn)?，F(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)大多是三角形接法，用三根相線(xiàn)供給電源，而用作保護(hù)接地的地線(xiàn)，須另找一根導(dǎo)線(xiàn)連接。這種工作方式就決定了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)接地質(zhì)量會(huì)因單位、因人而異。用三芯帶有地線(xiàn)電纜作電源線(xiàn)將會(huì)有利于改變這種狀況，有利于提高用電設(shè)備接地保護(hù)的可靠性，也給安裝施工帶來(lái)很大方便。四芯帶地電纜的市場(chǎng)——三相五線(xiàn)制系統(tǒng)，也就是電工委員會(huì)*的TN－S 系統(tǒng)和TN－C－S系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)越來(lái)越廣泛用于低壓配電回路。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)用電安全的要求越來(lái)越嚴(yán)格，這就為帶有地線(xiàn)的是電力電纜提供了廣闊的市場(chǎng)。

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