电缆成缆工艺讲义

电缆成缆工艺讲义
一、成缆的目的
电缆是用来传输电能或控制信号的。

电力设备用电多数是用多相电源，所以电力电缆是多芯的，常用三相电源的三芯电缆或四芯电缆（其中有一芯作为地线）。

控制电缆主要是用于控制设备的线路，控制电缆需要的根数一般很多，因此控制电缆往往做成多芯的。

这样不仅使用方便、经济，而且使用三相电源送电的三相电缆成缆在一起，可以使三相磁场抵消,减少损耗。

因此，在成缆工序中，是将二芯、三芯，甚至是几十芯绞合在一起。

组成多芯电缆。

这种将绝缘线芯按一定的规则绞合在一起，包括绞合时线芯间空隙的填充和在成缆上的包带过程，叫做成缆。

成缆时，绝缘线芯的绞合形式是采用同心层正规绞合，绝缘线芯直径相同的成缆叫做对称成缆，绝缘线芯直径不同的成缆叫做非对称成缆。

虽然根据需要根数的绝缘线芯绞合在一起的电缆，使用方便经济，但有些电缆是不成缆的，如高压电缆等，这是为了避免结构太大而笨重和技术设备上的原因，制造成单芯电缆。

二、成缆绝缘线芯及其它原材料
1. 从成缆使用材料上分类
2.成缆各辅料的作用
a. 包带：包带都有将绞合线缆扎紧、包缚成形的作用，同时根据包带材料不同还具有其他特殊作用，如玻纤带有一定的耐火作用。

b. 填充：填充都有使成缆后电缆外形圆整，不易变形的作用，同时根据填充材料的不同还有其它特殊作用，如阻燃填充有阻燃的作用。

3. 从成缆结构来看
a.由绝缘线芯数的多少，可将成缆分为：两芯，3芯，4芯，5芯，多芯成缆；
b.由绝缘线芯数的几何形状，可将成缆分为：圆形线芯，扇形线芯，瓦形方形，平扇方形，扇形圆形等绝缘线芯成缆。

c. 我公司生产的电缆主要有两芯，三芯等截面圆形电缆，三芯等截面扇形电缆，四芯、5芯等截面扇形电缆，3 大1小扇形电缆，3大 1大扇形电缆，4大1小芯电缆，
以及2芯到37芯的控制电缆。

我公司电力电缆结构示意图如下：
三、成缆的基本工艺参数
2. 绞合方向：成缆绞合方向有左向右向之分，区别的方法即：将绝缘线芯成缆后，水平放置向前看，如果是左旋为左向，右旋为右向，电缆最外层成缆应为右向。

绞合方向的判定方式如下图：
四指沿着电缆线芯轴的方向，拇指与绞线方向一致，若与左手相同为左向，与右手相同为右向。

3. 成缆节距与节距倍数
成缆过程中，成缆的每根绝缘线芯，都有直线和旋转两种运动。

当绝缘线芯旋转一周时，绝缘线芯沿轴向前进的距离称为电缆节距。

在生产实际中，一般成缆节距是以节距倍数来表示的。

所谓节距倍数，即是节距长度与成缆的直径之比。

用公式表示为：
m=L/D
式中m—成缆节距倍数；L—成缆节距；D—成缆直径。

对于不同的产品节距倍数不同。

一般要求柔软性较高的电缆，规定节距倍数较小。

如：矿用电缆中的电钻电缆，UZ标准规定不大于5倍，U、UP标准规定不大于12～14倍，以使这些电缆具有较好的弯曲性能。

成缆节距长度的选择，对各种电缆绝缘线芯是不同的。

成缆节距大小直接影响绝缘线芯变形和电缆柔软性。

成缆节距越大，电缆绝缘线芯在弯曲时的变形越大，电缆柔软性越差。

通常绝缘线芯的成缆节距是根据电缆使用条件、线芯柔软程度以及成缆后电缆的稳定性等因素加以选定。

选择
合适的成缆节距，使电缆有好的结构稳定性和弯曲性，减少变形和皱褶以及有较大的生产率。

对于圆形绝缘线芯采用较小的节距，一般节径比为25～40，而扇形绝缘线芯采用较大的节径比，一般在40～80。

且遵循截面大的绝缘线芯成缆用较小的节径比的原则。

（因为大截面线芯形变产生的内应力也大，易破坏电缆结构稳定性和产生“蛇形”）
4. 绞合节距和绞入率
由于成缆过程中绝缘线芯除直线前进的运动外，还有一个扭绞的转动，因此成缆的长度与绝缘线芯的实际长度是不等的。

