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单芯电缆为什么要选用非磁性铠装

浏览次数: 日期:2018-03-12
许多地方都提到钢带铠装的单芯电缆不能用于交流线路和频繁启停的直流线路中,为什么呢?根据电磁转换原理,当钢带铠装单芯电缆的导体通上交变电流时(频繁启停相当于交变电流),铠装用钢带具有有有有良好的导磁性能,会在钢带中形成涡流电流(类似中频炉的原理),使钢带发热,在很短的时间内产生较高的温度,导致电缆绝缘层融化或加快老化,绝缘性能受到破坏,从而造成电缆击穿。如果钢带的某端没有良好接地,由于钢带的每一圈之间并不能保证良好接触及钢带本身的电阻特性,导体和钢带可能会形成“电流互感器”,在某些范围内会产生较高的电势,产生危险。根据能量守恒定律,钢带发热要消耗电能,会使电缆上的压降加大,进而使用电设备不能正常启动,甚至损坏。由于有有有有些地区必须使用铠装电缆,才能有有有有效解决环境中的问题,如鼠虫害等。如何处理呢?可以采用钢丝铠装电缆、铝带铠装电缆、不锈钢铠装电缆或直接采用铠装多芯(单条)电缆。
在交流线路中采用钢带铠装电缆,至少会缩短电缆的使用寿命。采用钢带铠装单芯电缆的原因是:由于采购员对设计图纸上电缆型号规格的理解错误,并主观更改了型号规格。当钢带铠装单芯电缆在长度短,通过的实际电流比电缆本身的最大载流量小得多时,电缆寿命在打折扣;当长度较长时或电流接近电缆的最大载流量量,故障立刻表现。处理办法采购时,提供设计方案中一样写法的型号规格即可。在交流线路及频繁启停的直流线路中,不采用钢带铠装单芯电缆,不将非磁性铠装单芯电缆单独敷设在磁性管道中。单根导体周围如果有闭合的铁磁材料,流过交流电时的交变磁场会在铁磁材料中产生涡流问题。多芯电缆由于流入流出电流相等(正常运行时),没有电磁感应问题。涡流问题会造成保护装置灵敏度下降、电缆发热、线损增大、寿命缩短,严重时有可能引发火灾。如果需要单芯铠装电缆用于交流系统,可以采用不锈钢、铜、铝合金等非铁磁材料铠装或采取了防止涡流措施的钢带。同样道理,应避免单芯线缆单独穿钢管以及使用闭合的铁磁材料电缆夹具等。单芯钢带铠装电力电缆在使用上存在着很大的局限性,在结构上也不合理,具体分析如下。
  由《电磁场》可知,当钢带铠装单芯电缆正常运行时,导体上会通过很大的交变电流(频繁启停的直流电缆线路也相当于是通过交变电流),这样在电缆周围会产生很大的交变电磁场,而铠装用钢带具有良好的导磁性能,在运行中,钢带和导体类似于电流互感器的主副线圈,当有交变的电磁场穿过钢带时,就会感应出交变电流,而钢带本身具有比较大的电阻,引起自身发热,从而在钢带中形成涡流损耗和磁滞损耗,于是在很短的时间内,钢带就会产生较高的温度,再加上导体在正常运行时产生的热量,如果热量无法及时散发出去(如埋地敷设等),就会导致电缆绝缘层融化或加速老化,破坏电缆的绝缘性能,从而造成电缆击穿或提前报废。
  目前,国内有不少企业对单芯电缆铠装采用钢丝铠装加铜丝隔离结构,其实这种“隔磁”结构也是不合理的,隔磁结构的目的是要增大磁路的磁阻,减小钢丝中的磁感应强度,从而减小钢丝损耗,可是在实际运行当中,铜丝只能引起磁力线的畸变,而不会中断磁力线,也就是说并不能达到增大磁阻的目的,具体分析详见上海电缆研究所资深专家马国栋教授所著论文《单芯钢丝铠装电力电缆铠装结构的探讨》及著作《电线电缆载流量》。在《电线电缆载流量》一书中马国栋教授通过大量试验证明单芯电缆采用钢丝铠装加铜丝隔离结构会降低电缆的载流量(注:水低敷设电缆不在讨论之列),但是由于钢丝铠装电缆能够承受很大的拉应力,目前应用仍然很广泛。
  因此,对于单芯电缆,我们不能够使用磁性材料铠装,而应该考虑采用非磁性材料代替,如铜合金丝(带)、不锈钢丝(带)、铝合金丝(带)等等。对此,销售部门在与客户接洽过程当中,如果遇到客户对单芯电缆要求采用钢带铠装结构时,应尽量向客户阐明单芯电缆为什么不能采用钢带铠装的原因,并优先推荐使用非磁性材料铠装电缆。
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