电线电缆基础知识 全

一、 裸电线与裸导品

（一）仅有导体而无任何绝缘层的线缆产品称为“裸电线与裸导品”。为了保证电流沿导线方向流动与电气安全，在安装时必须设置与线路电压相适应的外部绝缘，如空间间隔、绝缘子支撑等。因此本类产品本身不标明“使用电压”。

本类产品的技术学科是对具有高导电、高强度、高耐热、耐腐蚀、耐磨耗等特性的导电金属材料进行研究开发，以及以有色金属压力加工（热轧、冷拉拔、绞合等）工艺技术与装备，导电合金

的配制，高纯度有色金属的冶炼、改性等研究和工艺技术开发等。 （二）按结构与用途的不同，分为四小类 1，裸单线

指的是不同材料和尺寸的有色金属单线，可分为圆单线（铜、铝及其合金），扁线（铜、铝及其合金），有金属镀层（锡、银、镍）的单线和双金属线（铝包钢、铜包铝、铜包钢）等。

此类产品大部分作为供给下一道制作电线电缆产品作为材料使用。

2，裸绞线

这是本大类产品中的主导产品，由于总是架设在电杆上，习惯上称为架空导线。架空导线本身不分电压等级，即从低压、中压、高压乃至超高压原则上都可以用同一系列的导线。但330——500kv级，对导线外径大小及表面的光洁度有特殊要求，以减少导线表面电晕（即电场使周围局部空气电游离，会增大线路损耗）。

架空导线结构虽然简单，但其作用却极为重要。在电力网络中，其线路长度占了总量的90％以上，特别是110kv——500kv高压输、配电线路中更是占了绝大多数。

裸绞线从结构组成上可以分为三种。一种是以单一金属材料的单线绞制而成，如铝绞线、铜绞线、铝合金绞线等；另一种是以钢绞线为芯线以增加承拉强度，外

面绞上一层或几层铝线或铝合金线的钢芯铝绞线；第三种是以双金属单线绞制而成的绞线，如铝包钢绞线。

钢芯铝绞线是使用最广泛的品种，由于有了钢芯承受悬挂在电杆上的拉力，可以增大电杆间距以减少投资（特别是高压线路）并延长导线寿命、增强安全性。

敷设线路周围如有腐蚀气体（如海边的盐雾、化工厂地区），则应采用涂有防腐涂料的防腐型钢芯铝绞线。

架空、导线新品发展的趋向是：①在不增加导线自重的前提下增加抗拉能力和耐振动性，如高强度铝合金绞线，自阻尼（防振动）导线等；②提高导线长期工作温度或导电率以增大传输容量，如倍容量导线等；③在寒冷地区防止导线表面结冰的防冰雪导线等。

3，软接线与编织线

这是一类特殊用途的产品、品种不少但用量较少；如电动机械的电刷线、蓄电池的并联线、天线、接地线和屏蔽网套等。此类产品是采用细铜单线经束绞、复绞而成；蓄电池并联线一般制成扁形（俗称辫子线）；屏蔽网套系编制而成，套在要求屏蔽的电线外。

4，型线与型材

产品的横截面形状各异，不是圆形的称为型线；而不是以较大长度使用的产品称为型材。按其用途可分为三种：

①作为大电流母线（又称汇流排）用的铜、铝排材。大多是扁平状的，也有制成空心矩形和半弓子形的。用于电厂、变电站传输大容量流用；以及开关柜中。近年来又发展了带有绝缘层的绝缘母线。

②接触网用导线 此类导线用于电气化铁道，城市

电车、隧道内电机车（如地铁、矿山地下坑道车）等用的架空导线。由于城市轨道交通线路和电气化铁道的大规模发展，使用接触网导线（俗称电车线，现简称为接触线）的用量成倍增加。