在成缆的一个节距内，绝缘线芯的实际长度l与节距长度L之比称为绞入系数K 即： K=l/L
在实际使用中，还有绞入率的概念，即在一个成缆节距内绝缘线芯实际长度减去节距长度的差值与成缆节距长度之比称为绞入率。

这是因为绞合时，绝缘线芯沿螺旋线转过一个节距时，它的实际长度大于节距长度，因此将这个增加的长度与成缆节距长度之比称为为成缆的绞入率，通常以百分数表示，如下式：
L为成缆节距，D为成缆直径，l为一个节距内绝缘线芯的实际长度。

则绞入率可用下式表示：
l＝（l-L）/L×100%
已知
l= (p2D2 L2)1/2=[(p2/m2 1)L2]1/2
式中m=成缆节距倍数
所以绞入率l可写成：
l＝｛[1（p/m）2]1/2-1｝×100%
由此可见，绞入率是由节距倍数决定的。

节距倍数越小，绞入率越大。

绞入率的增加，使成缆的导线电阻增加，同时也相应地增加了单位长度电缆导体材料和其它绝缘材料地消耗。

5. 部分电缆的成缆外径
d:圆形绝缘线芯外径 D:成缆外径
两等截面圆形绝缘线芯成缆外径：D=2d
三等截面圆形绝缘线芯成缆外径：D=2.154d
四等截面圆形绝缘线芯成缆外径：D=2.414d
五等截面圆形绝缘线芯成缆外径：D=2.7d
6. 部分电缆的成缆填充面积
圆形绝缘线芯成缆后填充面积由以下表方法确定：
d为绝缘线芯外径
四、扇形线芯成缆
圆形线芯的电缆采用退扭成缆，扇形线芯的成缆有两种方式：一种是不退扭线芯（用固定式）成缆，另一种是退扭线芯（用浮动式）成缆。

对于线芯不退扭的在成缆时，为了防止扇形线芯在成缆过程中绝缘线芯的变形，采用固定式成缆，使扇形顶角始终对正电缆的几何中心，以保证成缆直径的圆整。

为此，扇形绝缘线芯必须进行弹性预扭。

预扭的含义：在线芯绞合压型时相反线芯按成缆节距进行扭转，并方向相反。

放线芯
逆成缆方向转过某一角度，使绝缘线芯有一个相反方向的弹性变形，扇形顶角对正电费的几何中心。

预扭角度的多少，不是以计算求知，是以经验掌握。

放线盘到第一道压模的距离长，预扭的角度要大些。

绝缘线芯的柔软度愈大，预扭的角度也愈大；小截面的比大截面的预扭角度要大；同样规格的绞合线芯比单根线芯预扭角度大。

一般对于在绞笼上的绝缘线芯预扭在半圈到三圈范围内。

绞笼后面单独放线架上的扇形绝缘线芯预扭角度较大些。

对于预扭角度较差的，可利用调整压模架与分线板的距离少量的补偿。

若预扭不足则把压模调节靠近分线板，反之预扭过头，则把压模调至远离分线板。

但压模架到分线板的的距离不能太小，如果距离太小，使绝缘线芯进模角度太大，容易使绝缘线芯弯曲半径过小，损伤绝缘或产生绝缘皱折，一般控制绝缘线芯进模角度不大于45度。

另一种是线芯退扭的方法。

它错助于绞制----绝缘机预扭设备的成缆。

绝缘线芯由右向左运动，通过紧压装置，由轴借链条和齿轮系统，使整个装置绕轴旋转。

压辊绕轴的附件旋转是借锥形齿轮来达到的，这样线芯的前进运动和旋转运动能适当配合，很方便地得到了线芯的预扭扭转。

五、成缆中应注意的一些问题
1. 成缆时应按绝缘线芯红、黄、绿、蓝、黑/双或0、1、2、3、4顺序排列；
2. 包带的方向应为左向；
3. 包带的厚度要均匀，绕包后平整、紧实、无褶皱，搭盖均匀、无漏包现象。

