近在家用電器同樣也被廣泛地應(yīng)用。這就為變頻電源與電機(jī)之間的連接線----變頻電 纜提出了特殊的要求: 一、變頻電纜的工作特點(diǎn): 1.脈沖電壓對絕緣的影響: 變頻電源的頻率調(diào)節(jié)范圍較寬,不論頻率高低,具有一個(gè)主頻率的波形輪廓,它包含了許多高次諧波,作為一種行波經(jīng)多次反射,幅值疊加可達(dá)到工作電壓數(shù)倍,電纜越長,幅值越高,若電纜絕緣安全系數(shù) 不高,可能被擊穿。 2.電纜本體對外發(fā)射電磁波: 一般變頻家用電器為單相供電,長度很短,功率也較小,變頻電源、連接電纜和變頻電機(jī)一并設(shè)置在金屬殼內(nèi),抑制了電磁波對外發(fā)射。但是在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),電機(jī)功率較大,連接變頻電機(jī)和變頻電源之間的電纜長度長,在工作時(shí)電纜就是高頻電磁波向外發(fā)射的有效載體,對于周圍鄰近地區(qū)的廣播通信將產(chǎn)生較大的干擾,有時(shí)情況也比較嚴(yán)重,稱之為電磁波的環(huán) 境污染。 3.中性線電流的疊加:完整的三相正弦供電系統(tǒng),當(dāng)三相電流平衡時(shí),其中性線的電流為零,若出現(xiàn)三次諧波,則三次諧波的電流分量在中性線內(nèi)不存在相位差,所以直接疊加成分量得三倍。若變頻原供電對象是三個(gè)單相變頻電機(jī),而且處于三相功率分布平衡狀態(tài),則中性線電流更大,中性線截面應(yīng)不小于相截 面。 二、變頻電纜的結(jié)構(gòu):了解變頻電纜工作特點(diǎn)之后,就不難從電纜結(jié)構(gòu)改進(jìn) 來解決上述三個(gè)問題。 1.電纜絕緣設(shè)計(jì):大多數(shù)情況選用一般電力電纜,如聚氯乙烯絕緣或交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜,由于電纜本身耐壓水平較高,很少發(fā)生電纜本體擊穿。為何電纜在工頻下能長期運(yùn)行而變頻下幾小時(shí)內(nèi)擊穿? 這決不是老化問題,基本上可歸結(jié)于高頻脈沖電壓的影響。一般采用聚氯乙烯絕緣并不理想,因?yàn)槠浣橘|(zhì)損耗偏大。交聯(lián)聚乙烯絕緣較為滿意,它兼有機(jī)、電、熱等優(yōu)良性能。 若適當(dāng)加厚,當(dāng)然更為可靠,這對變頻電纜更為有利。 2.電纜對稱性設(shè)計(jì) 變頻器與變頻電機(jī)之間的電纜均需采用對稱電纜結(jié)構(gòu),對稱電纜結(jié)構(gòu)有3芯和3+3芯兩種, 3+3芯電纜結(jié)構(gòu)是將三大一小四芯絕緣線芯中第四芯(中性線芯)分解為三個(gè)截面較小的絕緣線芯,把三大三小線芯對稱成纜,對于6/10kV變頻電機(jī)電纜,該電纜結(jié)構(gòu)與6/10kV普通電力電纜有所不同,普通電力電纜是將三根絕緣線芯采用銅帶屏蔽后成纜,而變頻電機(jī)電纜是由銅絲銅帶屏蔽后擠包分相護(hù)套,然后對稱成纜,對稱電纜結(jié)構(gòu)由于導(dǎo)線的互換性,有更好的電磁相容性,對抑制電磁干擾起到一定的作用,能抵消高次諧彼中的奇次頻率, 提高變頻電機(jī)電纜的抗干擾性,減少了整個(gè)系統(tǒng)中的電磁輻射。 3.屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.8/3kV及以下變頻電機(jī)電纜的屏蔽一般采用總屏蔽, 6/10kv變頻電機(jī)電纜屏蔽由分相屏蔽和總屏蔽構(gòu)成,分相屏蔽一般可采用銅帶屏蔽或銅絲銅帶組合屏蔽。總屏蔽結(jié)構(gòu)可采用銅絲銅帶組合屏蔽、銅絲編織屏蔽、銅帶屏蔽、銅絲編織銅帶屏蔽等,屏蔽層截面與主線芯截面按一定比例。