变频系统用电力电缆结构及相关性能要求

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1、变频系统用电力电缆结构及相关性能要求(1)(07-9-25)宝胜科技创新股份有限公司唐崇健　　摘要：本文主要介绍了变频系统用电力电缆的结构，以及不同结构的电力电缆EMC评价，并对电缆的相关性能和使用材料以及电缆的屏蔽方式作了说明，同时对变频系统用电力电缆和相关电气设备的接线方式作了介绍，以期推动该电缆的技术和应用不断的发展。关键词：变频系统；电力电缆；屏蔽；结构；接地；性能1前言　　交流变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，其应用领域也相应地进入了一个新的高潮，目前在磁悬浮列车、高速铁路、石油采油的调速、超声波驱油等领域也得到了大

2、量的应用。有资料表明我国变频器市场的增长速度每年都在10%以上。虽然变频技术的应用范围很广，但对于许多工程技术人员来说变频技术尚属于一门新的技术。同时，在此情况下也带来了电机和变频器之间电力电缆的结构设计和如何正确选用电力电缆等成为一个新的课题。鉴于这方面的原因，本文对变频系统用电力电缆结构、相关性能要求以及电缆的接线方式等方面作一介绍。供相关电缆制造和电气设计技术人员作参考。2国外典型变频系统用电力电缆结构介绍2.1ABB公司认可的电缆结构及相关要求2.1.1主电电缆为满足工业环境的一般电磁辐射标准，主电电缆必须是三芯或四芯屏蔽电缆。电

3、缆屏蔽的有效性规则是，屏蔽层越紧密电磁辐射的水平就越低。可以基于屏蔽层的结构或传输阻抗来评价它的有效性：屏蔽结构：电缆的屏蔽层采用铜丝缠绕在三芯或四芯相线的外面，带有一个螺旋形铜带，减小了屏蔽层孔的大小。屏蔽层传输阻抗：在100MHz范围以内，传输阻抗必须等于或小于1Ω/m。2.1.2电机电缆电机电缆屏蔽必须满足上述主电电缆屏蔽的最低要求。屏蔽结构：电缆的屏蔽层至少包括一个铜带重叠的层和铜丝缠绕的层绕包在三芯或四芯相线的外面，也可选择铜丝编织作为屏蔽层。屏蔽层传输阻抗：在100MHz范围以内，传输阻抗必须等于或小于100mΩ/m。2.2P

4、HILSHEATH牌变频系统用电力电缆这种电缆是由ANIXTER公司和原BICC公司联合研制开发的，在变频系统应用有着很多的业绩。主要原因是这种电缆采用3根相线+3根接地线的对称电缆结构，并在电缆的结构元件中设计了一层纵包焊接波纹铝护套作为屏蔽层，屏蔽层一是防止电磁干扰；二是具有极低的传输阻抗。PHILSHEATH牌变频系统用电力电缆的具体规范是：导体：绞制裸退火铜；绝缘：XLPE；成缆：采用3根相线+3根接地线的对称电缆结构。铝护套：采用连续密封纵包焊接的波纹铝护套，加工完成的铝护套必须进行压力试验；外护：黑色的耐光照PVC。该电缆在变

5、频系统中使用具有以下优点：铝护套提供了一个均匀一致的电场，该电场能够在电压倍增之前增大了电机和传动器之间的允许长度；高强度绝缘材料的使用，使得电缆能够承受由于反射导致的巨大电压峰值（2-3X）；铝护套起到一种有效的屏蔽作用，从而减小了相邻电路间的串扰；铝护套为一种低阻抗的路径，可防止产生的高频噪音扩散到地面的电网；外护套还起到一个绝缘的作用，可避免由于多个接地点导致的接地电流的循环。3不同电力电缆结构及EMC相关评价EMC是电磁兼容的简称。IEC对其的定义是"设备或系统在其电磁环境中能工作正常且对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力

6、"。EMC已成为产品认证领域的新热点，它将成为电气工程设计和研究人员在设计过程中必须考虑的主题。表1提供了屏蔽和不屏蔽，对称芯线和不对称芯线、平行芯线的各种电力电缆EMC评价。通过比较，3+3对称芯线带屏蔽的结构性能最好，经验也表明，采用对称屏蔽电缆也可以减少传动系统的电磁辐射，以及减小电动机的轴电流和由此引起的轴承磨损。表1的意义还在于，当某种原因未能使用屏蔽电缆的时候，将如何以EMC的角度去选择其它适用的电缆结构。表1电力电缆的EMC评价结构 屏蔽层EMC评价   对称3+3细铜丝编织屏蔽层性能最优   对称3芯细铜丝编织屏蔽层好  

7、非对称4芯细铜丝编织屏蔽层好  对称3+3—尚好   非对称4芯—中等   非对称平行芯线或扁电缆铜编织屏蔽层中等   非对称平行芯线或扁电缆—差4电缆的结构形式选择4.1电缆的缆芯结构普通电力电缆的缆芯为平行绞合结构，且大都呈非对称形。有文章报导过，普通结构的电力电缆在一些特殊场所使用会暴露出许多问题。对于变频系统用电力电缆的缆芯结构一般倾向于图1(a)所示的三芯电缆和图1(b)所示的3+3结构电缆，电缆缆芯呈对称形、并均佩有屏蔽层。4.2电缆的导体常规变频系统用电力电缆的导体同普通电力电缆相同，特殊场所有采用软结构导体的需求（也即R型

8、导体）。4.3电缆的屏蔽设有屏蔽层的电缆能够有效的抑制内、外界的电磁干扰，决定屏蔽层的屏蔽效果好坏常用屏蔽抑制系数来表示，屏蔽抑制系数为零说明电缆的屏蔽效果最佳。变频系统用电力电缆常采用的屏蔽