《煤矿用电缆厂家，矿用橡套电缆厂家，矿用光缆厂家》单芯钢丝铠装电缆诸问题的探讨

1 问题的提出
通过试验、现场数据分析和收集的数据表明，单芯钢丝铠装电缆的结构设计、材料选择、运行合理性等诸多问题已逐渐引起人们的重视。单芯钢丝铠装电缆的铠装损耗越来越受到人们的关注。单芯钢丝铠装电缆在我国的采用给许多工程带来了麻烦和经济损失。用户的敏感度和关注度远远大于线缆厂商。参考文献[1]讨论了这个问题，并列出了我国敷设单芯钢丝铠装电缆线路的情况。指出我国单芯电缆钢丝铠装采用隔磁结构是一种奇怪的产品。应该和国外接轨，取消铜线的隔磁结构。
60年代中期敷设了中国上海过黄浦江电缆，选用一个意大利比瑞利的220kV充油铅套PE护套铝合金丝铠装,厂方技术采用非磁性铠装，消除由于钢丝的磁损耗.能提高企业输送系统容量。国外研究也有可以采用硬铜合金丝铠装（原文理解作者自己认为我们采用非磁性铠装是一种具有误导）。60年代后期发展南京和安庆110KV充油单芯海缆工程曾设想进行生产非磁性铠装，因国内市场没有铝合金丝产品，就改用铜丝隔磁设计。在钢丝铠装中间部分均匀程度分布3到4根铜丝是单芯电缆外不形成有效闭合磁路。自从他们那时起至今都是国产超高压单芯海缆全部通过采用隔磁结构铠装。（这是否科学起源于对于我国教育有待于进一步考证-摘录者自言）。
文章还列举了几个引进项目，1987年 Humen Guangdong 引进的220kV 铅包聚乙烯护套钢丝铠装 PLP 外护套电缆。由日本住友公司提供。采用45φ8mm 镀锌钢丝。为了提高输送能力，在铅护套和 PE 护套之间有24根扁线，平均240mm2。回流导体的作用是降低金属护套的阻抗，减少护套的损失，提高输送能力。1989年厦门集美-高崎海峡电缆，220Kv1 × 630mm2铜芯油包铅护套 HDPE 护套钢丝铠装 PLP 外护套电缆。由法国阿尔卡特提供。使用了41根 φ7.6 mm 的镀锌钢丝。1998年，北京供电局在湖中安装了15kV 1 × 300mm2铜芯交联聚乙烯(XLPE)铅护套钢丝铠装聚乙烯护套电缆。由法国阿尔卡特提供。23φ7mm 镀锌钢丝用于装甲。据认为，钢丝表面涂有锌，但是锌的排列并不紧密，钢丝表面涂有防腐剂(如沥青) ，不会形成封闭的磁路，也不会造成额外的护套损失。
据说国产单芯交流海底电缆的钢丝铠装结构从上世纪60年代就开始采用隔磁钢丝设计。而国外进口的单芯交流海底电缆的钢丝全部采用镀锌钢丝设计，厂家从理论和实际运行记录上认为没有必要采用隔磁设计。为了使我国海底电缆的结构与国外产品相似，作者的观点是取消隔磁结构。不仅是海底电缆，110kV XLPE电缆也要相应改造。
这些都是国内外高压、超高压电缆用于水下敷设单芯钢丝铠装结构方面的情况。对于35kV 及以下电缆由于采用国家标准的铜线绝缘结构，所以基本厂家都按照标准制造。设计和使用部门也选用这种类型的电缆。很多事情都会出错。
镇海炼化第二热电站1号发电机组至变压器采用8.7\u002F10kV1× 500m2YJV 32φ 3.15镀锌钢丝铠装，四根铜线用于隔磁。除了电缆燃烧的原因，钢丝也是电缆燃烧的原因之一。