此結(jié)構(gòu)的屏蔽電纜可抗電磁感應(yīng)、接地不良和電源線傳導(dǎo)干擾,減小電感,防止感應(yīng)電動勢過大。屏蔽層既起到抑制電磁波對外發(fā)射的作用,又可作為短路電流的通道,能起到中 性線芯的保護(hù)作用。 大家習(xí)慣采用銅線編織屏蔽,實(shí)際上這并不是好方法,材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效應(yīng)不是較理想。采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和工藝,形成了全封閉金屬層,只要厚度適當(dāng),可達(dá)到有效的屏蔽功能。而這種工藝及其所用的材料在光纜領(lǐng)域中已十分普遍,銅帶厚度不能太薄,以保證抑制電磁 波對外發(fā)射。 當(dāng)然對于移動型的變頻電纜必須采用編制屏蔽結(jié)構(gòu)。 4.屏蔽層接地措施: 屏蔽層接地良好是抑制電磁波對外發(fā)射的必要條件,銅線編織屏蔽的接地方式較容易解決,而縱包銅帶軋紋屏蔽需用夾具接地, 夾具與軋紋銅管的接觸面應(yīng)當(dāng)吻合,接地線由夾具尾端引出。 5.外護(hù)套 變頻電纜大多數(shù)敷設(shè)在室內(nèi),考慮到電纜在使用過程中經(jīng)常受到徑向或縱向外力作用,在電纜屏蔽層外增加鎧裝層,同時(shí)它也起到附加性總屏蔽作用,特別是鋼帶鎧裝和銅絲、銅帶屏蔽,是采用了兩種不同屏蔽材料,在電磁波屏蔽上起到一定的互補(bǔ)作用,屏蔽效果將更好。外護(hù)套選用高密度聚乙烯更為 合適。 三、電纜的主要制造工藝技求 在變頻電機(jī)電纜生產(chǎn)過程中,絕緣線芯擠包工序、成纜工序等是 關(guān)鍵的工序。 1.絕緣線芯擠包工序絕緣線芯的質(zhì)量將直接影響到電纜的電氣性能。在生產(chǎn)過程中,我們特別注重原材料的凈化,屏蔽與絕緣材料擠包緊密,控制絕緣偏心度和絕緣外徑的均勻*,這樣可減少界面效應(yīng),提高電纜電氣性能。為了提高電纜的質(zhì)量,我們選擇高電性能絕緣材料生產(chǎn),絕緣材料分:聚氯乙烯、交聯(lián) 聚乙烯、佛塑料、硅橡膠。成纜工序變頻電纜要求結(jié)構(gòu)對稱,成纜時(shí)必須保證絕緣線芯張力均勻,使成纜后的線芯長度盡量保持*,否則會引起結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致電容和電感的不 均勻性,影響電纜的電氣性能。
BPGGP、BPGGP2、BPGGPP2..BPGGP3、BPGVFP、BPGVFP2、BPGVFPP2、BPGVFP3 、BPYJVPP、BPVVPP、BPFFP、BPFFP2、BPFFPP2、BPFFP3、BPVVP、BPVVP2、BPVVPP2、BPVVP3、BPYJVP、BPYJVP2、BPYJVPP2、BPYJVP3 、ZR-BPGGP..ZR-BPGGP2、ZR-BPGGPP2、ZR-BPGGP3、ZR-BPGVFP、ZR-BPGVFP2、ZR-BPGVFPP2、ZR-BPGVFP3 、ZR-BPYJVPP、ZR-BPVVPP、ZR-BPFFP、ZR-BPFFP2、ZR-BPFFPP2、ZR-BPFFP3、ZR-BPVVP、ZR-BPVVP2、ZR-BPVVPP2、ZR-BPVVP3、ZR-BPYJVP、ZR-BPYJVP2、ZR-BPYJVPP2、ZR-BPYJVP3 ..NH-BPGGP、NH-BPGGP2、NH-BPGGPP2、NH-BPGGP3、NH-BPGVFP、NH-BPGVFP2、NH-BPGVFPP2、NH-BPGVFP3 、NH-BPYJVPP、NH-BPVVPP、NH-BPFFP、NH-BPFFP2、NH-BPFFPP2、NH-BPFFP3、NH-BPVVP、NH-BPVVP2、NH-BPVVPP2、 NH-BPVVP3、NH-BPYJVP、NH-BPYJVP2
