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        電器控制柜與綜合控制機(jī)柜之間信號電纜的設(shè)計(jì)

        2022-10-13 01:04:28張宗濤馮虎宗楊國威張寶華
        甘肅科技 2022年16期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)線控制線護(hù)套

        陳 江,張宗濤,馮虎宗,李 翔,楊國威,張寶華

        (1.甘肅電器科學(xué)研究院,甘肅 天水 741018;2.中節(jié)能啟源雷宇(江蘇)電氣科技有限公司,江蘇 揚(yáng)州 225200)

        在完整的電器控制系統(tǒng)中,電器設(shè)備之間需要傳輸模擬及數(shù)字等各種電信號及光信號。例如,在電線電纜交流電壓試驗(yàn)、沖擊電壓試驗(yàn)等各類電性能試驗(yàn)中所使用的電器設(shè)備以及電力系統(tǒng)信號裝置、控制裝置、保護(hù)裝置、監(jiān)測裝置、安全裝置、自動化裝置,和通信裝置等[1],均依賴電纜通過模擬電壓、電流信號和數(shù)字信號的傳輸,完成這些裝置的連接與控制,這些信號在電器控制柜與綜合控制機(jī)柜之間的傳輸最為密集。

        傳統(tǒng)方法通常選用塑料絕緣控制電纜[2]、計(jì)算機(jī)與儀表屏蔽電纜[3],設(shè)備內(nèi)部連接用電纜等[4],完成電器控制柜與控制機(jī)柜之間的信號傳輸,但是電纜型號規(guī)格多,設(shè)計(jì)復(fù)雜、布線困難,難于檢查維修。

        1 電纜的技術(shù)性能及要求

        根據(jù)電纜電性能試驗(yàn)中成套電器設(shè)備與控制機(jī)柜傳輸信號的特點(diǎn),所設(shè)計(jì)電纜的技術(shù)性能及要求如下:

        (1)電纜既能傳輸模擬電壓、電流信號,同時又能傳輸數(shù)字信號,需要時還可以傳輸射頻電視信號、光信號等(本次設(shè)計(jì)的電纜未涉及),電纜應(yīng)同時具備塑料絕緣控制電纜、計(jì)算機(jī)儀表屏蔽電纜、設(shè)備內(nèi)部連接用電纜的全部或部分功能。

        (2)電纜絕緣線芯含控制線芯單元、數(shù)據(jù)線芯單元兩個部分。

        控制線芯單元主線芯含1.5 mm2、2.5 mm2兩種標(biāo)稱截面;數(shù)據(jù)線芯單元含0.3 mm2、0.5 mm2兩種標(biāo)稱截面,其中0.3 mm2的數(shù)據(jù)線芯分為屏蔽和非屏蔽兩種結(jié)構(gòu),0.5 mm2的數(shù)據(jù)線芯為對絞屏蔽結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)線芯單元的工作電容符合《通信電纜試驗(yàn)方法》(GB/T 5441—2016)[5]中的規(guī)定。

        (3)電纜的絕緣線芯含額定電壓(U0/U)為300/500 V、450/750 V兩種電壓等級。其中:控制線單元應(yīng)符合300/500 V的運(yùn)行要求,數(shù)據(jù)單元線芯應(yīng)符合300/500 V的運(yùn)行要求,電纜防護(hù)層應(yīng)滿足額定電壓450/750 V的運(yùn)行要求。電纜的絕緣護(hù)套采用軟聚氯乙烯絕緣護(hù)套料,最高耐受溫度為70 ℃。

        (4)為了敷設(shè)和接線方便,電纜應(yīng)具有良好的彎曲性能,允許的彎曲半徑不小于電纜外徑的16倍。

        我把上課瞌睡的學(xué)生請到身邊,告訴他:“我又看到你上課睡覺了,怎么了?哪里不舒服嗎?”他低下頭,支支吾吾地說:“英語課實(shí)在聽不懂,聽著聽著就睡著了。”對學(xué)生而言,除了智力因素,初中的苦與累多是小學(xué)時不刻苦學(xué)習(xí)播下的種子,他們正在用青春的美好時光賠付童年時的放縱蹉跎。作為老師,再生氣也于事無補(bǔ)。相反,理解他學(xué)習(xí)上的困難,找到他身上的閃光點(diǎn),誠心幫助他們,多多關(guān)注和鼓勵,也許會讓他們直面學(xué)習(xí)的困境,找到自己的出路。這個過程中,師生之情也會更加牢固。

