电工技术基础与技能
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1.2.2 常用电线电缆

电线电缆是指用以传输电能、电信息和实现电、磁转换的线材产品,按照其性能、结构、制造工艺及使用特点的不同可分为以下六类:

①裸导线与裸导线制品;

②电磁线;

③绝缘导线;

④电缆线(也称为绝缘软线);

⑤电力电缆;

⑥通信电缆与光缆。

(1)裸导线与裸导线制品

裸导线与裸导线制品是一种表面裸露、没有绝缘层和保护结构的导线,按产品的形状和结构分为单线、绞合线(裸绞线)、软接线和型线四大系列。

①单线 单线的材料一般是铜、铝及其合金,从外形来看,可分为圆单线、扁单线和导型线等几种类型。从力学性能来看又有软线、硬线和特硬线之分。单线主要作导电线芯用,也可直接用于架空的小容量配电电力线。常用的有TY 型硬圆铜线、TR 型软圆铜线、LY 型硬圆铝线、LR型软圆铝线、HL 型铝镁硅合金圆单线等。

②绞合线 绞合线是由多股单线绞合而成的导线,以改善其导电性能和力学性能。绞合线主要用于电力架空输电线路,它具有结构简单、制造方便、容易架设和维修、线路造价低等一系列优点。绞合线主要有LJ型铝绞线、TJ 型铜绞线、LGJ 型钢芯铝绞线、TRJ 软铜绞线等。图1-10为LGJ 型钢芯铝绞线实物图。

图1-10 LGJ 型钢芯铝绞线实物图

图1-11 软接线实物图

③软接线 凡是柔软的铜绞线、各种编织线和铜铂统称为软接线,主要用于耐振动和耐弯曲的场合,如图1-11所示。常用软接线类型如表1-1所示。

④型线 凡是非圆形截面的裸导线都称为型线,如图1-12所示。型线主要用于母线、电机的换向器、开关触点等,常用型线类型见表1-2。

图1-12 各种型线实物图

表1-1 常用软接线类型表

表1-2 常用型线类型表

(2)电磁线

电磁线是指专门用于电能与磁能相互转换的带有绝缘层的导线,常用于电机电器、电工仪表中作绕组或元件的绝缘导线,通过电磁感应实现电磁互换。电磁线按其使用的绝缘材料不同,可分为漆包线、丝包线、无机绝缘线和特种电磁线等,常用的电磁线有漆包线和丝包线。常用玻璃丝包线见表1-3,漆包线见表1-4。要求电磁线能承受较大的电流强度,具有较好的力学性能(如拉伸性、柔软性等),绝缘层应在一定电压和温度下保持绝缘性能良好。漆膜应均匀并附着力强和有较好的热性能;丝包线,如玻璃丝包线应具有耐机械磨损的能力和经受弯曲、扭绞后绝缘不破损的能力。

表1-3 常用玻璃丝包线类型表

表1-4 常用漆包线类型表

(3)绝缘导线

用塑料、橡胶等绝缘材料将良导体包裹起来的导线,称为绝缘导线。绝缘导线根据其外皮的绝缘材料不同,可分为橡胶绝缘导线和塑料绝缘导线两种。塑料绝缘导线绝缘性能良好、价格较低,而且可以节约大量橡胶和棉纱,但塑料绝缘导线在低温时会变硬变脆,高温时又易软化,因此塑料绝缘导线多用于室内明敷或穿管敷设,而不宜在室外使用。

塑料绝缘导线的绝缘层为聚氯乙烯材料,因此亦称其为聚氯乙烯绝缘导线。按芯线材料可分成塑料铜线和塑料铝线。塑料铜线与塑料铝线相比,其突出特点是:在相同规格条件下,载流量大、机械强度好,但价格相对较高。它主要用于低压开关柜、电器设备内部配线及室内、户外照明和动力配线,用于室内、户外配线时,必须配相应的穿线管。