对接触线的技术要求除了导电性能好和有足够的抗拉强度和良好的耐气候腐蚀性外，优良的抗耐磨性也很重要，与使用寿命直接相关。

③异形排材 主要用于各类电机中换向器元件，以及各种开关、闸刀的刀头电极。截面形状有梯形、单峰形，双峰形，材质为铜或铜合金。

二、 电力电缆

（一） 能长期、安全可靠地传输大容量电能的绝缘电源称为“电力电缆”。

电力电缆是导体外包有优质绝缘材料，并有各种保护层的电缆。它的主要功能与架空导线一样，在电力系统中传输和分配大容量的电能用。与架空线的区别是电力电缆可在各种环境下敷设，安全隐蔽、不受外界气候变化的干扰；以及可以较少维护，经久耐用（一般要求40年以上）。但电力电缆的结构比较复杂，制造工序多，产品价格要比架空导线高出几十倍；因此一般应用于不适应采用架空线路的场合，如城市中输配电线路和工矿企业的动力引入与厂区的主干电力线路中；以及跨越江河铁路站场，贯穿地下隧道等。实际上电力线路是架空导线与电力电缆共同组成的，架空导线侧重于产生电源的输、变、配电部分，而电力电缆侧重使用于配电、用电端，因此，中低压电力电缆的生产量占98％以上。

随着我国经济水平的迅速提高，电力电缆在电力系统中的比例不断增加。如城市中心区的中、低压架空线路将逐步改为隐蔽的电缆线路，市郊和中心城镇将采用架空绝缘电缆。

（二） 电力电缆应具有下列技术特性

1， 能长期承受较高乃至极高的工作电压，应具有非常优良的电绝缘性能，因此电力电缆按使用电压级可分为：低压（1千伏及以下）、中压（6——35千伏）、高压（66——330千伏）、超高压（500千伏及以上）。

2， 能传输很大的电流（几百安乃至几千安），因此会采用截面积为几百乃至几千平方毫米的导电线芯。同时要求所用绝缘及其他材料具有优良的耐热老化性能，而整体结构能保持热平衡。

3， 为使电缆能适应各种敷设方式和使用环境（地下、水中、沟管、隧道、竖井），必须采用多种组合的保护层结构。

事实上，电力电缆所依托的高压绝缘技术、大电流传输技术以及结构平衡、护层结构等均代表了电工学科中这几方面的学术水平。

（三） 制造电力电缆的工艺设备主要有绞线机，绝缘包覆设备，成缆机（将3——5根绝缘线芯绞合成缆），内、外护套挤包机以及铠装（钢带、钢丝铠装）设备。其中，不同的绝缘结构采用不同的设备，且工艺技术要求极高。

（四） 电力电缆均使用于电力系统中，因此一般不再分小类，而是按不同绝缘材料或结构分出系列作为分类。

电力电缆的产品系列有：

1， 聚氯乙稀绝缘电力电缆 由于聚氯乙稀塑料价格便宜，物理机械性能较好，挤出工艺简单，但绝缘性能一般。因此大量用来制造1千伏及以下的低压电力电缆，供低压配电系统用，年产量达十多万公里。如采用加了电压稳定剂的绝缘料，允许上产6千伏级的电缆。

2， 交联聚乙烯绝缘电力电缆 由于聚乙烯是电绝缘性能最好的塑料，加上经过高分子交联后成为热固性材料，因此其电性能好，机械性能和耐热性好。近二十年来，已成为我国中、高压电力电缆的主导品种，可适用于6——330千伏的各个电压级中。

近年来，1千伏低压电缆的交联化已成为一个技术方向，关键是降低绝缘厚度使之在价格上能与聚氯乙稀电缆竞争。

3， 粘性油浸渍绝缘电力电缆 在1992年前是我国中压电缆的主导产品。这是电力电缆的经典结构，已有百多年的历史，电、热性能裕度大，使用寿命长（国内还在用1923年敷设的进口电缆）。但由于生产工序多，周期长，材料来源少等，已被交联聚乙烯电缆所取代。

4， 充油电缆 是另一种结构的油纸电缆，采用薄型绝缘纸绕包后，用低粘度油在压力下填充间隙中。适用于66——500千伏。从上世纪六十年代起是我国高压电缆的唯一产品，但近年来也已被交联聚乙烯绝缘高压电缆所取代。