交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的重要發(fā)展方向,其應(yīng)用領(lǐng)域也相應(yīng)地進(jìn)入了一個(gè)新的高潮,目前在磁懸浮列車、高速鐵路、石油采油的調(diào)速、超聲波驅(qū)油等領(lǐng)域也得到了大量的應(yīng)用。有資料表明我 國變頻器市場的增長速度每年都在10%以上。雖然變頻技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣,但對于許多工程技術(shù)人員來說變頻技術(shù)尚屬于一門新的技術(shù)。同時(shí),在此情況下也帶來了電機(jī)和變頻器之間電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和如何正確選用電力電纜等成為一個(gè)新的課題。鑒于這方面的原因,本文對變頻系統(tǒng)用電力電纜結(jié)構(gòu)、相關(guān)性能要求以及電纜的接線方式等方面作一介紹。供相關(guān)電纜制造和電氣設(shè)計(jì)技術(shù)人員作參考。 2國外典型變頻系統(tǒng)用電力電纜結(jié)構(gòu)介紹 2.1ABB公司認(rèn)可的電纜結(jié)構(gòu)及相關(guān)要求 2.1.1主電電纜為滿足工業(yè)環(huán)境的一般電磁輻射標(biāo)準(zhǔn),主電電纜必須是三芯或四芯屏蔽電纜。電纜屏蔽的有效性規(guī)則是,屏蔽層越緊密電磁輻射的水平就越低。可以基于屏蔽層的結(jié)構(gòu)或傳輸阻抗來評價(jià)它的有效性:屏蔽結(jié)構(gòu):電纜的屏蔽層采用銅絲纏繞在三芯或四芯相線的外面,帶有一個(gè)螺旋形銅帶,減小了屏蔽層孔的大小。屏蔽層傳輸阻抗:在100MHz范圍以內(nèi),傳輸阻抗必須等于或小于1Ω/m。 2.1.2電機(jī)電纜電機(jī)電纜屏蔽必須滿足上述主電電纜屏蔽的低要求。屏蔽結(jié)構(gòu):電纜的屏蔽層至少包括一個(gè)銅帶重疊的層和銅絲纏繞的層繞包在三芯或四芯相線的外面,也可選擇銅絲編織作為屏蔽層。 屏蔽層傳輸阻抗:在100MHz范圍以內(nèi),傳輸阻抗必須等于或小于100 mΩ/m。 2.2 PHILSHEATH牌變頻系統(tǒng)用電力電纜這種電纜是由ANIXTER公司和原BICC公司聯(lián)合研制開發(fā)的,在變頻系統(tǒng)應(yīng)用有著很多的業(yè)績。主要原因是這種電纜采用3根相線+3根接地線的對稱電纜結(jié)構(gòu),并在電纜的結(jié)構(gòu)元件中設(shè)計(jì)了一層縱包焊接波紋鋁護(hù)套作為屏蔽層,屏蔽層一是防止電磁干擾;二是具有極低的傳輸阻抗。 PHILSHEATH牌變頻系統(tǒng)用電力電纜的具體規(guī)范是:導(dǎo)體:絞制裸退火銅; 絕緣:XLPE;成纜:采用3根相線+3根接地線的對稱電纜結(jié)構(gòu)。鋁護(hù)套:采用連續(xù)密封縱包焊接的波紋鋁護(hù)套,加工完成的鋁護(hù)套必須 進(jìn)行壓力試驗(yàn);外護(hù):黑色的耐光照PVC。該電纜在變頻系統(tǒng)中使用具有以下優(yōu)點(diǎn):鋁護(hù)套提供了一個(gè)均勻*的電場,該電場能夠在電壓倍增之前增大了電機(jī)和傳動器之間的允許長度;高強(qiáng)度絕緣材料的使用,使得電纜能夠承受由于反射導(dǎo)致的巨大電壓峰值(2-3X);鋁護(hù)套起到一種有效的屏蔽作用,從而減小了相鄰電路間的串?dāng)_;鋁護(hù)套為一種低阻抗的路徑,可防止產(chǎn)生的高頻噪音擴(kuò)散到地面的電網(wǎng); 外護(hù)套還起到一個(gè)絕緣的作用,可避免由于多個(gè)接地 點(diǎn)導(dǎo)致的接地電流的循環(huán)。3 不同電力電纜結(jié)構(gòu)及EMC相關(guān)評價(jià) EMC是電磁兼容的簡稱。