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。
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