電力電纜產(chǎn)品的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)及絞合方式

電力電纜導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)除了導(dǎo)線用材料的品種與材質(zhì)外，主要指其截面的大小和組成、形狀等。電線電纜的絕大多數(shù)產(chǎn)品采用圓形導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，因為在長條狀產(chǎn)品中圓形截面是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、在相等截面時周長短(可以省料)的幾何形狀;所以圓形導(dǎo)線是線纜產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)。
一、 導(dǎo)線的基本結(jié)構(gòu)——圓形 
1、單圓線 主要的品種有銅單線、鋁單線及銅鋁合金線，以導(dǎo)線直徑為結(jié)構(gòu)參數(shù)，范圍從0.01mm至3.00mm。圓單線除一部分直接作產(chǎn)品使用外，絕大部分是將單線絞制成多根絞線而使用的半成品。 除單一材質(zhì)的圓單線外還有復(fù)合型圓單線。

常用的有雙金屬圓單線，如鋁包鋼線(鋁導(dǎo)電率高，鋼線抗拉力強(qiáng))、銅包鋁線(銅導(dǎo)電率高，鋁輕)和鍍層單線，如鍍錫銅線，鍍鎳銅線。 

2、圓絞線 電線電纜是大長度的產(chǎn)品，在生產(chǎn)、安裝和使用中要經(jīng)受多次的卷繞和拉開，較大截面的導(dǎo)線如果不采用將小直徑的單線絞制成一定截面的絞線，產(chǎn)品將無法制造和使用。不同的使用狀況和條件要求電線電纜具有不同的柔軟度——即可彎曲或可扭曲性能。 
3、圓絞線的派生結(jié)構(gòu) 
(1)緊壓型圓絞線 在導(dǎo)線絞合過程中，采用緊壓輪等方式將絞線進(jìn)行緊壓，使導(dǎo)體在截面中占積率達(dá)到90%左右。一是將導(dǎo)線表面的凸出形狀壓平些，有利于中高壓交聯(lián)聚乙烯電纜擠包很薄的(0.5-1mm)，內(nèi)半導(dǎo)體層(均勻電場用)時，不易刺破。二是使單線間空隙減小。 
(2)設(shè)有內(nèi)空槽的圓絞線 內(nèi)槽直徑一般為14—18mm，有二種產(chǎn)品需要，即充油電纜作為油流動的油槽，大電流電纜作為通氣體或液體進(jìn)行內(nèi)冷卻的通道(可以增大通電容量)。充油電纜的導(dǎo)線一般采用Z行或弓形單線絞制成環(huán)狀的截面，也可將圓單線絞成螺旋管外而成。作為內(nèi)冷型強(qiáng)迫冷卻的內(nèi)孔槽則采用密封的金屬管。 
(3)扇形導(dǎo)線 是中低壓3—4芯油紙絕緣電力電纜(1-10kv)采用的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，是為了使紙包絕緣后絕緣線芯成為3根120°的形狀，在成纜時絞成圓形(四芯電纜為三根100°，中性線60°的扇形)，以大量節(jié)約外層材料。線已很少使用。 
二、其他形狀的導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 
1、扁平型線材和板材 將導(dǎo)體制成寬度比厚度大很多倍的扁平形狀的長條狀產(chǎn)品稱為扁線或板材。扁線主要用于漆包線、繞包線，以適應(yīng)中型、大型乃至特大型電機(jī)、變壓器嵌線提高槽滿率的需要。而板材除了開關(guān)柜中使用外，主要作為發(fā)電廠、變電站以及大型制造車間中供應(yīng)大電流的匯流排(又稱母線)使用。
2、同軸電纜的導(dǎo)線結(jié)構(gòu) 作為信息傳輸用的同軸電纜以“一對”為一個工作回路，其內(nèi)導(dǎo)線均為圓單線，而外導(dǎo)體必須呈同心圓的外圓似的包圍在外面，內(nèi)、外導(dǎo)體要保持同心圓必須依靠支撐，因此外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)必然與支撐結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。如外導(dǎo)體采用較硬的銅帶縱包成圓管狀，并縱向軋成螺紋以利于彎曲，則支撐可采用嵌片式絕緣支撐，如支撐采用實芯或像藕狀的中孔或泡沫塑料絕緣，則外導(dǎo)體可采用銅絲繞包、編織等結(jié)構(gòu)。
3、異型導(dǎo)體 即橫截面采用一些特殊形狀的導(dǎo)體，一般是作為電機(jī)、開關(guān)中作為導(dǎo)體元件用的，如電機(jī)中的換向器材料、開關(guān)中的閘刀刀頭元件等。但接觸網(wǎng)導(dǎo)線中除了采用較粗的圓銅桿作導(dǎo)線外，也有制成葫蘆型、雙溝型等形狀的產(chǎn)品。 
4、 非金屬導(dǎo)體 如光纜中的光纖，汽車點火線和音響耳機(jī)線等用的導(dǎo)電塑料導(dǎo)線或?qū)щ娛康募喰緦?dǎo)線等。 
三、 圓絞線的絞合方式 
由多根相同直徑的圓單線絞合成各種截面的圓絞線通常采用下列三種絞合方式：正規(guī)絞合、非正規(guī)絞合(束絞)和復(fù)合絞合(復(fù)絞)。
　　 
1、正規(guī)絞合 正規(guī)絞合的圓絞線有幾個特征：