某电站可以采用1×400mm2 YJV32 交联聚乙烯绝缘电缆15根，每相5跟并联。（先不分析其选择电缆型号是否能够合理。）试运行后发现载流能力远小于系统设计的载流能力。用户管理提出自己是否是钢丝铠装损耗太大的缘故。故提出我们要做试验方法进行研究验证。本文主要就是企业针对该工程对单芯钢丝铠装电缆进行了载流量试验。用试验结果数据和现场安全测试相关数据来说话。重点从铠装材质和运行环境方面来探讨为今后电缆产业结构更加合理规划设计发展提供信息资料。
2. 试验和现场试验数据
2．1 试验与计算资料
模拟电缆线路项目进行测试。8.7\u002F15 kV 1×400 mm2 YJV32 XLPE绝缘单芯钢丝铠装电缆。样品的结构尺寸列于表2-1。
注: 导体屏蔽层厚度为0.8毫米。绝缘屏蔽层厚度为0.6 mm。铜带厚度0.2毫米。胶带厚度0.2毫米。
钢丝直径φ 2.5 mm四根直径相同的铜线均匀分开作为隔磁。
空气中敷设，不同的排列组合方式进行下载流量试验研究数据及相关技术参数列于表2-2中。
注: * 温度根据被测表面的位置变化很大。
* * s–相邻电缆轴之间的距离。de–电缆外径
根据 IEC 60287标准，按样本容量计算了单芯钢丝铠装电缆的载流能力。计算结果列于表2-3。
注:*导体在工作温度下的交流电阻(ω\u002Fm)。
** 铠装钢丝材料损耗（根据不同试验时铠装损耗进行推算值计算而得）。
平面布置，电缆中心距为2根电缆直径(德)。
2．2 现场资料
项目现场的电缆布置如图2-1所示。测试数据总结如下。根据# 1 ~ # 2机组的电流分布数据，电缆芯线和表面温度见表2-4和表2-5。用于计算核心温度和表面温度的参数如下:
根据测得的电流计算了芯温和表面温度。所用参数为 YJV32电缆参数(如交流电阻、热阻)和试验参数(如钢丝损耗等)的计算值。
图2-1电缆布置示意图
表2-4 # 131MW 1800A 机组
*每条线路将三根单芯电缆布置成三角形，中间留有间隙。
* 阻抗造成的电流分布不均匀。
*每条线路将三根单芯电缆布置成三角形，中间留有间隙。
* 阻抗造成的电流分布不均匀。
3.1 载流量下降
本文首先讨论了在相同的工作温度和相同的环境条件下，单芯钢丝铠装电缆的载流能力为什么远远小于无铠装电缆的载流能力？其主要原因是铠装钢丝损失过大。在三角形排列的情况下，导线的磁滞和涡流损耗是铁心损耗的3倍以上。平面布置是堆芯损耗的2倍以上。即使电缆单独敷设(电缆中心距离是电缆直径的2倍以上) ，钢丝损失也是电缆芯损失的2倍以上。无钢丝铠装单芯电缆的载流能力分别为57% (相互接触三角形布置)和64% (间隙为1根电缆直径平面布置)。在热阻方面，钢丝铠装电缆的外径比同截面非钢丝铠装电缆的外径大得多(约1.2倍)。空气敷设电缆的外部热阻小于非钢丝铠装电缆(约0.80%)。虽然钢丝铠装具有较大的内衬热阻，但其绝对值的增加几乎被外部热阻的降低所抵消。所以盔甲的损失在这里起到了决定性的作用。这是电流承载能力下降的主要原因。
3.2 铠装损耗