5， 橡皮绝缘电力电缆 是一种柔软的，使用中可以移动的电力电缆，主要用于企业经常需要变动敷设位置的场合。采用天然橡胶绝缘，电压等级主要是一千伏，可以生产6千伏级。

6， 架空绝缘电缆 实质上是一种带有绝缘的架空导线，由于仍架设在电杆上，其绝缘设计裕度可小于电力电缆。绝缘可采用聚氯乙稀或交联聚乙烯。一般制成单芯，但也可将3——4相绝缘芯绞合成一束，不加护套，称为集束型架空电缆。

阻燃电线电缆

1.阻燃电线电缆应具有阻燃特性，根据《成束电线电缆燃烧试验方法》GB/T18380.3-2001，可分为A、B、C三种阻燃等级，A级阻燃性能最高。 美国标准和技术研究所对阻燃和非阻燃电线进行了对比燃烧试验，下列试验结果可以说明采用阻燃电线电缆的重要意义：

a、阻燃电线比非阻燃电线可以提供15倍以上的逃生时间； b、阻燃电线烧掉的材料仅为非阻燃电线的1/2； c、阻燃电线的热释放率仅为非阻燃电线的1/4； d、燃烧产生的毒气量仅为非阻燃产品的1/3； e、产烟性能，阻燃产品与非阻燃产品无明显区别。

3.尼龙护套电线（型号BVN）

国际上传统建筑布线用电线分为两大类别：一类采用聚氯乙烯电线，主要有欧、日、中、澳大利亚等；另一类以美国、北美国家为代表，主要采用聚氯乙烯绝缘尼龙护套电线。需要说明的是，美国尼龙护套电线的应用是从聚氯乙烯电线发展、演变而

来，已有近四十年历史，前些年市场占有率高达90％。尼龙有柔软的铠装之称，与聚氯乙烯电线相比较，机械性能优越，耐热性能强，化学稳定性好，抗张、耐磨性能突出；与BYJ电线比较，BVN电线通常造价较高，含卤素，性价比处于劣势。需要指出的是，美国目前对PVC应用持强烈反对态度，BVN应用将大幅度减少。

热塑性弹性体的简介和分类

1.热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer）也称热塑性橡胶（Thermop1astic rubber)，是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性，在常温显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料。也是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶，简称TPE或TPR。热塑性弹性体聚合物链的结构特点是由化学组成不同的树脂段（硬段）和橡胶段（软段）构成。硬段的链段间作用力足以形成物理“交联”，软段则是具有较大自由旋转能力的高弹性链段；而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。硬段的这种物理交联是可逆的，即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性。降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用。正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可逆性，因而热塑性弹性体一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，可替代一般硫化胶制造某些橡胶制品；另一方面，在高温下硬段会软化或熔化，在加压下呈现塑性流动，显现热塑性塑料的加工特性。

热塑性弹性体在加工应用上有以下特点：

◎可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、吹塑等。 ◎不需硫化，可制备生产橡胶制品，减少硫化工序，节约投资，能耗低，工艺简单、加工周期缩短，生产效率提高，加工费用低。

◎边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护有利。 ◎由于在高温下易软化，所制产品的使用温度有一定。

热塑性弹性体最大的成功是它有一些明显的优点，能部分取代热固性橡胶。这些优点如下： （1）加工较简单； （2）少或不需配料； （3）较短的加工时间； （4）较低的能量消耗；

（5）废料边角料可再利用；

（6）部件尺寸和整个质量的更严密控制； （7）更适于高速自动加工；

（8）适于热固性橡胶不可行的加工(吹塑)；

（9）热塑性弹性体的更低的密度，而使单位重能得到更多的部件。

但热塑性弹性体也有某些缺点和不足： ※ 加工前干燥； ※ 要求成批生产；

※ 在给定温度下热塑性弹性体熔融，高于该温度时就不能使用，即使是短时间也不行；

※ 低硬度热塑性弹性体品种数量有限。

热塑性弹性体的这些优缺点，决定了它门的应用领域，包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面的大量使用，在橡胶制品方面除了不适于制造充气轮胎外，非胎制品已有不少可以取代，如汽车部件、部分橡胶机械制品，此外包括建筑、电绝缘、食品和饮料包装以及医疗卫生等多方面的应用。