IEC對其的定義是"設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能工作正常且對環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁擾的能力"。EMC已成為產(chǎn)品認(rèn)證領(lǐng)域的新熱點(diǎn),它將成為電氣工程設(shè)計(jì)和研究人員在設(shè)計(jì)過程中必須考慮的主題。表1提供了屏蔽和不屏蔽,對稱芯線和不對稱芯線、平行芯線的各種電力電纜EMC評價(jià)。通過比較,3+3對稱芯線帶屏蔽的結(jié)構(gòu)性能,經(jīng)驗(yàn)也表明,采用對稱屏蔽電纜也可以減少傳動系統(tǒng)的電磁輻射,以及減小電動機(jī)的軸電流和由此引起的軸承磨損。表1的意義還在于,當(dāng)某種原因未能使用屏蔽電纜的時(shí)候,將如何以EMC的角度去選擇其它適用的電纜結(jié)構(gòu)。表1 電力電纜的EMC評價(jià) 普通電力電纜的纜芯為平行絞合結(jié)構(gòu),且大都呈非對稱形。有文章報(bào)導(dǎo)過,普通結(jié)構(gòu)的電力電纜在一些特殊場所使用會暴露出許多問題。對于變頻系統(tǒng)用電力電纜的纜芯結(jié)構(gòu)一般傾向于圖1(a)所示的三芯電纜和 圖1(b)所示的3+3結(jié)構(gòu)電纜,電纜纜芯呈對稱形、并均佩有屏蔽層。 4.2 電纜的導(dǎo)體常規(guī)變頻系統(tǒng)用電力電纜的導(dǎo)體同普通電力電纜相同,特殊場所有采用軟結(jié)構(gòu)導(dǎo)體的需求(也即R型導(dǎo)體)。 4.3電纜的屏蔽 設(shè)有屏蔽層的電纜能夠有效的抑制內(nèi)、外界的電磁干擾,決定屏蔽層的屏蔽效果好壞常用屏蔽抑制系數(shù)來表示,屏蔽抑制系數(shù)為零說明電纜的屏蔽效果。 變頻系統(tǒng)用電力電纜常采用的屏蔽方式有:銅絲編織屏蔽,銅帶繞包屏蔽,銅絲纏繞屏蔽,銅絲銅帶組合屏蔽,銅帶縱包屏蔽(分軋紋與不軋紋),鋁帶縱包屏蔽(分軋紋與不軋紋),鋼絲銅絲組合屏蔽??v包結(jié)構(gòu)的屏蔽效果要比繞包結(jié)構(gòu)的好。此外,也有采用鋁/塑復(fù)合帶進(jìn)行繞包或縱包作為屏蔽層,這種屏蔽層應(yīng)用到變頻系統(tǒng)用電力電纜的結(jié)構(gòu)上是否滿足抗電磁干擾的要求還值得商榷。選用何種屏蔽方式要依據(jù)電纜的使用場合而定。屏蔽層的截面一般根據(jù)使用要求 而定,通常屏蔽層的截面是相線截面的50%,也有要求和相線截面相等。 4.4電纜的絕緣 普通電力電纜用絕緣有PVC、XLPE、ERP、CSM、CR/PCP、NBR等材料,從材料的絕緣性能(體積電阻、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、介電強(qiáng)度、工作溫度等)和彎曲性能等方面來考慮,變頻系統(tǒng)用電力電纜的絕緣使用較 多的材料為XLPE和ERP。 4.5電纜的電壓等級目前變頻系統(tǒng)用電力電纜電壓等級均在6/10kV以下,市場用量較大的電壓等級為0.6/1kV。4.6電纜的護(hù)套 變頻系統(tǒng)用電力電纜的護(hù)套材料多為PVC、ERP、無鹵低煙阻燃聚烯烴。
變頻電纜與普通電纜區(qū)別 變頻裝置的節(jié)能效果十分明顯,在大功率電機(jī)中采用變頻調(diào)速電機(jī),整個(gè)發(fā)電機(jī)組可節(jié)電30%。并且使用變頻調(diào)速后,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動,使電機(jī)工作平穩(wěn),電機(jī)軸承磨損減小,延長了電機(jī)使用壽命和維護(hù)周期。因此,變頻調(diào)速技術(shù)在石油、冶金、發(fā)電、鐵路、礦山等工業(yè)方面得到了廣泛的使用。 1.