塑料铜线有硬线与软线两种,图1-13为塑料铜芯硬线。塑料铜芯硬线有单芯和多芯之分,单芯规格一般为1~6mm2,多芯规格一般为10~185mm2;塑料铜软线均为多芯,其规格一般在0.1~95mm2之间,特点是柔软易弯曲。塑料铜线的绝缘电压一般为500V。塑料铝线全为硬线,如图1-14所示。塑料铝线亦有单芯和多芯之分,其规格一般为1.5~185mm2,绝缘电压一般亦为500V。

橡胶绝缘导线的绝缘层外面附有纤维纺织层,按其芯线材料的不同,可分成橡胶铜线(图1-15)和橡胶铝线(图1-16)两种,其主要特点是绝缘护套耐磨,防风雨、日晒能力强。橡胶铜线规格一般为1~185mm2。橡胶铝线规格为1.5~240mm2,其绝缘电压一般均为500V,主要用于户外照明和动力配线,架空时亦可明敷。

绝缘导线的品种和规格很多,常用绝缘导线的品种及规格如表1-5所示。其安全载流量分别如表1-6和表1-7所示。

图1-13 塑料铜芯硬线

图1-14 塑料铝芯硬线

图1-15 橡胶铜线

图1-16 橡胶铝线

表1-5 橡胶、塑料绝缘导线品种和规格

表1-6 塑料绝缘导线(铜、铝)安全载流量

表1-7 橡胶绝缘导线(铜、铝)安全载流量

(4)电缆线(绝缘软线)

电气装备用电缆线品种很多,包括各种内部连接线、与电源间连接的电缆线、信号电缆线、低压电力绝缘电线等。它们大多数用橡胶或塑料作为绝缘材料和护套材料。根据使用特性不同可分为七类:通用电缆线、电机电器用电缆线、仪器仪表用电缆线、信号控制电缆线、交通运输用电缆线、地质勘探和采掘用电缆线、直流高压软电缆线。

对于每类电缆线,由于使用条件、技术特性及所用材料的不同,均有若干品种。下面对常用的电缆线作简要介绍。

①B系列橡胶/塑料绝缘软线 此系列电缆线结构简单、重量轻、价格较低、有良好的电气和力学性能,能工作在交流500V、直流1000V的动力、配电和照明线路。

②J系列电机电器引接线 此系列引接线均为铜导体线芯,一般用于电机电器的线圈组引出线,绝缘电阻要求高而稳定,选用时要考虑与配套的电机电器的电气性能和耐热等级相适应。

③R系列橡胶/塑料绝缘软线 此系列软线的线芯是用多根细导线(铜线)绞合而成的,特点是柔软、电气性能和力学性能良好,常用于家用电器、仪器仪表、照明灯具电源线和内部连接线。工作电压大多为交流250V或直流500V以下,RVV型电线可用于交流500V或直流1000V及以下。其品种和电线结构如表1-8所示。

④Y系列通用橡套电缆线 此系列电缆线适用于一般场合下作为各种电气设备、电动工具、仪器和家用电器的移动式电源线,所以也称其为移动电缆(线)。其长期工作温度不得超过65℃。根据其可承受机械外力的不同,分为轻、中、重三种形式。表1-9给出了其型号、用途和规格,表1-10给出了其载流量。

表1-8 R系列橡胶/塑料绝缘软线品种和电线结构

表1-9 Y系列通用橡套电缆线的型号、用途和规格

表1-10 Y系列通用橡套电缆线载流量

注:线芯长期允许工作温度为+65℃,周围环境温度为+25℃。

⑤YH系列和YHS系列电缆线 YH系列电缆线专供一般环境中使用的电焊机二次侧接线及连接电焊钳用。其耐热性能良好、柔软、耐弯曲,并有足够的机械强度,其防护层有一定的耐气候性、耐油和耐腐蚀性。电焊机电缆线有YH型铜芯电缆和YHL型铝芯电缆两种,其工作电压均为500V以下,长期最高工作温度为65℃。

YHS系列潜水电机用防水橡套电缆线30atm(1atm=101325Pa,下同)的水中保持良好的电气和密封性能,可长期浸在水中使用。另外它还具有柔软、耐弯曲、重量轻的特点。YHS系列电缆线均采用铜芯,工作电压为500V,长期最高工作温度为65℃。

