电力电缆选型分析

　电力电缆的分类

　　电力电缆按其绝缘层的结构不同可以分为油浸绝缘统包电缆、铅包电缆、自容式充油电缆、橡皮绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等几种类型;根据额定电压不同又可分为低压电缆和高压电缆;根据用途不同又可分为：高压电力电缆、控制电缆、架空绝缘电缆、矿用电缆，分支电缆等。以下对不同的电缆绝缘层结构的电缆进行介绍。

　　(1)油浸纸绝缘统包电缆该类电缆是将电缆线芯先分相包缠上油浸绝缘纸，在线芯之间的空隙内填充油浸麻绳或纸带，然后再用油浸绝缘纸将几个线芯统包起来。统包纸不但满足了线芯与外防护层的绝缘要求，而且还起到缠紧各个线芯的作用。电缆线芯统包后，外部再包上防腐蚀和防外力损伤的护套层。

　　(2)分相铅包电缆该类电缆又称为单芯电缆。在线芯的外部包缠有两层半导体纸，用以消除线芯表面平整而引起的电场畸变。半导体层外部包缠绝缘纸，绝缘纸外部缠一层半导体纸，然后包上铅包护套和防腐层。

　　(3)自容式充油电缆该类电缆在导线芯的中心留有一个油道，油道与外部的供油箱相连接。当电缆温度升高时，内部的浸渍剂受热胀，多余的浸渍剂通过油道流到供油箱内;当电缆温度下降时，浸渍剂收缩，供油箱内的油回流到电缆芯油道，保持电缆线芯内部始终无间隙，不会发生游离现象使绝缘层遭到破坏，同时也避免了电缆温度上升发生热膨胀时使内部压力增大，损伤绝缘层和外护套。

　　(4)橡皮电缆该类电缆是在导线线芯外挤压一层橡皮作为绝缘层，用麻作填料，在线芯外部包缠橡胶布带或玻璃纤维带以防止线芯松散。再挤压一层铅包层，最外层包上防腐用的钢带作为外护套。橡皮电缆也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作为密封层。

　　(5)聚氯乙烯电缆该类电缆构造与油浸绝缘纸电缆基本相同，它的绝缘层是采用聚氯乙烯材料，此种电缆的外护套有三种形式：无铠装、内钢带或内钢丝铠装、裸钢丝铠装。聚氯乙烯电缆具有良好的电气性能，且化学性能稳定，安装维护方便。

　　(6)交联聚乙烯电缆该类电缆的结构与聚乙烯电缆基本相同，它是在电缆线芯上先挤包一层lmm厚的半导体交联聚乙烯，在绝缘层外面也要包一层半导体丁基橡胶或挤包一层半导体层，半导体层外再包一层0.11mm厚的钢带。成缆时线间的空隙也用填料填充使其成圆形，再缠内衬层将三芯固定，最后再挤压外护套进行铠装。

　　交联聚乙烯电缆耐热性能和绝缘性能好，载流量大，但其价格较高。

　　电缆选型注意事项

　　近年来随着经济的发展，大城市交通问题日趋严重。为了缓解交通压力，很多城市先后投入大量资金，进行地铁建设。相应的地铁系统中牵引机车进行供电的1500V及低于1500V的低压直流电力电缆的选选型是否恰当，直接关系到城市供电系统设计的合理性。我国目前建成或者在设计中的地铁、轻轨，均处于人员密集场所。供电电缆的绝缘层、外护套通常含有卤族元素，一旦发生火灾，产生的有毒气体将对人体产生危害，而燃烧时产生的浓烟，常常会延误人员的疏散。因此在设计选型时，除了电气性能满足外，应充分考虑电缆的绝缘层、外护套、阻陛能等。

　　(1)绝缘层选择电缆的绝缘层应满足阻燃、低烟等要求。为降低火灾的蔓延，选择绝缘层为无卤元素材料中添加有抑制火焰添加剂的混合物的电缆。使用不含卤元素的材料(如交联聚乙烯、聚乙烯)作为绝缘材料可以彻底杜绝有毒、腐蚀气体的产生。添加抑燃混合物[AL(OH3)]可以降低火焰蔓延性。因此我国建成的地铁，均采用交联聚乙烯绝缘。

　　(2)外护套选择为了防止昆虫及啮齿目动物的危害，电缆必须加设外护套。电缆外护套的材料选择会影响电缆的燃烧性能。经过低烟物卤产品和低卤产品的比较可知，低烟无卤产品的卤酸含量和透光率均优于低卤产品，而电缆在燃烧时卤酸含量过高，危害极大。故在地铁这种人员密集的场所，应优先采用低烟无卤外护套材料。且低烟无卤电缆产品基本实现了国产化，其性价比优于其他同类产品。

　　(3)防护层选择为了防止施工时损伤电缆以及鼠害等，地铁系统的1500V直流电力电缆应采取预防措施(如设铠装层)。而为了避免产生而外损耗，铠装层应选用非磁性材料，如铜带或者不锈钢带。地铁车辆一般位于地下，电缆敷设与地下电缆沟中，可能长期被水浸泡。因此要考虑电缆的径向防水性能。一般增加一层内防护层作为径向防水的防水层。对于潮湿多雨地区，如广州，隧道内长期潮湿的环境会使水浸入绝缘层，引起绝缘老化，造成故障。因此在潮湿多雨地区，1500V直流电力电缆应具有径向防水性能。

　　(4)最高允许温度GB50217—1994电力工程电缆设计规范》规定：电压等级低于或等于10kV的交联聚乙烯绝缘电缆，在额定负荷时，导体长期允许工作温度不超过90℃。地铁每小时的负荷是不均匀的，在每天上下班时列车对数多，其他时间较少。工程设计中，将每日列车对数最多的那个小时(如早上7点～8点)称为“高峰小时”。此时列车对数最多，且列车处于满载甚至超载工况。设计时，一般取高峰小时时导体最高允许工作温度不超过90℃;且短路时(最大短路持续时间5s)导体最高温度不超过250℃。

　　电缆选型实例

　　目前，我国建成的1500V直流供电地铁有广州地铁1号和2号线和上海明珠线等。广州地铁1号线1500V直流电力电缆采用德国西门子公司的N2XIX400 0.6/lkV电力电缆，是单芯铜电缆。电缆绝缘采用交联聚乙烯材料;防护层采用无卤脱硫橡胶材料;护套是乙烯醋酸(EVA)化合物。 

　　广州地铁2号线1500V直流电力电缆采用的是国内产品，也是单芯铜电缆。正负极绝缘层均采用交联聚乙烯材料，防护层由两层阻燃带内包铜带构成;护套采用无卤材料，对于防紫外线电缆采用低卤阻燃护套，阻燃性能满足低烟、低卤、A类成束垂直燃烧试验。在低洼潮湿处电缆有聚烯烃高阻燃防水内护套。

　　上海明珠线采用沈阳电缆厂专门设计的单芯铜电缆。电缆绝缘是交联聚乙烯材料。防护层重叠绕包一层铜带作为防鼠铠装防护层。采用低卤防紫外线阻燃护套，阻燃性能满足低烟、低卤、C类成束垂直燃烧试验。所有电缆均有径向防水层。