①單線直徑相同

②中心層為1根單線、層為6根，以后每層增加6根。

③每一根單線的絞合方向相反，但規(guī)定外層必須是右向(Z向)，目的是有利于兩段導(dǎo)線相連接。

所以正規(guī)絞合的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，利于彎、扭、絞合外徑小、外形圓整，切斷絞線時、單線不會外彈松股。

因此被電力系統(tǒng)用電線電纜廣泛采用，即表1中的Ⅰ、Ⅱ種導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。 
　　 
2、束絞 對于要求柔軟性優(yōu)良的電線電纜用導(dǎo)線必須采用表1中Ⅲ—Ⅴ類導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

特征是：導(dǎo)線根數(shù)多(多達(dá)200根以上)、單線直徑絲(細(xì)達(dá)0.05mm左右)，而且必須采用束絞和復(fù)絞的絞合結(jié)構(gòu)。 
束合絞合(束絞)的方法是將幾十根細(xì)單線不分層通過一個小圓環(huán)束合在一起，然后朝同一方向扭絞(類似于棉紗的并線后扭絞)，通過并線模成形。

束絞的導(dǎo)線外徑不是很嚴(yán)格的，外形也只能近似圓形，但由于單線間相對松動、單線細(xì)，因此更為柔軟，在擠或包制絕緣時基本上能控制產(chǎn)品的外形為圓形。 
　　 
3、復(fù)絞 對于要求產(chǎn)品特別柔軟而導(dǎo)線截面又較大時則必須采用復(fù)絞，如導(dǎo)線截面為185mm2的礦用電纜。

四、絞線的技術(shù)參數(shù) 
絞線工藝中必須控制幾個重要的工藝參數(shù)，實際上就是絞線結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計時必須做出規(guī)定并由工藝文件執(zhí)行。

主要技術(shù)參數(shù)有：節(jié)徑比、絞入率、絞向。 
　　 
1、節(jié)徑比 絞線是外層單線以螺旋形方向絞到內(nèi)層外表面上去的(見圖2)，如將其中任何一根單線展開，就可看到單線的螺旋上升角α(稱為絞入角);單線沿內(nèi)層導(dǎo)線繞一周的長度L;圖中的π D’表示以該層單線中心線為準(zhǔn)的圓周長度，D’為圓周的中心直徑;h是絞合時單線繞一周時沿中心線方向前進(jìn)的距離，稱為絞合節(jié)距。　　 

將這一層單線的絞合節(jié)距除以絞線直徑的比值稱為“節(jié)徑比m”，是導(dǎo)線絞合中主要的工藝參數(shù)，有可比性。 
理論上，計算節(jié)徑比應(yīng)以該層單線的中心線直徑D’為準(zhǔn)(稱為理論節(jié)距比);但為了實用方便，則可按該層絞線的實測外徑D計算(稱為實用節(jié)徑比)。

實用節(jié)徑比的計算式如下： (h、D的單位為mm) 
節(jié)徑比大，即絞入角大，反映了絞合程度小，反之則絞合程度大。節(jié)徑比小的導(dǎo)線，絞合較緊，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，導(dǎo)線柔軟、彎曲性好，但生產(chǎn)速度慢。因此，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，對于導(dǎo)線的絞合節(jié)徑比，都有一個規(guī)定的范圍。 
2、絞入率 在絞線的一個節(jié)距長度上，單線展開長度與絞線節(jié)距之比，稱為絞入系數(shù)，以百分率表示稱為絞入率。 
絞入率主要用于生產(chǎn)組織和材料用量計算。 
3、填充系數(shù) 導(dǎo)線中所以單線截面之和與導(dǎo)線輪廓截面積之比稱為填充系數(shù)η，數(shù)值總小于1。則(1-η)表示導(dǎo)線截面中的空隙比例。

導(dǎo)線緊壓后，單線特別是外層的單線變形較嚴(yán)重，但導(dǎo)線表面圓形程度更好。緊壓導(dǎo)線與未緊壓相比時顯得稍硬。 
4、絞向單線絞合時只有兩種絞合方向，即左絞方向(s向)和右絞方向(z向)。正規(guī)絞合結(jié)構(gòu)中規(guī)定相鄰兩層單線必須采用不同的絞向;即層為左向，則第二層為右向，交換絞向的目的是為了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，斷開導(dǎo)線時不會發(fā)生散開。