绝缘材料硬度和温度对电缆导体性能的影响论文
引言
电线电缆大致分为裸电线类和绝缘电线电缆两大类。
裸电线类指的是钢芯铝绞线等用空气来绝缘的导线，一般架设在空中，用绝缘子与地面隔绝，每相导体有一定的空间间隔，用空气来绝缘。 它的绝缘特性取决于大气的洁净度、海拔高度（海拔高度越高，大气越稀薄）和气候条件等与空气有关的参数，导体工作温度取决于导体的耐热特性。 由于没有绝缘层，裸电线类没有电压区分。
绝缘电线电缆是指铜铝导体外包覆有绝缘层的一类产品，由于有绝缘层，这类电线电缆规定有相应的电压等级。 绝缘层可由绝缘性能好的纤维材料（例如电缆纸、棉纱、黄麻等）、矿物油或高分子材料制成。
高分子材料由于其绝缘性能优良，资源丰富（大多是石化产品），加工性能好、可选用的品种多等优点，被广泛用于制造电线电缆的绝缘、护层及包装材料。 电缆导体承担输送电流的功能，其运行的好坏在很大程度上取决于绝缘用高分子材料的特性。
1 高分子绝缘材料与导体工作温度的关系
电线电缆的导体，无外于铝和铜两种金属，除了在形状（例如扇形、瓦楞形等）的改变和加工工艺（例如退火、铜铝双金属材料）等的改变外，它的导电性能和机械强度的改进已无太多的空间，有绝缘的电线电缆新产品的开发很大程度取决于高分子材料工业的突破，只有研发出一种新的高分子材料，电线电缆才可能出现一种或一个系列的新产品。 因而电线电缆的技术创新是与材料工业的技术创新密不可分的。 目前市场高分子材料绝缘和护套电线电缆品种繁多，特别是一些新材料制造的电线电缆， 如果不了解它的性能，就不知道这类电缆的正常运行温度和电缆的适当的使用场合。
高分子绝缘电线电缆指的是用橡胶、塑料等做绝缘或护套的电线电缆。 高分子材料用于绝缘时，由高分子材料的耐热特性决定电线电缆的导体工作温度。
导体工作温度越高，其输送电流的容量越大，也就是载流量越大。 表 1 给出各种常用高分子绝缘材料允许的导体工作温度。【1】
用户应当根据自身系统的电缆工作环境温度来选用不同绝缘材料电缆的导体的工作温度。 例如，金属熔炉附近电器连接线温度较高，选用硅橡胶绝缘电缆可以抵御较高的环境温度，保证正常供电；汽车发动机和飞机发动机周围温度较高，一般应选用交联聚烯烃材料作为发动机周围布线，选用氟塑料绝缘类电线电缆作为发动机的引接线。 因而无论是国际电线电缆标准和我国电线电缆标准，对绝缘电线电缆不仅要标明其适用的.电压等级、还要标明绝缘类型和相应的绝缘材料下导体的工作温度，供用户正确选择。
2 电缆的导体与高分子材料硬度的关系
国家标准 GB/T3956 电缆的导体， 将电线电缆用导体分为四种，如表 2 所示。【2】
早先的导体标准有第三种、第四种导体，IEC1978年发布 IEC228（1978）时，删除了第三种和第四种不常用导体。 在后续的 GB/T3956 改版中，为了与 IEC228等同，也删除了第三种、第四种导体，保留了现行的第一、第二、第五、第六种导体。
导体的柔软程度主要与组成导体的单线根数有关，表 3 列出了几种电缆常用圆型铜导体的最少单线根数。【3】
第一种导体是完全实心导体，即组成导体的单线根数只有一根，是最硬的一种导体。
第二种导体由根数较多的单线组成，比第一种导体软，比较容易弯曲。 第一种、第二种导体供固定敷设电线电缆用， 与它相适应的绝缘材料为聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、乙丙橡胶等质地较硬的高分子材料，一般带金属铠装层的电缆也使用这两类导体。
第五种导体由较多根单线组成，比较柔软。 第六种导体由比第五种导体更细、 根数更多的单线组成，是最柔软的一种导体。 第五种、第六种导体是软结构导体， 与这两种导体相适应的绝缘材料为软聚氯乙烯、硅橡胶、交联聚烯烃、各种绝缘橡皮、氟塑料等较软的高分子材料。
组成导体的单线根数越多，制造工序越繁杂、制造成本越高。 因而，硬结构导体只能使用硬高分子材料，软结构导体只能使用较软绝缘材料，彼此搭配应适当。
例如：在交联聚乙烯绝缘电缆（这类绝缘电缆一般为固定敷设电缆，不移动）中如果使用软结构导体，交联聚乙烯挤制的绝缘层比导体硬，软结构导体就没有意义。
反之如果用硅橡胶做绝缘材料， 又使用的是第一种或第二种导体，导体的可弯曲性能差于硅橡胶，软结构绝缘就散失了意义。 因此客户应根据电缆的使用场合和相应的国家、行业标准做出正确的选择。
3 结语
电线电缆相对变压器、 开关等机电产品来说，是一种较简单的机械产品，正因为其结构简单，所以大多数人忽略了电线电缆每一构件的性能以及相互间如何科学合理搭配才能最大限度优化其使用功能的重要性。 本文对广大电线电缆用户强调两点：第一，高分子材料的种类决定了导体的工作温度，任何一种绝缘电缆必须在工作温度下运行才是安全的； 第二，导体的软硬结构要与高分子的软硬程度相适应，特别是软结构导体使用较硬高分子材料，会散失软结构导体可移动功能，给用户造成不必要的资源浪费。
参考文献：
[1] GB/T3956-2008,电缆的导体[S].
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