基本介紹
- 中文名：船用電力電纜
- 外文名：ship power cable
- 領域：交通
- 主要參數：有型號規格、芯數、燃燒特性等
- 執行標準：IEC60092-350、IEC60092-353等
- 結構模型：均勻傳輸線模型、串並聯結構模型
介紹,電纜結構,等效模型,
介紹
船用電纜用於在船舶電網中連線各種電氣設備，以傳輸電能或電氣信號。隨著船舶電氣化和自動化程度的不斷提高，船用電纜的品種和用量不斷增多。船用電纜基本上分為電力電纜、通信電纜及特種高頻電纜三大類，其中電力電纜用於電力、照明等系統，是船上使用最多的電纜。對於電力電纜來說,載流量是一個重要的技術指標。載流量的大小一般取決於電纜絕緣材料的耐溫等級。在同徉的敷設條件下，耐溫等級越高.載流量就越大。如果環境溫度較高，而選擇的電纜絕緣耐溫等級又較低，以致由電流發熱引起的允許溫升很低，這是不經濟的。船用電纜的護套應具有耐潮、耐油、耐燃燒及耐熱老化等性能。常用的護套材料有氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯和聚氯乙烯，此外尚有鉛護套。
電纜結構
通常情況下，電力電纜由內至外為導體（電纜芯）、絕緣層（絕緣層可以承受電網的電壓）、填充及禁止層（半導體或金屬材料製成）、護層（保持電纜的絕緣性能）等幾個主要部分，其絕緣性能的好壞將直接影響整個電氣系統的安全與穩定運行，因此，IEEE、IEC/TC18等國際標準對電纜的各性能都進行了明確規定。
電纜導體
因銅導體的電導率大、機械強度高的特點，電力電纜多以銅作為導體線芯材料，為提高導體的導電能力及防止電化腐燭，常將導體單線鍍錫使其成為鍍錫銅線。電纜導體按製作工藝分為緊壓型和非緊壓型，緊壓後的電纜導體結構緊湊，可節省材料、降低成本，但單根導體不再是規則圓形，如圖1所示。除了小截面的導體外，電纜導體通常是絞合的結構，可保證電纜柔軟性高、可曲度強，不易發生絕緣損傷及塑性變形。從電纜外形來看，可將絞合導體分為扇形、圓形、中空圓形等。按電纜導體線芯的數量，又可將電纜分為單芯電纜、多芯電纜，其數量和標稱直徑的具體規定見GB3956。
圖1 電纜導體緊壓前後截面示意圖
圖1 電纜導體緊壓前後截面示意圖電纜的絕緣層
電力電纜的絕緣質量和水平，在結構上對電纜的使用壽命起了決定的作用。按照常用的絕緣類型對船用電力電纜進行劃分，具體情況如圖2所示。電纜絕緣層各不同類型的厚度及機械性能在GB7594中也有明確規定。
圖2 電力電纜的絕緣類型及代號
圖2 電力電纜的絕緣類型及代號電纜的填充及禁止層
多芯電纜線芯間的縫隙必須使用物質（如非吸濕性材料）進行填充，填充時既可使填充物與護套分離開，也可以將填充物與護套擠壓為一體，還可將非吸濕性扎帶繞包線上芯與護套之間。另外，電纜內部還設有禁止層，目的是最佳化電纜內部的電場分布。電纜導體通常是多根導線絞合而成，其與絕緣層之間必定有縫隙，局部的電場會集中，在導體與絕緣層間設定內禁止層，可有效解決這一問題並防止線芯與絕緣層之間發生局部放電。而絕緣層與護套間設定外禁止層，可使護套與禁止層之間的電位相等，且絕緣層與禁止層間的接觸良好，避免局部放電的產生。
電纜的護層
電力電纜的護層，通常主要分為非金屬和金屬錯裝護層兩種類型，其護套的種類和相應的代號如圖3所示。電纜的護層主要是為了防止電纜發生機械類損傷，以及避免油污、鹽分、水分等環境因素對電纜絕緣層造成的影響。電纜各種護層的性能要求極其使用條件，亦在GB7594中有明確的規定。
圖3 電力電纜的護層類型及代號
圖3 電力電纜的護層類型及代號等效模型
目前常被使用的船用電力電纜的結構模型，主要分為以下幾種：均勻傳輸線模型、串並聯結構模型等，下面分別進行介紹。
均勻傳輸線模型
將電纜等效為均勻傳輸線，那么其截面形狀和介質的電特性、磁特性都沿著整條傳輸線而保持恆定，因而導線的電阻、電感及線間電容是均勻分布在電纜的全部長度上。雖然傳輸線本身是一種分布參數模型，但由於上述特性，可先利用一個集中參數模型來描述。
圖4 均勻傳輸線模型
圖4 均勻傳輸線模型截取其中一小段，如圖4所示。圖中，R為單位長度電纜上的分布電阻，L為單位長度電纜上的分布電感，G為單位長度電纜上的分布電導，C為單位長度電纜上的分布電容。因為己經假設為均勻傳輸線，所以任意一小段的傳輸線特性與整個傳輸線的特性是完全相同的。因此，選取的長度越小，其特性越接近傳輸線的實際特性。
串並聯模型結構
電纜絕緣材料的電導由電介質的有功功率損耗產生，主要包括電暈損耗、絕緣介質的有功功率損耗和介質漏電流引起的有功功率損耗幾大部分。由於電纜的橫截面總要比不出現電暈放電的最小橫截面要大，這就導致上述的電暈損耗、有功功率損耗和漏電流的有功功率非常的小，進而可以忽略對電纜電導的求解。這樣，就有了簡單的低壓電纜的串聯模型和並聯模型，其等效電路如圖5所示。
圖5 電纜的等效模型
圖5 電纜的等效模型