4. 成缆后的扇形线芯，不准有翻身现象。

5. 成缆时必须按工艺将填充物填好，（保证饱满，又不损伤绝缘），填充不应有跳蹦。

电缆绞制讲义
绞线的目的：
1.采用单根导线不易弯曲，柔软性差，给生产、运输、安装、敷设和使用都带来了困难。

2.由于单根导线截面大，涡流损耗大，影响输电效果。

3.目的：保证电气性能上有一定截面；力学性能上有一定的柔软性。

二．绞线的优点：
1.柔软性好
2.稳定性好
3.可靠性好
4.强度高
三. 绞线的分类及用途：
1.普通绞线：
铝绞线（LJ）：优点：导体重量轻，导电性好。

用途：应用于受力较小的架空电力线路的配电线。

硬铜绞线（TJ）：优点：电气性能优越；用途：架空输电线路。

铝合金绞线（LH
J）：优点：抗拉强度高，导电率较铝绞线低10%。

用途：冰川、山区、丘陵等
A
地。

铝包钢绞线：优点：抗拉强度高。

用途：大跨越线路。

2.组合绞线：
钢芯铝绞线（LGJ）：优点：抗拉强度高。

用途：架空输电线路，配电线路，重冰区及大跨越输电线路。

防腐钢芯铝绞线：优点：防止钢芯腐蚀，提高导线使用寿命。

用途：咸水湖、沿海、工矿区及腐蚀气氛严重地区。

铝包钢芯铝绞线：优点：防止钢芯腐蚀，提高导线使用寿命。

降低线损。

单位重量减轻，增大了导线跨距。

3.特种绞线：
扩径钢芯铝绞线:优点：增加导线外径，节约有色金属，减少电晕损失。

用途：高电压输电及高海拔输电
扩径空心导线：优点：具有较大的导线外径，减少电晕损失，节约有色金属。

用途：高压变电站。

消振及间隙型绞线：优点：各绞层分离，能自身减少振动。

用途：多风暴地区。

防冰雪绞线：优点：抗冰雪能力强。

用途：重冰区地带。

铜电刷线：优点：结构稳定，柔软性良好，采用束绞和复绞而成。

用途：电机中的引接线。

裸铜软绞线：特点：采用股线正规绞合、束绞、无复绞或束绞后按正规绞合复绞等形式。

用途：连接电机、电器设备部件。

铜编织线：优点：导线柔软。

用途：移动电器装备的连接线，也用于汽车，拖拉机蓄电池的连接。

镀铝钢芯铝绞线：特点：镀锌钢丝改为镀铝钢丝。

增加抗腐蚀性。

用途：用于防腐线路。

耐候绝缘架空线：特点：在LJ和LGJ绞线表面加绝缘层。

用途：线路通过林区和城市使用。

导电线芯：特点：大多用油浸纸绝缘和塑料绝缘的电力电缆。

1.硬线芯：用于船用电缆、电力电缆等。

2.软线芯：用于矿用电缆、橡套电缆等。

3.特软电缆：用经常移动的电线电缆线芯及有特殊要求的导电电线电缆。

四.绞合设备
包括笼式绞线机、盘式绞线机、叉式绞线机、框式绞线机、管式绞线机、束线机等。

设备组成部份：
1）放线部份
2）牵引装置
3）收线装置
4）拖动系统
5）其他：计米器、电气、液压、气压控制装置和分线板、压模、压型、预扭、绕包、自动停车等装置。

五．绞线工艺
A、绞合节距
定义：单线沿绞线轴向方向旋转一周所前进的距离。

节距比：节距与直径的比值。

由示意图可得出，绞线节距计算公式如下：
h=Lsina=pDΦtga
L2=(pDΦ)2 h2
h—绞线节距长度；L—一个节距内的单线展开长度；DΦ—节圆外径，
DΦ=D-d；
D—绞线外径；d—单线外径；a—螺旋升角；
d1=d/sina
绞线节距的测量：划印法或压印法
绞线节距比：
m = h/D m Φ =h/DΦ =h/(D-d)
m—实际节距比mΦ—理论节距比
说明：节距比是绞线的一个重要参数，它的大小同绞线的质量和绞线过程有很重要的关系。

a) 节距比小，绞线就比较柔软，绞合紧密，生产效率低。

同时由于绞入率增加，材料消耗增大，绞线单位重量也增大。

同时也降低了导线的导电率。

b) 当节距比倍数过大时，制造和使用时容易松股，使绞合不紧密，但是避免了节距过小造成的缺
点。

B、绞入系数：是指绞线在一个绞合节距内，单线实际长度与绞线节距长度之比。

K=（L/h=1 ）2
K—绞入系数；L—绞线中每一节距长度的单线展开校直后的长度；
h—绞线节距长度；mΦ—理论节距比。

绞入率是指在一个节距内，单线实际长度和绞线节距长度的差值与绞线节距长度之比。

l=（L-h）/h´100%
l=绞入率L—单线展开长度h—绞线长度
a) 绞线中单线长度计算
l=K m×L
l—单线长度K m—平均绞入系数L—绞线长度
b) 绞线重量的计算
G=S×L×K m×ρ
G—绞线重量（kg） S—绞线截面积（mm2）L—绞线长度（km） K m—平均绞入系数；ρ—所用金属材料密度（铝2.703g/cm3、钢7.80 g/cm3、铜8.89 g/cm3）。

c) 绞线直流电阻的计算
R20=r20K m L/S
R20—温度为20°C时，绞线的直流电阻；r20—20°C时单线的电阻系数（W·mm2/m）
K m—平均绞入系数 L—绞线长度（km）S—导体的总截面积（mm2）
C)、绞合方向
同心绞合的相邻层的绞合方向相反
多层线都绞合成圆形，当绞线受力时各层产生的转动力矩相互抵消，防止各层单线向一个方向转动而松股，同时也能使绞线产生转动力矩的分力，避免绞线在未拉紧时打卷。

