電線電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成與所用材料

電線電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件，總體上可分為導(dǎo)線、絕緣層、屏蔽和護層這四個主要結(jié)構(gòu)組成部分以及填充元件和承拉元件等。根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和應(yīng)用場合，有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)極為簡單，只有導(dǎo)線一個結(jié)構(gòu)件，如架空裸導(dǎo)線、接觸網(wǎng)導(dǎo)線、銅鋁匯流排（母線）等；這些產(chǎn)品的對外電氣絕緣是依靠安裝敷設(shè)時用絕緣子和空間距離（即利用空氣絕緣）來確保的。

線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成

電線電纜產(chǎn)品絕大多數(shù)是截面（橫斷面）形狀完全相同（忽略因制造而產(chǎn)生的誤差）、呈長條狀的產(chǎn)品，這是由于在系統(tǒng)或設(shè)備中是作為構(gòu)成線路或線圈而使用的特征所決定的。所以研究分析線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，只需從其截面來觀察分析。

電線電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件，總體上可分為導(dǎo)線、絕緣層、屏蔽和護層這四個主要結(jié)構(gòu)組成部分以及填充元件和承拉元件等。根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和應(yīng)用場合，有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)極為簡單，只有導(dǎo)線一個結(jié)構(gòu)件，如架空裸導(dǎo)線、接觸網(wǎng)導(dǎo)線、銅鋁匯流排（母線）等；這些產(chǎn)品的對外電氣絕緣是依靠安裝敷設(shè)時用絕緣子和空間距離（即利用空氣絕緣）來確保的。

1、 導(dǎo)線

導(dǎo)線是產(chǎn)品進行電流或或電磁波信息傳輸功能的最基本的必不可少的主要構(gòu)件。導(dǎo)線是導(dǎo)電線芯的簡稱，用銅、鋁等導(dǎo)電性能優(yōu)良的有色金屬制成。近三十多年來迅速發(fā)展起來的光通信網(wǎng)絡(luò)用的光纜，則以光導(dǎo)纖維作為導(dǎo)線。了便于制造和使用電纜的截面采取標準系列規(guī)格，我國的規(guī)定是：2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、2000、2500等。線芯結(jié)構(gòu)采取多根細絲絞合成束，之后經(jīng)過模具進行壓緊，使緊壓系數(shù)從0.73提高到0.9以上，有利于進行壓接連接。

2、 絕緣層

是包覆在導(dǎo)線外圍四周起著電氣絕緣作用的構(gòu)件。即能確保傳輸?shù)碾娏骰螂姶挪?、光波只沿著?dǎo)線行進而不流向外面，導(dǎo)體上具有的電位（即對周圍物體形成的電位差、即電壓）能被隔絕，即既要保證導(dǎo)線的正常傳輸功能，又要確保外界物體和人身的安全。

導(dǎo)線與絕緣層是構(gòu)成線纜產(chǎn)品（裸電線類除外）必須具備的兩個基本構(gòu)件。

3、護層

當電線電纜產(chǎn)品安裝運行在各種不同的環(huán)境中時，必須具有對產(chǎn)品整體特別是對絕緣層起保護作用的構(gòu)件，這就是護層。

因為要求絕緣材料具有優(yōu)良的各種電絕緣性能，則必須要求材料的純度極高、雜質(zhì)含量極微；往往無法兼顧其對外界的保護能力，所以對于外界（即安裝、使用場合和使用中的）各種機械力的承受或抵抗力、耐大氣環(huán)境、耐化學(xué)藥品或油類、對生物侵害的防止，以及減少火災(zāi)的危害等都必須由各種護層結(jié)構(gòu)來承擔。

許多專用于良好外部環(huán)境（如清潔、干燥、無機械外力作用的室內(nèi)）中的線纜產(chǎn)品，或者絕緣層材料本身具有一定的機械強度、耐氣候性的產(chǎn)品，就可以沒有護層這一構(gòu)件。

4、屏蔽

是一種將電纜產(chǎn)品中的電磁場與外界的電磁場進行隔離的構(gòu)件；由的線纜產(chǎn)品在其內(nèi)部不同線對（或線組）之間也需要相互隔離?？梢哉f屏蔽層是一種“電磁隔離屏”。

金屬屏蔽層包裹在絕緣屏蔽層外，金屬屏蔽層一般采用銅帶或銅絲，它是將電場限制在電纜內(nèi)部，保護人身安全的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。也是保護電纜免受外界電氣干擾的接地屏蔽層。在系統(tǒng)發(fā)生接地或短路故障時，金屬屏蔽層是短路接地電流的通道，其截面積應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)短路容量、中性點接地方式計算確定，一般10kV系統(tǒng)計算屏蔽層截面積推薦不小于25平方毫米。

多年來，行業(yè)中習慣于把屏蔽層作為護層結(jié)構(gòu)的一部分，作者認為應(yīng)該單獨作為一個構(gòu)件。其原因是除了屏蔽層的功能是電磁隔離——即線纜產(chǎn)品中傳遞的信息不外瀉、不對外界儀器儀表或別的線路產(chǎn)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(chǎn)品中，這些功能要求與傳統(tǒng)的護層功能不同。還因為屏蔽層不光設(shè)置于產(chǎn)品的外部，還置于每一線對或多對數(shù)電纜的分組之間。近十幾年來，隨著信息傳遞系統(tǒng)用電線電纜的快速發(fā)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(jié)構(gòu)的品種成倍增長，大家對屏蔽層作為線纜產(chǎn)品中的一個基本構(gòu)件的認識，已趨于認同。