热塑性弹性体具体可分为：

※ 苯乙烯类热塑性弹性体(Styrenic thermoplastic elastomer) ※ 聚烯烃类热塑性弹性体(Polyolefin thermoplastic elastomer) ※ 聚氨酯类热塑性弹性体(Themoplastic Polyurethane elastomer) ※ 聚酯类热塑性弹性体(Thermoplastic polyester elastomer) ※ 聚酰胺热塑性弹性体(Polyamide thermoplastic elastomer)

※ 乙烯共聚物热塑性弹性体(Ethylene copolymer thermoplastic elastomer) ※ 1,2聚丁二烯热塑性弹性体(Thermplastic 1,2-poly-butadiene elastomer) ※ 反式聚异戊二烯热塑性弹性体(Thermoplastictrans-polyisoprene elastomer) ※ 热塑性天然橡胶(thermoplastic natural rubber)

※ 聚氯乙烯热塑性弹性体(Polyvinyl chloride thermoplastic elastomer) ※ 氯化聚乙烯热塑性弹性体(Chlorinated polythylene thermoplastic elastomer) ※ 聚硅氧烷类热塑性弹性体(Polysiloxane based thermoplastic elastomer) ※ 热塑性含氟弹性体(thermoplastic fluoroelastomer) ※ 离子型热塑性弹性体(Ionic thermoplastic elastomer)

※ 熔融加工型热塑性弹性体(Melt Processible thermoplastic elastomer)

2.热塑性弹性体按其构成方式可分成两大类，即，嵌段共聚物类（苯乙烯系、共聚酯、聚氨酯、聚酰胺）和热塑性塑料/弹性体共混物和合金类（热塑性聚烯烃和热塑性硫化物）。这两类TPE均为两相体系，其中热塑性塑料硬相通过化学或力学的方式与弹性体软相锁接在一起，因此TPE具有两相的综合性能。

常见的TPE品种有：苯乙烯系(S-TPE's)，共聚酯系(COPE's)，聚氨酯系(TPU's)，聚酰胺系 (PEBA's)，聚烯烃共混物(TPO's)，聚烯烃合金(TPV's)。

实际上，TPE的品种是多种多样的，根据实际应用的要求材料设计者可以通过共混、填充、着色、使用助剂等方法来对TPE进行改性，改善产品的颜色、手感、使用性能、降低材料成本和加工成本。由此可见TPE的应用市场的拓展有赖于配混技术的应用，通过有效的配混才能得到满足特定要求的产品。正因为此，TPE的新品不断涌现，已成为快速增长并具有广阔前景的的材料领域。

3.在合成橡胶(SR)工业依托改性技术求发展，实现产品高性能化、精细化、专用化，并顺应高效、低能、绿色环保之潮流的今天，热塑性弹性体(TPE)正以其优良的加工性、橡胶的高弹性、良好的适应性、经济性以及低污染性而获得蓬勃发展，产品正全面渗入橡胶加工行业，进入稳步发展阶段，被冠以“第三代橡胶”的美誉。

根据硬段的化学组成，TPE可分为聚苯乙烯类(SBC)、聚烯烃类(TPO)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPAE)和聚氯乙烯类(TPVC)等几类，其中SBC是TPE中产销量最大的一类，TPO则是增长最快的一类，1996年其需求量为140kt，2001年将达到210kt，年均增长率达8%。

TPE的生产方法有机械共混法和化学合成法两种，其混型TPE在制备工艺上经历了简单机械共混、动态部分硫化和动态全硫化三段发展历程，动态全硫化型热塑性弹性体(TPV)近年来以10%的速度高速增长，成为TPE中发展最快的品种。