鎧裝電纜也分為鋼帶鎧裝電纜和鋼絲鎧裝電纜。主要區(qū)別在于：

用途:鋼帶鎧裝僅用于直埋電纜或普通穿管、普通地面、隧道等的敷設(shè)。細(xì)鋼絲鎧裝能承受一般的縱向拉力，適用于短距離架空敷設(shè)或垂直、垂直敷設(shè)。國(guó)外有很多鋼絲鎧裝電纜！

價(jià)格：相應(yīng)的鋼絲鎧裝更貴。由于鋼絲鎧裝生產(chǎn)困難，成本高。

載流能力：差別不大，只選用逆磁鋼帶或鋼絲。

根據(jù)不同的使用環(huán)境，選擇不同形式的鎧裝電纜：鋼帶鎧裝能承受機(jī)械壓力，鋼絲鎧裝能承受機(jī)械拉力。

探討單芯鋼絲鎧裝電纜的問(wèn)題

一、提出問(wèn)題

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析以及收集到的數(shù)據(jù)表明，單芯鋼絲鎧裝電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇和運(yùn)行合理性等諸多問(wèn)題逐漸引起了人們的關(guān)注。單芯鋼絲鎧裝電纜的鎧裝損失越來(lái)越受到人們的關(guān)注。單芯鋼絲鎧裝電纜在中國(guó)的使用給許多項(xiàng)目帶來(lái)了麻煩和經(jīng)濟(jì)損失。用戶比電纜制造商更關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。數(shù)據(jù)[1]討論了這個(gè)問(wèn)題，并列出了國(guó)內(nèi)單芯鋼絲鎧裝電纜敷設(shè)的情況。并提出國(guó)內(nèi)單芯電纜鋼絲鎧裝采用隔磁結(jié)構(gòu)是一種不同的奇怪產(chǎn)品。銅絲隔磁結(jié)構(gòu)應(yīng)與國(guó)外一致，取消。

20世紀(jì)60年代中期，上海過(guò)黃浦江電纜敷設(shè)，220年代意大利比瑞利kV充油鉛套PE制造商使用非磁性鎧裝來(lái)消除鋼絲的磁損失.它可以提高輸送容量。硬銅合金絲盔甲也在國(guó)外使用（原作者認(rèn)為非磁性鎧裝是誤導(dǎo))。20世紀(jì)60年代末，南京和安慶110年代KV充油單芯海纜工程曾設(shè)想生產(chǎn)非磁性鎧裝，因?yàn)橹袊?guó)沒(méi)有鋁合金絲產(chǎn)品，所以改為銅絲隔磁設(shè)計(jì)。鋼絲鎧裝中間均勻分布3-4根銅絲，單芯電纜外無(wú)閉合磁路。從那以后，國(guó)產(chǎn)超高壓?jiǎn)涡竞＠|都采用隔磁結(jié)構(gòu)鎧裝。(這是否起源于中國(guó)，需要驗(yàn)證-自言自語(yǔ))。

文章還列出了1987年廣東虎門220的幾個(gè)引進(jìn)項(xiàng)目KV充油鉛套PE護(hù)套鋼絲鎧裝PLP外護(hù)層海纜。由日本居民提供。φ8 mm45根鍍鋅鋼絲。為了提高鉛套和鉛套的輸送容量PE護(hù)套間有24根扁平導(dǎo)線mm2.回流導(dǎo)體的作用是減少金屬套的阻抗，減少護(hù)套的損耗，提高輸送能力。1989年廈門集美至高崎跨海峽海纜，220Kv1×630mm2銅芯充油鉛套HDPE護(hù)層鋼絲鎧裝PLP外護(hù)層海纜。由法國(guó)阿爾卡特提供。Φ7.6mm41根鍍鋅鋼絲。1998年，北京供電局敷設(shè)在湖中的水底電纜，15根kV 1×300mm2銅芯XLPE鉛套鋼絲鎧裝PE外護(hù)層電纜。由法國(guó)阿爾卡特提供。盔甲是使用的φ7 mm鍍鋅鋼絲23根。廠家認(rèn)為鋼絲表面鍍鋅，排列不是很緊，鋼絲之間填充外保護(hù)層防腐劑（如瀝青），不會(huì)形成封閉的磁回路，不會(huì)造成額外的護(hù)套損失。

文章稱，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)單芯交流海底電纜鋼絲盔甲的結(jié)構(gòu)一直采用隔磁鋼絲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所有進(jìn)口單芯交流海底電纜的鋼絲均采用鍍鋅鋼絲設(shè)計(jì)，制造商認(rèn)為沒(méi)有必要從理論和實(shí)際操作記錄中采用隔磁設(shè)計(jì)。為了使中國(guó)海底電纜的結(jié)構(gòu)與國(guó)外產(chǎn)品相似，作者的觀點(diǎn)是取消隔磁結(jié)構(gòu)。不僅是海底電纜，110kV XLPE電纜等都應(yīng)該作相應(yīng)的修改。