5、填充結(jié)構(gòu)

很多電線電纜產(chǎn)品是多芯的，如低壓電力電纜多數(shù)是四芯、五芯電纜（適用于三相系統(tǒng)），市內(nèi)電話電纜更是有800對、1200對、2400對至3600對。將這些絕緣線芯或線對成纜（或分組多次成纜）后，一是外形不圓整，二是絕緣線芯間留有很大空隙，因此必須在成纜時加入填充結(jié)構(gòu)，填充結(jié)構(gòu)是為了使成纜外徑相對圓整以利于包帶、擠護套，也為了使電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、內(nèi)部結(jié)石，在使用中（制造和敷設(shè)中拉伸、壓縮和彎曲時）受力均勻而不損壞電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

因此，填充結(jié)構(gòu)雖是輔助結(jié)構(gòu)，但也是必要的，其材料選用及形狀設(shè)計上也有詳細的規(guī)定。

6、抗拉元件

傳統(tǒng)的電線電纜產(chǎn)品是利用護層的鎧甲層承受外界拉力或自重引起的拉力的。典型的結(jié)構(gòu)是鋼帶鎧裝和鋼絲鎧裝（如海底電纜要用ф8mm的粗鋼絲，絞合成鎧裝層）。但光纖光纜為了保護光纖不受細小的拉力，以免光纖有細微的變形而影響傳輸性能，就在光纜結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一次、二次被覆和專用的抗拉受力元件。此外如手機耳機線采用細銅絲或薄銅帶繞在合成纖維絲上外擠絕緣層的結(jié)構(gòu)，這合成纖維絲就是抗拉元件?？傊?，在近年來開發(fā)的特種細小、柔軟型，同時要求多次彎、扭曲使用的產(chǎn)品中，抗拉元件起著主要的作用。

在內(nèi)襯層外纏繞有金屬鎧裝層，一般采用雙層鍍鋅鋼帶鎧裝。其作用是保護電纜內(nèi)部，防止在施工、運行過程中機械外力對電纜的損傷。也兼有接地防護的作用。鎧裝層有多種結(jié)構(gòu)，如鋼絲鎧裝，不銹鋼鎧裝，非金屬鎧裝等，用于特殊電纜結(jié)構(gòu)。

電線電纜用材料綜述

1、 從某種意義上講，電線電纜制造行業(yè)是一個材料精加工和組裝的行業(yè)。一是材料用量巨大，線纜產(chǎn)品中的材料費用要占制造總成本的60－90％；二是所用材料的類別、品種非常多，性能要求特別高，如導(dǎo)體用銅，要求銅的純度要在99.95％以上，有的產(chǎn)品要采用無氧高純銅；三是材料的選用會對制造工藝、產(chǎn)品的性能以及使用壽命起到?jīng)Q定性的影響。

同時，線纜制造企業(yè)的效益也與材料的選用、加工和生產(chǎn)管理中能否科學(xué)地節(jié)省材料密切相關(guān)。

因此，在設(shè)計電線電纜產(chǎn)品時必須與材料的選用同時進行，一般采取選用幾種材料，通過工藝和與性能篩選試驗后確定。

2、線纜產(chǎn)品用材料按其使用部位與功能、可分為導(dǎo)電材料、絕緣材料、護層材料、屏蔽材料、填充材料等。但其中有些材料是幾個結(jié)構(gòu)件通用的，如屏蔽用的銅絲、銅帶同樣是導(dǎo)體用電工銅。尤其是熱塑性材料，如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改變部分配方成份就可用在絕緣或護套上。

3、 線纜產(chǎn)品制造中所用材料涉及的門類非常廣泛，品種規(guī)格（牌號）特別多，表1是列出了主要材料類別的匯總表。

4、 由于線纜產(chǎn)品的使用功能、應(yīng)用環(huán)境、使用條件千變?nèi)f化，因此雖然對某一類材料有其基本的性能要求（共性），但是各個系列、品種的產(chǎn)品都會有一些特殊的性能要求（特性）。例如電力系統(tǒng)用的電線電纜對其絕緣層的共性要求是電絕緣性能高。

如用于高壓電力電纜的，必須強調(diào)材料能承受很高的電場強度，具有很高的絕緣電阻、要求介質(zhì)損耗小，且要求絕緣層中幾乎沒有雜質(zhì)（包括氣隙）。而中壓電力電纜（6－35kv）雖也有這些要求，但在程度上可降低不少。至于低壓電線電纜只要求有一定的耐壓強度和絕緣電阻，而為了經(jīng)濟、輕便，則要求絕緣層有較好的機械性和耐氣候性，使其在很多情況下可以不用護層（例如聚氯乙稀塑料絕緣電線）。

5、 由于材料對產(chǎn)品的性能起著非常關(guān)鍵的作用，也由于眾多門類的材料涉及廣泛的知識領(lǐng)域，同一名稱的材料由于基料的分子結(jié)構(gòu)、分子量分布不同，混合料用的配合劑不同，配比不同，因此有許多的牌號和配方。結(jié)果是各種牌號的材料其工藝條件有差異，制成后的成品性能差別很大。所以線纜制造企業(yè)必須要求生產(chǎn)工人熟悉本工序常用材料的特性，嚴格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，要求檢驗部門加強對進廠材料和自己配制的材料嚴格質(zhì)量控制。