ZR-BPYJVP特种阻变频电缆

ZR-BPYJVP特种阻变频电缆  

变频电缆，顾名思义为变频器电缆。是用来传输电能的，有着较高的电压等级。这就要求我们在设计变频电缆的结构时不单单要考虑外界环境对变频电缆的影响，由于其多数都敷设于室内，我们还要着重的考虑变频电缆对外界环境的影响。于是对于变频电缆的结构也就有了特殊的要求。虽然目前国内各大企业对变频电缆的结构说法不一，都相应的制定了自己的企业标准，但都比较倾向于对称

　　3+3的结构。相信在不久的将来就会得到统一。在此，笔者收集并总结了部分关于变频电缆对称3+3结构的资料，希望能对变频电缆的发展尽一份绵薄之力。

　　变频电缆目前选用了交联聚乙烯为绝缘材料，实际工作中承受的频率变化范围为

　　30~300HZ，变频电缆有着抵抗高次谐波、减小与外界环境相互干扰等优点，主要敷设的地点为室内，这使得变频电缆的运行与周围的供电或用电设备有了非常密切的关系，于是就需要有一种特殊的结构来解决这种复杂的相互关系。因此便产生了对称3+3的结构。下面将对其作具体的说明。

　　外部环境对变频电缆的影响及解决办法

　　外部环境对变频电缆的影响主要是变频器产生的高次谐波的影响。对于交—直—交型的变频器，由于采用了开关的切换技术，使其输出的不再是正弦波，而是可分解为正弦基波和高次谐波的阶梯波。以普通的3+1型电力电缆为例，完整的三项供电系统，当三项电流平衡时，其中性线芯的电流为零；当高次谐波产生时，经过电缆的多次反射，便会出现对此的波峰与波峰或波谷与波谷相叠加的机会，电缆越长叠加机会越多表现得也就越明显。加之电缆这个大的电容本身对高次谐波就有着放大的作用，对于3+1型电缆，高次谐波产生的电流分量在中性线芯内无相位差，这样一来电流将会叠加成原分量的数倍，中性线芯在高频脉冲下很快就会被击穿。为了解决这个问题，我们将3+1型的电缆中的1芯分成了三份，以对称的方式做成3+3结构,这样，三个中性线芯的相位一次滞后120°，形成了一个对称平衡的状态，使得电流不会型叠加，有效的减小了高次谐波对变频电缆的危害。此为变频电缆选择对称3+3结构的理由之一。

　　变频电缆对外界的干扰和解决办法

　　变频电缆主要是用来连接电源与变频器、变频器与用电设备的电缆。其敷设的空间相对较小，而电压等级有相对比较高（高可达8.7/15kv），在其运行过程中，会产生大量的电磁波，对周围的供电和用电系统都会产生强烈的干扰。这就要求变频电缆要有的屏蔽措施。所以对电压等级为3.6/6kv及以上的变频电缆都要求有分相屏蔽和统包屏蔽。采用多层屏蔽可以达到非常好的效果。然而，

　　若是屏蔽内的回路出现了偏心，电磁屏蔽的效果势必要 下降，这时屏蔽中产生的涡流损耗就会有所增加。对于偏心的电缆，设屏蔽衰减值为Ap 则有Ap=As+㏑∣1/Sp∣式中

　　As 为缆芯位于屏蔽中心时的衰减值Sp为偏心系数分析：在偏心的电缆中，Sp是用远大于1 的，于是㏑∣1/Sp∣就成了一个负值，这 样，我们就得到了一个结论：Ap﹤As  即：电缆在偏心的情况下金属屏蔽的效果有所下降。偏心是的，也就是说Ap都小于As，问题在于我们要设法使Ap﹣As的值到

　　小，以此来增强金属屏蔽的效果，从而减少变频电缆对外界的干扰。那么，如何才能大限度的减少偏心呢？  唯有对称。3+3结构的变频电缆是对称的。这种对称的结构加上相应的金属屏蔽，可以使电缆的屏蔽系数降低到0.7，甚至更小。这就有效的屏蔽了电磁波的外泄，使金属屏蔽得以的发挥作用。此为变频电缆选择对称3+3结构的理由之二。

