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)。國外有很多鋼絲鎧裝電纜！

價格：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題

一、提出問題

通過對試驗和現(xiàn)場數(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、材料選擇和運(yùn)行合理性等諸多問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越受到人們的關(guān)注。單芯鋼絲鎧裝電纜在中國的使用給許多項目帶來了麻煩和經(jīng)濟(jì)損失。用戶比電纜制造商更關(guān)注這個問題。數(shù)據(jù)[1]討論了這個問題，并列出了國內(nèi)單芯鋼絲鎧裝電纜敷設(shè)的情況。并提出國內(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)與國外一致，取消。

20世紀(jì)60年代中期，上海過黃浦江電纜敷設(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，因為中國沒有鋁合金絲產(chǎn)品，所以改為銅絲隔磁設(shè)計。鋼絲鎧裝中間均勻分布3-4根銅絲，單芯電纜外無閉合磁路。從那以后，國產(chǎn)超高壓單芯海纜都采用隔磁結(jié)構(gòu)鎧裝。(這是否起源于中國，需要驗證-自言自語)。

文章還列出了1987年廣東虎門220的幾個引進(jìn)項目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。由法國阿爾卡特提供?？资鞘褂玫?phi;7 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），不會形成封閉的磁回路，不會造成額外的護(hù)套損失。

文章稱，自20世紀(jì)60年代以來，國內(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。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，制造商認(rèn)為沒有必要從理論和實際操作記錄中采用隔磁設(shè)計。為了使中國海底電纜的結(jié)構(gòu)與國外產(chǎn)品相似，作者的觀點是取消隔磁結(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。

以上是國內(nèi)外高壓和超高壓電纜水下敷設(shè)時單芯鋼絲鎧裝結(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)計部門和用戶部門也選擇這種電纜。有很多問題。

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)行測試以驗證。本文對單芯鋼絲鎧裝電纜進(jìn)行了載流試驗。使用測試數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。討論為未來電纜結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計提供信息。

2.測試和現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)

  2.1 測試和計算數(shù)據(jù)

測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數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)-2中。

  注：* 溫?fù)?jù)測量表面的不同部位，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)樣品尺寸計算單芯鋼絲鎧裝電纜的載流量，計算結(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)裝甲損耗計算值計算)。

電纜中心間距為2根電纜(De)。

  2.2 現(xiàn)場資料

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

根據(jù)測量電流計算出線芯溫度和表面溫度。所使用的參數(shù)是YJV32電纜的計算參數(shù)值(如交流電阻和熱阻)和試驗參數(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)?？諝夥笤O(shè)時，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。這些損失與磁場強(qiáng)度有關(guān)，磁場強(qiáng)度與線芯電流有關(guān)。當(dāng)鋼絲單點連接時，裝甲沒有環(huán)流損失。電纜相當(dāng)于無限長直線，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，認(rèn)為鋼絲損失主要是由電纜芯電流引起的。三個單芯在三相系統(tǒng)和三個單芯串聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)表2-2 試驗數(shù)據(jù)（單相）和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)（三相）反映了載流能力和溫度兩個參數(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。由于試驗條件的限制，三相系統(tǒng)無法進(jìn)行試驗。通過表3-1的計算溫度參數(shù)至少表明，當(dāng)電纜呈三角形排列時，單相測試數(shù)據(jù)（載流）類似于三相系統(tǒng)下現(xiàn)場排列模式下的測量電流。

  注：① 試驗和現(xiàn)場電纜呈三角形排列，但現(xiàn)場三角形中有一條膠條。

  ② 計算值(按電流和熱阻計算)。

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

  ④ 三角形電纜組的表面溫度因部位而異，僅供參考。

3.3 隔磁是一個偽概念

通過實驗和現(xiàn)場數(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時，由于銅絲的插入，可能會導(dǎo)致磁線崎嶇不平，但不能中斷。由于磁化強(qiáng)度總是落后于磁場強(qiáng)度的變化（磁滯現(xiàn)象），當(dāng)磁體反復(fù)磁化時，磁體分子的位相不斷變化，分子振蕩加劇，加熱和溫度升高。增加分子振動的能量是由維持磁場電流的電源提供的。交變磁場中的鋼絲也產(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。它的熱能也來自于維持磁場電流的電源。通過實驗和現(xiàn)場測量，這種隔磁結(jié)構(gòu)是一個偽概念。從定量計算來看，IEC 60287 標(biāo)準(zhǔn)僅10個電纜間隔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算方法。在沒有計算方法之前，可以通過測試來解決單芯鋼絲鎧裝電纜的載流能力。對于正在考慮的問題，采用測試方法來解決IEC解決問題的標(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試基地，現(xiàn)已改造成符合法定要求的實驗室。有一套完整的載流測試設(shè)備。除一般電纜外，還為特殊電纜熱性能試驗提供服務(wù)。

結(jié)論

通過以上分析至少可以獲得兩點收獲：

  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，千萬不能按非鎧裝電纜選擇載流量(可以說100%廠家提供的載流量都是錯誤的)。

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

綜上所述，對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。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有太大區(qū)別。你可以做一個測試來驗證它。這里沒有評論。

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。