        (5)電纜應(yīng)具有一定的阻燃性能。

        2 電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        本次設(shè)計(jì)的電纜名稱為銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套編織屏蔽加數(shù)據(jù)連接用控制和信號電纜,型號規(guī)格為CTVVP 16×0.3+3×1.5+3×2.5+1×2×0.3 P+2×1×0.5 P。其中CT為成套電器設(shè)備和系列代號。

        電纜由控制電纜線芯單元、數(shù)據(jù)單元線芯單元兩部分組成,導(dǎo)體總芯數(shù)為26芯。

        2.1 導(dǎo)體

        控制線芯單元導(dǎo)體包括1.5 mm2,2.5 mm2,按GB/T 3956—2008中第5種導(dǎo)體規(guī)定設(shè)計(jì),導(dǎo)體由退火不鍍錫圓銅線束絞而成,外觀圓整,不允許整股扭接或焊接[6]。

        數(shù)據(jù)單元線芯導(dǎo)體,0.5 mm2按照GB/T 5023.5—2008中第6種導(dǎo)體規(guī)定設(shè)計(jì)[7],0.3 mm2參照《電器設(shè)備內(nèi)部連接電纜》(GB/T 38296—2019)的規(guī)定設(shè)計(jì),導(dǎo)體要求與電纜線芯導(dǎo)體相同。

        導(dǎo)體的種類、結(jié)構(gòu)及20 ℃時導(dǎo)體最大電阻要求見表1。

        表1 電纜的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

        2.2 絕緣線芯

        控制線芯單元1.5 mm2、2.5 mm2芯數(shù)各為3芯;數(shù)據(jù)線芯單元,非屏蔽0.3 mm2線芯芯數(shù)為16芯;屏蔽0.3 mm2線芯芯數(shù)為2芯;單芯屏蔽0.5 mm2線芯芯數(shù)為2芯。

        2.3 絕緣

        2.3.1 絕緣分色

        1.5 mm2的控制線芯絕緣為紅色;2.5 mm2的控制線芯絕緣為黃色。

        0.3 mm2的對絞屏蔽數(shù)據(jù)線芯,絕緣為白色和紅色[8];非屏蔽數(shù)據(jù)線單元,絕緣為藍(lán)色。

        0.5 mm2屏蔽數(shù)據(jù)線單元,絕緣為綠色。

        2.3.2 絕緣厚度及最小絕緣電阻

        控制線芯的絕緣厚度及70 ℃時最小絕緣電阻按GB/T 9330—2020設(shè)計(jì);0.5 mm2數(shù)據(jù)線芯的絕緣厚度及70 ℃時最小絕緣電阻按GB/T 5023.5—2008設(shè)計(jì);0.3 mm2數(shù)據(jù)線芯70 ℃時最小絕緣電阻參照GB/T 38296—2019設(shè)計(jì);絕緣厚度及70 ℃時最小絕緣電阻見表2。

        表2 控制線芯和數(shù)據(jù)線芯的絕緣厚度及70 ℃時最小絕緣電阻

        2.4 數(shù)據(jù)線芯屏蔽方式及護(hù)套

        1×2×0.3 P的屏蔽數(shù)據(jù)線芯,絕緣對絞后繞包一層聚酯薄膜帶,并采用銅絲編織屏蔽,編織銅絲外徑為0.15 mm,編織密度不小于80%。

        2×1×0.5 P的屏蔽數(shù)據(jù)線單元,絕緣后采用銅絲編織屏蔽,編織銅絲外徑為0.12 mm,編織密度不小于80%。

        數(shù)據(jù)線單元屏蔽后擠包一層標(biāo)稱厚度為0.6 mm,符合GB/T 8815—2008的70 ℃軟聚氯乙烯塑料[9],塑料的氧指數(shù)不小于30。