　　变频电缆设计为对称 ZR-BPYJVP特种阻变频电缆  

　　3+3结构的其它理由a)对称3+3结构的变频电缆缆芯是互换的，这样便有了的电磁兼容性，对抑制干 扰起到的作用，并且能低效高次谐波中的奇次谐波，提高了电缆的抗干扰性。b)采用对称3+3结构的变频电缆可以有效的防止高频轴电流的产生。

　　实际应用问题

　　电缆的结构设计的好坏与实际的操作和应用的合理与否有着密切联系，这两者相辅相成。我们所设计的变频电缆为3+3对称结构，而电缆真正起作用是在敷设以后。也就是说，敷设以后是否为对称结构，这才是变频电缆应用的关键。其影响因素具体有以下两点：a)生产中。尤其是在成缆这一环节为关键。成缆后的结构是否对称直接影响到敷设 后的运行。这要求技术人员的合理设计和操作人员成熟的技术水平，以及生产设备的性能稳定。这几项是缺一不可的，也是变频电缆3+3对称结构是否能成功运用 的必要条件。b)敷设。这一点是我们要着重考虑的。变频电缆多数敷设在室内，不需要铠装，敷设 的空间也不是很大。空间小必然会造成多弯曲，于是对称的电缆会因为多次的弯曲而导致不对称。前面我们已经讨论了对称结构对于变频电缆的重要性，那这个问题就很严重了。如何地解决呢？据实际的电缆工程资料显示，如此敷设的变频电缆的电压等级几乎都在1.8/3kv以下，而这个电压等级的变频电缆是不需要分相屏蔽的，这样的话我们可以采用工业用胶在其成缆时将线芯粘住，以固定其结构。据了解，已经有很对称型的通信电缆用这种方法来解决类似的问题。

　　结论

　　变频电缆采用对称3+3的结构可以有效的降低与外界的相互干扰，在实际的应用中更有价值，更有竞争力。我公司已经运用此结构生产变频电缆数年，并得到了广大用户的一致好评。在国内看来，虽然技术还不是很成熟，一些问题还有待于解决，（例如，现如今的3+3型变频电缆的3个小芯的截面积有些过小）但这已经阻挡不了其发展的潮流，相信在不久的将来都会解决。3+3型对称变频电缆也将会以低干扰、抗高次谐波的优点受到更多用户的欢迎.

　　近二十年来变频调速电机在国内外有很大的发展，年增长率略超过10% ，而直流传动年增长率为3-4% 。变频电机具有较多的优点，如设备投资费用少，结构简单，体积小，成本低，节能，调速范围大，具有恒功率、恒转速的特性，使用方便，容量大等等。因此当前在冶金、矿山、铁路等工业方面广泛地使用，近在家用电器同样也大量应用。变频调速技术关系到变频电机、变频电源和连接电缆，这段电缆长度并不很长，截面也不很大，绝缘性能属于电力电缆范畴，因为实际的工作频率为30～300 Hz ，常简称为变频电缆，当前常选用交联聚乙烯为绝缘材料。大概三十年前，电缆研究所开发和生产过中频电缆，这也可称得上是目前变频电缆的前身，其工作频率为100～400 Hz ，提供电源的设备是由直流电机驱动的中频发电机组，改变直流电机转速来调节发电机的输出频率，中频电压的波形能维持形状规则的正弦波，当时电缆的设计思路是降低线路阻抗和集肤效应，采取同轴电缆和扩大内导体直径，电缆在冶金工业上应用效果十分良好。目前的变频电源是通过可控硅元件调频，较大程度上改变了波形特性，从而对电机和电缆带来了新问题。

　　一、变频线缆的工作特点

　　1.脉冲电压对绝缘的影响 ZR-BPYJVP特种阻变频电缆  

　　变频电源的频率调节范围较宽，不论频率高低，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高，若电缆绝缘系数不高，可能被击穿。石油开采用3000多米长的潜油泵电缆，在工频下能长期正常运行，可是在变频条件下，电缆才投入运行数小时即发生击穿，说明脉冲过电压的危害性，所以预防是必要的。由于交联绝缘电力电缆的耐压水平较高，电缆长度一般在300米以内，多年来的运行未发生击穿事件，尽管如此，绝缘厚度及工艺应加以重视，实心绝缘是可靠的，绕包绝缘是不适合的。

