电力电缆的基本结构您了解吗？

电力电缆的基本结构您了解吗？

电力电缆的基本结构是保障其安全可靠传输电能的核心，不同电压等级和应用场景的电缆结构会有差异，但核心层是相似的。

以下是电力电缆（以中低压交联聚乙烯绝缘电力电缆为例）的分层结构详解：

1. 导体（导体线芯）

功能： 传输电流的核心部分。

材料：

铜： 常用，导电率高，机械强度好，耐腐蚀，成本较高。

铝/铝合金： 导电率较低，重量轻，成本低，常用于大截面架空线或特定场合。需注意连接可靠性问题。

结构：

紧压圆形： 多根单线绞合后紧压成圆形，减少导体外径，提高填充系数，改变电场分布。

扇形/瓦形： 主要用于多芯电缆（如低压四芯电缆），使成缆后的电缆外径更小、更圆整。

关键要求： 导电率高、截面符合标准、表面光滑（减少绝缘层缺陷）。

2. 导体屏蔽层（内半导体屏蔽层）

功能：

填充导体表面的凹凸不平，去除因多股绞线产生的气隙。

使导体与绝缘层平滑过渡，均匀导体表面的电场分布，避免电场集中导致局部放电（尤其在中高压电缆中至关重要）。

材料： 通常是添加了炭黑的交联型或热塑性半导电材料（电阻率介于导体和绝缘体之间）。

形态： 紧密挤包在导体上，与导体和绝缘层良好接触。

3. 绝缘层

功能： 隔绝导体电位，承受工作电压及各种过电压，是决定电缆电气性能（如耐压等级）较关键的层。

材料（决定电缆类型和性能）：

交联聚乙烯： 目前主流材料。通过化学或物理方法将线性PE分子链交联成网状结构。

优点： 电气性能优异，耐热性好（长期90°C，短路时250°C），机械强度高，耐环境应力开裂性好。用于中低压及高压电缆。

聚氯乙烯： 传统材料。

优点： 工艺简单，成本低，阻燃性好，耐酸碱。

缺点： 介损大，耐热性较差（长期70°C），含卤素（燃烧有毒烟雾）。主要用于1kV及以下低压电缆。

乙丙橡胶： 柔韧性好，耐候性优异，常用于移动场合或船用电缆。

其他： 高压超高压电缆也用充油（纸绝缘） 或特殊设计的XLPE。

关键要求： 厚度均匀、无杂质、无微孔、介电强度高、介质损耗低。

 4. 绝缘屏蔽层（外半导体屏蔽层）

功能：

与绝缘层外表面紧密接触，均匀绝缘层外表面的电场分布。

作为与金属屏蔽层之间的过渡，防止因接触不良或不均匀导致的局部放电。

材料： 与导体屏蔽层类似，使用挤包型半导电材料。

形态： 紧密挤包在绝缘层上。对于中压及以上电缆需要的层。

5. 金属屏蔽层

功能：

电磁屏蔽： 限制电场在绝缘层内，防止电缆产生的电场对外界干扰，也保护内部不受外部电磁干扰。

电容电流通路： 提供三相不平衡电流或电容电流的通路。

短路电流通路： 当系统发生短路故障时，提供短路电流的返回路径（至关重要！需满足短路容量要求）。

材料与结构：

铜带： 一层或多层重叠绕包（常见于中低压电缆）。

铜丝： 细铜丝疏绕或密绕（提供更好的柔韧性和短路容量，常用于要求较高的中压电缆或高压电缆）。

铜线+铜带组合： 兼顾柔性和屏蔽效果。

关键要求： 良好的导通连续性、足够的截面积（满足短路电流热稳定要求）、可靠接地。

6. 填充层（成缆元件）

功能（针对多芯电缆）：

填充线芯之间的空隙，使电缆结构稳定、圆整。

有时兼作缓冲层或提高电缆的抗压/抗冲击能力。

材料： 非吸湿性材料，如聚丙烯撕裂绳、无纺布、阻水绳、橡皮条等。

 7. 内衬层/隔离套（可选）

功能：

保护内部结构（尤其是金属屏蔽层）免受铠装层的机械损伤。

作为径向阻水层（如果采用阻水材料）。

隔离不同结构层。

材料： 通常为挤包的PVC、PE或非金属阻水带绕包。

8. 铠装层（机械保护层）

功能： 提供机械保护，抵抗外力（如压力、冲击、啮齿动物啃咬）和敷设时的牵引力。根据敷设环境选择。

材料与结构：

钢带铠装： 双层镀锌钢带间隙或重叠绕包。主要抗压，常用于直埋或管道敷设。常用型号后缀 `-22` (双钢带) 或 `-23` (双钢带聚烯烃外护套)。

钢丝铠装： 细钢丝或粗钢丝绕包（单层/双层）。抗拉强度高，常用于竖井、水下、大落差或需要承受拉力的场合。常用型号后缀 `-32` (细钢丝) 或 `-33` (细钢丝聚烯烃外护套), `-42` (粗钢丝), `-43` (粗钢丝聚烯烃外护套)。

非金属铠装： 如玻璃纤维丝+树脂，用于需要抗电磁干扰或防腐蚀的特殊场合。

 9. 外护套（外被层）

功能： 电缆的保护层，提供：

机械保护： 耐磨、抗冲击、防刮伤。

环境保护： 防水、防潮、防腐蚀（化学/生物/紫外线）、防鼠蚁。

阻燃防火： 满足不同等级的阻燃、低烟无卤等要求。

电气绝缘： 防止人员触电。

材料（选择取决于应用环境）：

聚氯乙烯： 通用型，阻燃性好，成本低，含卤素。

聚乙烯： 耐候性、耐低温、耐化学腐蚀性好，阻燃性差。

阻燃聚烯烃： 无卤低烟阻燃材料，燃烧时烟雾小、毒性低（如LSZH, WDZ）。广泛应用于人员密集场所（地铁、医院、商场）。

弹性体： 如CPE, TPE, TPU，柔韧性、耐磨性、耐油性佳，用于移动场合或严苛环境。

关键要求： 厚度达标、表面光滑平整、无缺陷（气泡、杂质、划痕），满足环境要求的性能（阻燃、耐候、防生物等）。

结构简化版：

导体 -> 导体屏蔽 -> 绝缘层 -> 绝缘屏蔽 -> 金属屏蔽 -> [填充+内衬] -> [铠装] -> 外护套。