        2.5 線芯排列及成纜

        電纜的控制線芯和數(shù)據(jù)線芯的排列,如圖1所示,1、3、5為數(shù)據(jù)線芯,2、4為控制線芯。其中:2×1×0.5 P的屏蔽數(shù)據(jù)線芯,絕緣線芯為23#、24#,對絞繞包屏蔽后,再擠包一層標(biāo)稱厚度為0.4 mm的軟聚氯乙烯塑料護(hù)套,排列在電纜線芯內(nèi)層;16×0.3中的1~10#數(shù)據(jù)線芯,排列在電纜的第二層;16×0.3中的11~16#數(shù)據(jù)線芯,排列在電纜的第三層;第三層的其他線芯依次排列為:3×2.5中的21~22#控制線芯,2×1×0.5 P中的25~26#數(shù)據(jù)線芯,3×2.5中的20#控制線芯,3×1.5中的17~19#數(shù)據(jù)線芯。

        圖1 電纜結(jié)構(gòu)圖

        線芯成纜后重疊繞包一層厚度為0.23 mm的低煙無鹵阻燃包帶,最小繞包重疊率不小于5%。

        2.6 護(hù)套

        線芯成纜后擠包一層標(biāo)稱厚度為0.8 mm阻燃軟聚氯乙烯護(hù)套,護(hù)套最薄點(diǎn)不小于0.58 mm。

        3 試驗(yàn)

        本次設(shè)計(jì)的電器控制柜與控制機(jī)柜之間連接用控制和信號電纜,因選用了常用的阻燃聚氯乙烯絕緣護(hù)套,電纜的結(jié)構(gòu)尺寸、絕緣護(hù)套的機(jī)械性能等多為常規(guī)性試驗(yàn)項(xiàng)目,電纜能夠通過GB/T 19666—2019規(guī)定的C類成束燃燒試驗(yàn)。

        按照《通信電纜試驗(yàn)方法》(GB/T 5441—2016),電纜的工作電容(1 kHz)不大于120 nF/km。

        此外,因?yàn)楦鞣N不同規(guī)格的線芯絞合在一起,電纜的不圓度是一個控制難點(diǎn),通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì),電纜實(shí)際的不圓度可以控制在15%之內(nèi)。

        4 結(jié)束語

        電器控制柜與控制機(jī)柜之間連接用控制和信號電纜集成了塑料絕緣控制電纜、計(jì)算機(jī)儀表屏蔽電纜,設(shè)備內(nèi)部連接用電纜的用途或部分用途于一體,結(jié)構(gòu)緊湊、敷設(shè)方便、檢查維修方便、美觀適用,有效解決了電壓試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)電纜型號規(guī)格多,布線困難,難于檢查維修的問題,使得電壓試驗(yàn)系統(tǒng)電器控制柜與控制機(jī)柜之間連接用的電纜結(jié)構(gòu)緊湊、檢查維修方便、美觀適用。

        在此之前,類似結(jié)構(gòu)的電纜已被開發(fā)和使用。隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展,這類電纜傳輸信號將更加多樣化,結(jié)構(gòu)形式更為靈活,用途更為廣泛,發(fā)展前景更為廣闊。

        由于電器控制柜與控制機(jī)柜之間連接用控制和信號電纜有結(jié)構(gòu)形式的多樣性、傳輸信號的復(fù)雜性,電線電纜產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員與設(shè)備制造人員如何更好更密切地合作;電纜不同電壓等級、不同截面線芯、屏蔽和不屏蔽的線芯共存時,如何有效地控制電纜的不圓度;如何減小由于多種電纜形式的集成對于信號傳輸?shù)挠绊?;如何更大范圍地使各類電纜中電信號、甚至光信號更好、更為完美地融合在一起,都需要進(jìn)一步探索。

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