電纜對稱性設(shè)計(jì) 對于1.8/3KW及以下變頻電機(jī)電纜,和對稱3+1芯和4芯電纜僅可用于主電源的輸入纜,但使用對稱結(jié)構(gòu)電纜。變頻器與變頻電機(jī)問電纜均需采用對稱電纜結(jié)構(gòu),對稱電纜結(jié)構(gòu)有3芯和3+3芯兩種, 3+3芯電纜結(jié)構(gòu)是將三大一小四芯絕緣線芯中第四芯(中性線芯)分解為三個(gè)截面較小的絕緣線芯,把三大三小線芯對稱成纜,對于6/10kV變頻電機(jī)電纜,該電纜結(jié)構(gòu)與6/10kV普通電力電纜有所不同,普通電力電纜是將三根絕緣線芯采用銅帶屏蔽后成纜,而變頻電機(jī)電纜是由銅絲銅帶屏蔽后擠包分相護(hù)套,然后對稱成纜,對稱電纜結(jié)構(gòu)由于導(dǎo)線的互換性,有更好的電磁相容性,對抑制電磁干擾起到一定的作用,能抵消高次諧彼中的奇次頻率,提高變頻電機(jī)電纜的抗干擾性,減少了整個(gè)系統(tǒng)中的電磁輻射。 2.屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.8/3kV及以下變頻電機(jī)電纜的屏蔽一般采用總屏蔽, 6/10kv變頻電機(jī)電纜屏蔽由分相屏蔽和總屏蔽構(gòu)成,分相屏蔽一般可采用銅帶屏蔽或銅絲銅帶組合屏蔽??偲帘谓Y(jié)構(gòu)可采用銅絲銅帶組合屏蔽、銅絲編織屏蔽、銅帶屏蔽、銅絲編織銅帶屏蔽等,屏蔽層截面與主線芯截面按一定比例。此結(jié)構(gòu)的屏蔽電纜可抗電磁感應(yīng)、接地不良和電源線傳導(dǎo)干擾,減小電感,防止感應(yīng)電動勢過大。屏蔽層既起到抑制電磁波對外發(fā)射的作用,又可作為短路電流的通道,能起到中性線芯的保護(hù)作用。6/10kV變頻電機(jī)電纜,考慮到電纜在使用過程中經(jīng)常受到徑向外力作用,在電纜屏蔽層外增加鍍鋅鋼帶鎧裝層(在屏蔽層和鋼帶鎧裝層之間加隔離套)。鋼帶鎧裝主要是作為電纜的徑向機(jī)械保護(hù)層,同時(shí)它也起到附加性總屏蔽作用,特別是鋼帶鎧裝和銅絲、銅帶屏蔽,是采用了兩種不同屏蔽材料,在電磁波屏蔽上起到一定的互補(bǔ)作用,屏蔽效果將更好。 3.電纜電氣性能設(shè)計(jì) 1.8/3kV及以下變頻電機(jī)電纜電氣性能均按GB/Tl2706, 2002標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。6/10kV變頻電機(jī)電纜在滿足GBT/l2706.2002標(biāo)準(zhǔn)外, 增加了電容和電感等電性能要求。根據(jù)變頻電機(jī)電纜的實(shí)際使用情況并參照GB/T 12706.2002和ABB日公司對電力傳動電纜的技術(shù)條件,確定了電纜的電氣性能參數(shù)。 4.電纜的主要制造工藝技求 在變頻電機(jī)電纜生產(chǎn)過程中,絕緣線芯擠包工序、成纜工序等是關(guān)鍵的工序。 絕緣線芯擠包工序絕緣線芯的質(zhì)量將直接影響到電纜的電氣性能。為了提高電纜的質(zhì)量,我們選擇高電性能絕緣材料生產(chǎn),例如1.8/3kv變頻電機(jī)電纜,采用10kV交聯(lián)絕緣材料,6/10kv變頻電機(jī)電纜采用35kv交聯(lián)絕緣材料,導(dǎo)體屏蔽、絕緣屏蔽和絕緣材料均采用了進(jìn)口材料。在生產(chǎn)過程中,我們特別注重原材料的凈化,屏蔽與絕緣材料擠包緊密,控制絕緣偏心度和絕緣外徑的均勻*,這樣可減少界面效應(yīng),提高電纜電氣性能。 成纜工序變頻電纜要求結(jié)構(gòu)對稱,成纜時(shí)必須保證絕緣線芯張力均勻,使成纜后的線芯長度盡量保持*,否則會引起結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致電容和電感的不均勻性,影響電纜的電氣性能。而且在具有退扭的成纜設(shè)備上完成。