对于钢芯铝绞线而言，各层铝线绞合在钢芯上就像一个螺旋线绕在轭铁外，当电流通过铝线时产生磁力线，绞线各层绞向相反，磁力线的方向相反，各层磁力线互相抵消，减少交流阻抗。

1.方向：方向分为左向（S向）和右向（Z向）。

2.绞合规律：铝绞线和钢芯铝线最外层绞向为右向，电气装备用电线电缆和电力电缆用的铜铝导电线芯最外层绞向为左向。

D）. 绞线外径的计算：D=D0 2nd
D0—绞线中心层直径d—圆单线直径n—绞层数
E). 束线外径的计算：D束=DK
D—单线直径及根数与束线相同时的同心层绞线外径K—调整系数
F). 绞线的填充系数：
定义：绞线截面与同样外径的单线的截面之比。

即空间的利用率。

公式：η= d2×Z×k m/D2×100%
d—绞线中单线直径D—绞线外径 Z—单线根数k m—各层绞线平均绞入系数
六．一般绞线定义
1.绞合方式
裸绞线和绞合线芯的绞合方式有退扭和不退扭两种：
退扭绞合：指在整个绞合过程中单线（或股线）本身不扭转。

退扭绞合常用于不紧压的绞合线芯，绞线中的单线没有扭转内应力，绞线结构稳定。

圆形的绝缘线芯采用退扭绞合成缆后，线芯没有回弹应力，可以保证成缆圆整度和成缆直径的准确性。

不退扭绞合：绞合过程中，每绞一个节距，单线（或股线）自身要扭转360°，即绞合时导线绕中心轴线公转一周时，导体本身也自转一周。

不退扭绞合则多用于紧压圆形线芯和扇形线芯，对于扇形绝缘线芯的成缆也必需采用不退扭的绞合才能保证成缆后缆芯为圆形。

2.绞线的紧压：扇形紧压线芯和圆形紧压线芯。

七．架空绞线
1.同一单线构成的绞线：由同一种材料、同一种直径的单线制成。

一般为同心层绞。

2.有钢线加强的绞线
钢芯铝绞线的铝截面比有三种：
a) 铝钢截面比为6.0及5.3
b) 铝钢截面比为8.0
c) 铝钢截面比为4.3及4.4
3.结构计算
D0—中心层绞合外径n—绞线层数 d—单线直径
4.其它类型的架空线
a)防腐钢芯铝绞线; b)压缩型绞线; c) 扩径钢芯铝绞线：
d) 特种绞线
1) 消振绞线及间隙绞线; 2) 扩径、空心绞线; 3) 防冰雪绞线
八、异型绞合线芯
A）扇形线芯的绞合和紧压：
扇形绞合的要求：
1、中心层中心线上的单线应同样排列在扇形线的中心上。

2、滑移要求，即扇形外周的单线应能在中心层上滑移，中心层中侧两边两根单线也能滑动，这样在包绝缘后的扇形线芯，在绞成电缆芯时没有退扭，外周各单线力求环绕扇形线中心有所滑动。

3、一般扇形节距比常采用：
外层节距比10～12；邻外层节距比13～16；内层节距比20～25。

扇形线芯的紧压：紧压线芯的绞合与压型是连续进行，各单线通过并线模，绞合后即进入压辊成型。

扇形线芯的优点：导体采用扇形结构，可以减小电缆的外径。

与同规格的圆形电缆相比，扇形芯电
缆成缆后的直径要小20%～25%，可以节省成缆的填充和包带材料，以及电缆的铠装和护层材料，使扇形芯电缆的成本比圆形芯电缆降低15%～20%。

B）圆形线芯的绞合和紧压
a) 圆形线芯绞合的要求：采用同心式正规绞合除各层绞向相反外，在中心层单线根数固定情况下，每层单线的根数也是固定的，即永远多六根。

唯一例外情况是当中心层为1根时，其第一层绞线的单线数是6根，比中心层1根单线只多出5根。

b) 圆形线芯的紧压：通过拉拔模拉拔：35mm2及以下的紧压线芯采用一次紧压；50 mm2 及以上的紧压线芯采用分层紧压。

c) 紧压圆形导体的优点：为了提高绞合导体的表面质量，缩小导体直径，减少绞线中单线之间空隙，导体电场均匀性得到提高，增加了高压和超高压电缆的使用可靠性。