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絕緣材料硬度和溫度對電纜導體性能的影響論文
引言
電線(xiàn)電纜大致分為裸電線(xiàn)類(lèi)和絕緣電線(xiàn)電纜兩大類(lèi)。
裸電線(xiàn)類(lèi)指的是鋼芯鋁絞線(xiàn)等用空氣來(lái)絕緣的導線(xiàn)，一般架設在空中，用絕緣子與地面隔絕，每相導體有一定的空間間隔，用空氣來(lái)絕緣。 它的絕緣特性取決于大氣的潔凈度、海拔高度（海拔高度越高，大氣越稀�。┖蜌夂驐l件等與空氣有關(guān)的參數，導體工作溫度取決于導體的耐熱特性。 由于沒(méi)有絕緣層，裸電線(xiàn)類(lèi)沒(méi)有電壓區分。
絕緣電線(xiàn)電纜是指銅鋁導體外包覆有絕緣層的一類(lèi)產(chǎn)品，由于有絕緣層，這類(lèi)電線(xiàn)電纜規定有相應的電壓等級。 絕緣層可由絕緣性能好的纖維材料（例如電纜紙、棉紗、黃麻等）、礦物油或高分子材料制成。
高分子材料由于其絕緣性能優(yōu)良，資源豐富（大多是石化產(chǎn)品），加工性能好、可選用的品種多等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于制造電線(xiàn)電纜的絕緣、護層及包裝材料。 電纜導體承擔輸送電流的功能，其運行的好壞在很大程度上取決于絕緣用高分子材料的特性。
1 高分子絕緣材料與導體工作溫度的關(guān)系
電線(xiàn)電纜的導體，無(wú)外于鋁和銅兩種金屬，除了在形狀（例如扇形、瓦楞形等）的改變和加工工藝（例如退火、銅鋁雙金屬材料）等的改變外，它的導電性能和機械強度的改進(jìn)已無(wú)太多的空間，有絕緣的電線(xiàn)電纜新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)很大程度取決于高分子材料工業(yè)的突破，只有研發(fā)出一種新的高分子材料，電線(xiàn)電纜才可能出現一種或一個(gè)系列的新產(chǎn)品。 因而電線(xiàn)電纜的技術(shù)創(chuàng )新是與材料工業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新密不可分的。 目前市場(chǎng)高分子材料絕緣和護套電線(xiàn)電纜品種繁多，特別是一些新材料制造的電線(xiàn)電纜， 如果不了解它的性能，就不知道這類(lèi)電纜的正常運行溫度和電纜的適當的使用場(chǎng)合。
高分子絕緣電線(xiàn)電纜指的是用橡膠、塑料等做絕緣或護套的電線(xiàn)電纜。 高分子材料用于絕緣時(shí)，由高分子材料的耐熱特性決定電線(xiàn)電纜的導體工作溫度。
導體工作溫度越高，其輸送電流的容量越大，也就是載流量越大。 表 1 給出各種常用高分子絕緣材料允許的導體工作溫度�！�1】
用戶(hù)應當根據自身系統的電纜工作環(huán)境溫度來(lái)選用不同絕緣材料電纜的導體的工作溫度。 例如，金屬熔爐附近電器連接線(xiàn)溫度較高，選用硅橡膠絕緣電纜可以抵御較高的環(huán)境溫度，保證正常供電；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機和飛機發(fā)動(dòng)機周?chē)鷾囟容^高，一般應選用交聯(lián)聚烯烴材料作為發(fā)動(dòng)機周?chē)季�(xiàn)，選用氟塑料絕緣類(lèi)電線(xiàn)電纜作為發(fā)動(dòng)機的引接線(xiàn)。 因而無(wú)論是國際電線(xiàn)電纜標準和我國電線(xiàn)電纜標準，對絕緣電線(xiàn)電纜不僅要標明其適用的電壓等級、還要標明絕緣類(lèi)型和相應的絕緣材料下導體的工作溫度，供用戶(hù)正確選擇。
2 電纜的導體與高分子材料硬度的關(guān)系
國家標準 GB/T3956 電纜的導體， 將電線(xiàn)電纜用導體分為四種，如表 2 所示�！�2】
早先的導體標準有第三種、第四種導體，IEC1978年發(fā)布 IEC228（1978）時(shí)，刪除了第三種和第四種不常用導體。 在后續的 GB/T3956 改版中，為了與 IEC228等同，也刪除了第三種、第四種導體，保留了現行的第一、第二、第五、第六種導體。
導體的柔軟程度主要與組成導體的單線(xiàn)根數有關(guān)，表 3 列出了幾種電纜常用圓型銅導體的最少單線(xiàn)根數�！�3】
第一種導體是完全實(shí)心導體，即組成導體的單線(xiàn)根數只有一根，是最硬的一種導體。
第二種導體由根數較多的單線(xiàn)組成，比第一種導體軟，比較容易彎曲。 第一種、第二種導體供固定敷設電線(xiàn)電纜用， 與它相適應的絕緣材料為聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、乙丙橡膠等質(zhì)地較硬的高分子材料，一般帶金屬鎧裝層的電纜也使用這兩類(lèi)導體。
第五種導體由較多根單線(xiàn)組成，比較柔軟。 第六種導體由比第五種導體更細、 根數更多的單線(xiàn)組成，是最柔軟的一種導體。 第五種、第六種導體是軟結構導體， 與這兩種導體相適應的絕緣材料為軟聚氯乙烯、硅橡膠、交聯(lián)聚烯烴、各種絕緣橡皮、氟塑料等較軟的高分子材料。
組成導體的單線(xiàn)根數越多，制造工序越繁雜、制造成本越高。 因而，硬結構導體只能使用硬高分子材料，軟結構導體只能使用較軟絕緣材料，彼此搭配應適當。
例如：在交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜（這類(lèi)絕緣電纜一般為固定敷設電纜，不移動(dòng)）中如果使用軟結構導體，交聯(lián)聚乙烯擠制的絕緣層比導體硬，軟結構導體就沒(méi)有意義。
反之如果用硅橡膠做絕緣材料， 又使用的是第一種或第二種導體，導體的可彎曲性能差于硅橡膠，軟結構絕緣就散失了意義。 因此客戶(hù)應根據電纜的使用場(chǎng)合和相應的國家、行業(yè)標準做出正確的選擇。
3 結語(yǔ)
電線(xiàn)電纜相對變壓器、 開(kāi)關(guān)等機電產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，是一種較簡(jiǎn)單的機械產(chǎn)品，正因為其結構簡(jiǎn)單，所以大多數人忽略了電線(xiàn)電纜每一構件的性能以及相互間如何科學(xué)合理搭配才能最大限度優(yōu)化其使用功能的重要性。 本文對廣大電線(xiàn)電纜用戶(hù)強調兩點(diǎn)：第一，高分子材料的種類(lèi)決定了導體的工作溫度，任何一種絕緣電纜必須在工作溫度下運行才是安全的； 第二，導體的軟硬結構要與高分子的軟硬程度相適應，特別是軟結構導體使用較硬高分子材料，會(huì )散失軟結構導體可移動(dòng)功能，給用戶(hù)造成不必要的資源浪費。
參考文獻：
[1] GB/T3956-2008,電纜的導體[S].
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