　　2.电缆本体对外发射电磁波

　　一般变频家用电器为单相供电，长度很短，功率也较小，设计时已将变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内，抑制了电磁波对外发射。但是在工业领域内，电机功率较大，连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长，在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体，对于周围邻近地区的通信工具（如无绳电话）或调幅接受器（如收音机调幅波段）将产生干扰，有时情况也比较严重，称之为电磁波的环境污染，国外早已对这种电缆提出要求，国内也很重视，目前各电缆厂制订了企业标准，今后将会统一制订行业标准。

　　3.中性线电流的叠加

　　完整的三相正弦供电系统，当三相电流平衡时，其中性线的电流为零，若出现三次谐波，则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差， 所以直接叠加成分量得三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机，而且处于三相功率分布平衡状态，则中性线电流更大，中性线截面应不小于相截面。

　　二、变频线缆的结构及附加试验讨论

　　了解变频电缆工作特点之后，就不难从电缆结构改进来解决上述三个问题。

　　1.绝缘的电气击穿问题

　　变频电机大量应用后，重庆线缆大多数情况选用一般电力电缆，如聚氯乙烯绝缘、护套电缆或交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，由于电缆本身耐压水平较高，很少发生电缆本体击穿。这与上述深井油泵电缆击穿事故显然不同，深井油泵电缆采用聚酰亚胺/聚全氟乙丙烯复合薄膜绕包烧结和乙丙橡胶双层绝缘，从厚度和绝缘密实来看并不理想，油泵电缆长度超过3千米，油井的工作环境严酷，电缆处在高温、高压、含油和含水的条件中工作，其绝缘性能比较脆弱，当运行过程中受到多种恶劣因素的侵蚀后发生电、热因子交错作用而导致绝缘击穿。为何电缆在工频下能长期运行而变频下几小时内击穿? 这决不是老化问题，本上可归结于高频脉冲电压的影响。一般陆用情况下，采用聚氯乙烯绝缘并不理想，因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满意，它兼有机、电、热等优良性能。电缆绝缘厚度可采用1kV 电压等级的规定，若适当加厚，当然更为可靠，这对变频电缆更为有利。

　　2.高频电磁波对环境污染问题

　　虽然目前没有国家规范规定电缆发射电磁波造成环境污染的考核指标，但抑制对外高频干扰是做到的。对于四芯低压电缆，首先是改善绝缘线芯的排列，假如电缆的四个芯直接成缆，是不对称结构，如果将第四芯分解为三个截面较小的绝缘芯，把三大三小线芯对称成缆,二种情况相比较，对称型比较有利。第二应认为更重要的是加强总屏蔽结构。制造者习惯采用铜线编织屏蔽，实际上这并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应不是理想。采用铜带搭盖纵包并轧纹是较为先进的结构和工艺，形成了全封闭金属层，只要厚度适当，可达到有效的屏蔽功能。而这种工艺及其所用的材料在光缆领域中已十分普遍，铜带厚度不能太薄，以保证抑制电磁波对外发射。

　　3.屏蔽层接地措施

　　屏蔽层接地良好是抑制电磁波对外发射的必要条件，铜线编织屏蔽的接地方式较容易解决，而纵包铜带轧纹屏蔽需用夹具接地，夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合，接地线由夹具尾端引出。

　　4.外护套

　　这种电缆大多数敷设在室内，一般不需铠装，虽然不完全排除用聚氯乙烯护套，但选用高密度聚乙烯更为合适。 ZR-BPYJVP特种阻变频电缆  

　　5.电缆的附加试验一般低压电缆不需要进行脉冲电压试验，如IEC 60502 标准

　　仅对3.6/6 kV 及以上的电缆才规定进行脉冲电压试验。变频电机的连接电缆情

　　况略有不同，需要承受高频脉冲电压。高频波振幅可达1200～1900 V ，振铃频率约 100～2000 kHz ，对电缆进行脉冲电压试验（型式试验）是体现电缆绝缘

　　水平。试验可参考IEC 60502 标准，即施加正负各十次脉冲电压试验，试验电

　　压可考虑40 kV ，但需要进一步验证，是否必要工厂也可自行决定。  

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