为什么单芯电缆钢丝的铠装损耗这么大？其损耗的主要原因是磁滞和涡流损耗起决定性作用。这些损耗与磁场强度有关，而磁场强度又与铁芯电流有关。当钢丝在单点互连时，铠装中没有循环损耗。电缆相当于一个无限大的直导体，它的芯电流在这根电缆的钢丝中的电场远大于其他相邻电缆电流在这根钢丝中的电场。认为钢丝的损耗主要是由这种电缆的芯线电流引起的。三个单芯以三角形排列在三相系统中运行，三个单芯以三角形排列串联在单相系统中运行。根据表2-2中试验数据(单相)和现场测量数据(三相)反映的载流量和温度两个参数，分析两者呈三角形布置时钢丝铠装损耗接近。这只针对这组数据。受测试条件限制，无法进行三相系统测试。表3-1中计算的温度参数至少可以说明电缆三角形布置时的单相试验数据(载流量)与三相系统下现场布置方式下的实测电流相近。
注: 1测试电缆与现场电缆排成三角形，但三角形的现场用电木条隔开。
②计算值(根据电流和热阻计算)。
③ 为便于进行比较研究已将表2-2的试验分析数据已换算到环境不同温度38.5℃时的等效值。
三角形电缆组的表面温度随位置变化很大，表中数据仅供参考。
3.3 隔磁是伪概念
实验和现场数据表明，单芯钢丝铠装的隔磁结构是无效的。钢丝是磁性材料，铜线是非磁性材料。当交流电通过导体时，由于铜线插入钢丝处，磁力线可能会发生变化，但不能中断。由于钢丝中交变电磁场的磁化总是滞后于磁场强度的变化(磁滞现象)，铁磁体反复磁化时磁体分子的相态不断变化，分子振荡加剧，引起发热和温度升高。增强分子振动的能量由维持磁化场电流的电源提供。在交变磁场中，钢丝中也会产生应力电流，这种应力电流在钢丝体内自行闭合，形成涡流。因为电阻很小，涡流强度可以很大，钢丝释放出大量热量。它的热能也由维持磁化场电流的电源提供。实验和现场测量表明，这种隔磁结构是一个伪概念。定量计算复杂。IEC 60287标准中只在海底铺设单芯钢丝铠装电缆，电缆间距为10m，并提出了铠装损耗等于铁损的计算方法。在没有计算方法之前，最好通过实验来求解单芯钢丝铠装电缆的载流量。对于正在考虑的问题，采用实验的方法来解决，符合IEC标准中解决问题的原则。好在上海电缆研究所在上世纪60年代就建了电缆承载能力试验基地，现在已经改造成了国家级实验室。有一整套载流测试设备。除一般电缆外，还可用于特殊电缆的热性能测试。
结论
从这个分析中至少可以得出两个结论:
1单芯钢丝铠装电缆的载流量远小于同截面非铠装单芯电缆。千万不要按照非铠装电缆来选择载流量(可以说厂家提供的载流量100%是错误的)。
2 钢丝铠装损耗成本远远不能大于线芯损耗，隔磁结构设计实际上是虚设的，不起作用。隔磁是一个伪概念。
综上所述，由于铠装磁损耗的影响，单芯钢丝铠装电缆的载流能力有所降低。这是单芯钢丝铠装电缆的致命缺点。但单芯钢丝铠装电缆具有耐拉力和较强的外部机械力的能力，实际上也是不可或缺的产品。如江河、湖泊、海底敷设海底电缆。因此，建议:
单芯电缆非磁性铠装(如不锈钢线、铜合金线或铝合金线)绝不是误导。
钢丝必须选用镀锌钢丝，并涂有防腐层，钢丝彼此分离。数据[1]表示，国外厂家认为它可以起到磁绝缘的效果。但笔者认为，它与铜线的磁绝缘效果没有太大区别。我们可以做个实验来验证。无可奉告。
除了江河湖海、张力大的特殊情况外，在不承受张力、可预见的机械外力不大的情况下，通常很难选择单芯钢丝铠装电缆，如隧道、支架等。

另外，建议进行修改电缆行业标准就是其中的单芯钢丝铠装电缆可以采用铜丝隔磁结构设计改为采用非磁性材质作为铠装丝。

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