(5)电力电缆

除常规的电缆线(绝缘软线)外,在电工实践中我们更关注电力电缆。电力电缆主要用于电力系统中传输或分配大功率电能,与架空线相比具有可在各种环境下敷设、隐蔽耐用、安全可靠、受外界气候的影响小等优点,但结构和工艺复杂,成本较高。

电力电缆是一种特殊的导线,主要由电缆芯、绝缘层和保护层三部分组成,各种规格电力电缆实物图如图1-17所示。电力电缆的基本结构如图1-18所示。

图1-17 各种规格电力电缆实物图

①电缆芯 电缆芯由单根或几根绞绕的导线构成,导线多为铜、铝两种导电材料制作。铜的导电性能相对较好、机械强度高,但铜资源相对较少、成本较高。因此,在实际应用中,为了节省成本,多用铝芯线作为电力电缆的电缆芯。电缆由数量不等的电缆线组成。电缆线数量常见的有单芯、双芯、三芯和四芯等多种。电缆线的截面有圆形、半圆形和扇形三种,如图1-18所示。

②绝缘层 绝缘层分匀质和纤维质两类。前者有橡胶、沥青、聚乙烯等,后者包括棉麻、丝绸和纸等,两类材料的差异在于吸收水分的程度不同。匀质材料的绝缘层防潮性好,但受空气和光线直接作用时容易“老化”,橡胶遇油时分子结构会遭到破坏,且耐热性差,因此只能在较低温度下运用。但橡胶绝缘层有优良的可曲性,电缆可垂直安装。纤维质材料易吸水,这种电缆外层应有保护层,不可做倾斜和大弯曲度安装。

图1-18 电力电缆的基本结构

③保护层 保护层分为内保护层和外保护层两部分,如图1-19所示。其作用是防止电力电缆在运输、储存、施工和供电运行中受到空气、水气、酸碱腐蚀和机械外力的作用,导致其绝缘性能降低、使用年限缩短。

图1-19 电力电缆保护层

电力电缆一般按绝缘材料进行分类,可分为纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆、充油绝缘电缆及充气绝缘电缆等。

电力电缆也可按保护层区分,主要有以下几种类型。

a.铅护套电缆:其密封性能可靠,耐腐蚀性能好,接续容易;但价格昂贵,战备用途多,因而使用受到限制。铅护套的磁屏蔽性能较差,在外力较大和腐蚀较强的环境中还需加装不同结构形式的外护层。

b.铝护套电缆:其重量轻,机械强度高,直埋时一般可以铠装,电阻小,屏蔽性能好;但加工成型的接续较难,弯曲性差。

c.橡胶护套电缆:用天然橡胶或合成橡胶作护套,这种电缆一般采用橡胶绝缘。

d.塑料护套电缆:采用塑料作电缆保护层,包括聚氯乙烯塑料护套电缆、聚乙烯护套电缆等。这种电缆的绝缘通常也是采用塑料绝缘。

表1-11和表1-12分别列出了常用电力电缆的型号、用途及其载流量。

表1-11 常用电力电缆的型号及用途

表1-12 聚氯乙烯电缆载流量

注:线芯长期工作温度70℃。

(6)通信电缆与光缆

通信电缆与光缆是通过导线或光纤传输电磁波信息的传输元件,具有传输质量好、复用路数多、可靠性高、使用寿命长且易于保密等一系列特点。通信电缆包括市内电缆、长途电缆、射频电缆、CATV电缆以及海底通信电缆等。光缆包括架空光缆、海底光缆、管道光缆、光电综合通信光缆、电力系统用光缆等。由于光缆具有传输衰减小、频带宽、重量轻、外径小、不受电磁场干扰等优点,它已在通信系统中广泛地替代了通信电缆,它不仅能节省大量的铜和其他材料,而且还能大大提高信息的传输速度和质量,是非常理想的通信材料。通信电缆与光缆实物图及光缆基本结构如图1-20所示。

图1-20 通信电缆与光缆实物图及其基本结构