以上是國(guó)內(nèi)外高壓和超高壓電纜水下敷設(shè)時(shí)單芯鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu)的情況。kV由于法定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以下電纜采用銅絲隔磁結(jié)構(gòu)，各廠家基本按標(biāo)準(zhǔn)制造。設(shè)計(jì)部門和用戶部門也選擇這種電纜。有很多問(wèn)題。

鎮(zhèn)海煉化第二熱電站1#從發(fā)電機(jī)組到變壓器8.7/10kV1×500mm2 YJV32 φ3.15鍍鋅鋼絲鎧裝，用4根銅絲隔磁。除了成束敷設(shè)，鋼絲是電纜燒毀的原因之一。

某電站采用1×400mm2 YJV32 交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜15根，每相5根并聯(lián)。（首先不要分析電纜型號(hào)的選擇是否合理。）試運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)載流能力遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)載流能力。用戶提出鋼絲盔甲損失是否太大。因此，建議進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證。本文對(duì)單芯鋼絲鎧裝電纜進(jìn)行了載流試驗(yàn)。使用測(cè)試數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)。討論為未來(lái)電纜結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供信息。

2.測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)

  2.1 測(cè)試和計(jì)算數(shù)據(jù)

測(cè)試模擬電纜線路工程。.7/15 kV 1×400 mm2 YJV32 交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯鋼絲鎧裝電纜。表2中列出了樣品結(jié)構(gòu)尺寸-1。

注： 導(dǎo)體屏蔽層厚度為0.8 mm.絕緣屏蔽層厚度為0.6 mm.銅帶厚度0.2mm。包帶厚度0.2mm。

鋼絲直徑φ2.5mm 4根等直徑的銅絲均勻分離為隔磁。

在空氣中敷設(shè)，以不同的方式下載流量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)-2中。

  注：* 溫?fù)?jù)測(cè)量表面的不同部位，溫差較大。

  ** s – 相鄰電纜軸之間的距離。De – 電纜外徑

按照IEC 60287標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)樣品尺寸計(jì)算單芯鋼絲鎧裝電纜的載流量，計(jì)算結(jié)果列在表2中-3。

  注：* 導(dǎo)體在工作溫度下的交流電阻(Ω/m) .

  ** 鎧裝鋼絲損耗(根據(jù)裝甲損耗計(jì)算值計(jì)算)。

電纜中心間距為2根電纜(De)。

  2.2 現(xiàn)場(chǎng)資料

某項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)電纜排列如圖2所示-1.所示。測(cè)試數(shù)據(jù)整理匯總?cè)缦隆?1～#計(jì)算表2中電纜芯和表面的溫度-4和表2-5.計(jì)算線芯溫度和表面溫度的參數(shù)如下：

根據(jù)測(cè)量電流計(jì)算出線芯溫度和表面溫度。所使用的參數(shù)是YJV32電纜的計(jì)算參數(shù)值(如交流電阻和熱阻)和試驗(yàn)參數(shù)(如鋼絲損耗等)。

  * 每條線路由三根單芯電纜三角形排列，彼此之間有間隙。

  * 電流分配不均勻是由阻抗引起的。

  * 每條線路由三根單芯電纜三角形排列，彼此之間有間隙。

  * 由于阻抗引起電流分配不均。

3.1 載流量下降

首先，討論為什么在相同的工作溫度和環(huán)境條件下，單芯鋼絲鎧裝電纜的載流量遠(yuǎn)小于非鎧裝電纜的載流量？主要原因是鎧裝鋼絲損失過(guò)大。在三角形排列中，鋼絲的磁滯和渦流損失是線芯損失的三倍多。平面排列是線芯損失的兩倍多。即使分離敷設(shè)（電纜中心間距大于2倍的電纜外徑），鋼絲損失也是線芯損失的兩倍多。載流量為非鋼絲鎧裝單芯電纜載流量的57%（相互接觸三角形排列）和64%（間隙為1個(gè)電纜外徑平面排列）。在熱阻方面，鋼絲電纜的外徑遠(yuǎn)大于同一截面的非鋼絲鎧裝電纜（約1.2倍)。空氣敷設(shè)時(shí)，其外部熱阻小于非鋼絲鎧裝電纜(約00.80%)。雖然鋼絲鎧裝內(nèi)襯層的熱阻較大，但其相對(duì)值的增加幾乎抵消了外部熱阻的減少。因此，裝甲損失在這里起著重要的作用。這是載流減少的主要原因。

3.2 鎧裝損耗

為什么單芯電纜的裝甲損失如此之大？其損失的主要原因是磁滯和渦流損失起著決定性的作用。這些損失與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，磁場(chǎng)強(qiáng)度與線芯電流有關(guān)。當(dāng)鋼絲單點(diǎn)連接時(shí)，裝甲沒(méi)有環(huán)流損失。電纜相當(dāng)于無(wú)限長(zhǎng)直線，電纜鋼絲中的線芯電流遠(yuǎn)大于其他相鄰電纜電流中的電場(chǎng)，認(rèn)為鋼絲損失主要是由電纜芯電流引起的。三個(gè)單芯在三相系統(tǒng)和三個(gè)單芯串聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)表2-2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)（單相）和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)（三相）反映了載流能力和溫度兩個(gè)參數(shù)，分析了三角形排列中鋼絲盔甲的損失。這只是關(guān)于這組數(shù)據(jù)的。由于試驗(yàn)條件的限制，三相系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)表3-1的計(jì)算溫度參數(shù)至少表明，當(dāng)電纜呈三角形排列時(shí)，單相測(cè)試數(shù)據(jù)（載流）類似于三相系統(tǒng)下現(xiàn)場(chǎng)排列模式下的測(cè)量電流。

  注：① 試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)電纜呈三角形排列，但現(xiàn)場(chǎng)三角形中有一條膠條。

  ② 計(jì)算值(按電流和熱阻計(jì)算)。

  ③表2為了便于比較-2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)換為環(huán)境溫度38.5℃時(shí)的等效值。

  ④ 三角形電纜組的表面溫度因部位而異，僅供參考。

3.3 隔磁是一個(gè)偽概念

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，單芯鋼絲鎧裝的隔磁結(jié)構(gòu)不起作用。鋼絲是磁性材料，銅絲是非磁性材料。當(dāng)導(dǎo)體中有交變電流通過(guò)時(shí)，由于銅絲的插入，可能會(huì)導(dǎo)致磁線崎嶇不平，但不能中斷。由于磁化強(qiáng)度總是落后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化（磁滯現(xiàn)象），當(dāng)磁體反復(fù)磁化時(shí)，磁體分子的位相不斷變化，分子振蕩加劇，加熱和溫度升高。增加分子振動(dòng)的能量是由維持磁場(chǎng)電流的電源提供的。交變磁場(chǎng)中的鋼絲也產(chǎn)生應(yīng)電流，這種應(yīng)電流在鋼絲體內(nèi)閉合形成渦流。由于電阻小，渦流強(qiáng)度大，鋼絲釋放大量熱量。它的熱能也來(lái)自于維持磁場(chǎng)電流的電源。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，這種隔磁結(jié)構(gòu)是一個(gè)偽概念。從定量計(jì)算來(lái)看，IEC 60287 標(biāo)準(zhǔn)僅10個(gè)電纜間隔m單芯鋼絲鎧裝電纜的海底敷設(shè)提出了鎧裝損耗等于線芯損耗的計(jì)算方法。在沒(méi)有計(jì)算方法之前，可以通過(guò)測(cè)試來(lái)解決單芯鋼絲鎧裝電纜的載流能力。對(duì)于正在考慮的問(wèn)題，采用測(cè)試方法來(lái)解決IEC解決問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)原則。幸運(yùn)的是，上海電纜研究所在20世紀(jì)60年代建立了電纜載流測(cè)試基地，現(xiàn)已改造成符合法定要求的實(shí)驗(yàn)室。有一套完整的載流測(cè)試設(shè)備。除一般電纜外，還為特殊電纜熱性能試驗(yàn)提供服務(wù)。

結(jié)論

通過(guò)以上分析至少可以獲得兩點(diǎn)收獲：

  1 單芯鋼絲鎧裝電纜載流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于同截面非鎧裝單芯電纜，千萬(wàn)不能按非鎧裝電纜選擇載流量(可以說(shuō)100%廠家提供的載流量都是錯(cuò)誤的)。

2 鋼絲鎧裝損耗遠(yuǎn)大于線芯損耗，其實(shí)隔磁結(jié)構(gòu)是虛設(shè)的，不起作用。隔磁是一個(gè)偽概念。

綜上所述，對(duì)于單芯鋼絲鎧裝電纜，由于鎧裝磁損失，載流減少。這是單芯鋼絲鎧裝電纜的致命缺點(diǎn)。然而，單芯鋼絲鎧裝電纜具有承受拉力和強(qiáng)大的外部機(jī)械力的作用，實(shí)際上是不可或缺的產(chǎn)品。如海底電纜敷設(shè)在河流、湖泊和海洋中。因此，建議使用：

單芯電纜非磁性鎧裝(如不銹鋼絲、銅合金或鋁合金絲)，這絕誤導(dǎo)。

2 應(yīng)選擇鍍鋅鋼絲，并涂上防腐層，鋼絲相互分離。數(shù)據(jù)[1]稱，外國(guó)制造商認(rèn)為它可以達(dá)到隔磁效果。但作者認(rèn)為，這與銅絲的隔磁效果沒(méi)有太大區(qū)別。你可以做一個(gè)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證它。這里沒(méi)有評(píng)論。

3 除了河流、湖泊、海底和承受巨大拉力的特殊情況外，單芯鋼絲鎧裝電纜通常不易選擇，如隧道、支架等不承受拉力或可預(yù)測(cè)的外部機(jī)械力不是很大。

此外，建議修改電纜標(biāo)準(zhǔn)中的單芯鋼絲鎧裝電纜，用銅絲隔磁結(jié)構(gòu)改為非磁性材料。