电缆设计
电力工程电缆设计规范
电力工程电缆设计规范电力工程电缆设计规范是为了确保电缆安全可靠地运行而制定的一系列规定和标准。
电缆作为电力传输的重要设备，其设计必须符合相关规范，以确保正常运行和预防事故的发生。
一、电缆选择选择适当的电缆类型和规格是电缆设计的基础。
在选择电缆时，应综合考虑电流负载、电缆长度、环境温度、敷设方式和使用要求等因素，确保电缆具备足够的导电能力和绝缘性能。
二、敷设方式在电缆敷设时，应根据具体情况选择合适的敷设方式，包括直埋、管道敷设和架空敷设等。
不同的敷设方式有不同的要求和限制，应确保电缆的安装质量。
三、敷设深度和距离对于直埋和管道敷设的电缆，应按照规范要求控制敷设深度和距离。
敷设深度应超过地面或地下水面的高度，以保护电缆免受机械和化学损害。
敷设距离则应根据电缆额定电流和散热条件来确定，以避免过热。
四、敷设国家规范和标准电缆敷设应符合国家相关规范和标准的要求。
包括电缆安装工程技术规范、电力工程质量验收标准等。
这些标准规定了电缆敷设的具体要求、验收标准和测试方法，必须严格遵守。
五、电缆接地电缆的接地是保证电缆安全运行的重要环节。
电缆接地应符合国家相关规范和标准的要求，包括接地电阻、接地电流等。
接地系统应具备良好的导电性能，以保证电缆的接地效果和人身安全。
六、电缆绝缘电阻测试在电缆敷设完成后，应进行绝缘电阻测试，以判断电缆绝缘质量。
测试的结果应满足国家相关规范和标准的要求，确保电缆具备良好的绝缘性能。
七、接头和终端制作电缆接头和终端的制作应符合国家相关规范和标准的要求。
接头和终端的制作必须正确无误，确保电缆连接牢固可靠，减少电缆损耗和故障的发生。
以上是电力工程电缆设计规范的主要内容，通过合理的电缆选择、敷设方式、敷设深度和距离等，以及遵守国家相关规范和标准的要求，可以确保电缆安全可靠地运行，为电力工程提供可靠的供电保障。
电线电缆设计规则
电线电缆设计规则电线电缆设计规则电线电缆是电气系统中必不可少的组成部分，用于传输电力和信号。
因此，电线电缆的设计规则对于电气系统和电子设备的安全和性能有着至关重要的影响。
本文将介绍一些电线电缆设计规则。
1. 电线电缆的选择在选择合适的电线电缆时，必须考虑多种因素。
这些因素包括所需的电力或信号、电线电缆的安装环境、电缆的长度和所需的隔离等级。
需要选择符合标准的电线电缆，以确保电气安全和良好的性能。
在选择电线电缆时应注意以下几个因素：（1）导体材质和规格：电线电缆的导体主要有铜、铝等材质，导体规格与所需电力有关。
（2）电线电缆的使用环境：电线电缆的使用环境包括温度、湿度、化学物质等，需要选择避免被腐蚀和老化的电线电缆，并在需要保护的环境中使用绝缘层和护套。
（3）电线电缆的长度和电压：选择适当长度和电压等级的电线电缆可以避免过短或过长的电缆和不安全的电力。
2. 电线电缆的安装电线电缆在安装时要按照设计规则进行，以确保它们不会因任何原因而损害，从而导致电气事故或设备故障。
安装电线电缆时的规则如下：（1）安装时不要扭曲或弯曲电线电缆，以免导致导体损坏或断裂。
（2）在安装电线电缆时，应保持电线电缆绝缘层的完整性并避免损伤。
（3）使用合适的固定装置来支撑电线电缆，并使用保护性的护套来将电线电缆从其他物体和环境中隔离开来。
（4）在使用连接器时必须确保电线电缆与连接器之间的安全，使用连接器之前必须测试其质量并确保使用符合标准的连接器。
3. 电线电缆的标准针对电线电缆设计部分还有许多的标准和规范，如国际电工委员会（IEC）、欧洲电气制造商协会（CEA）、美国电气和电子工程师协会（IEEE）等标准化组织。
根据这些标准，可以选择、安装和维护符合标准的电线电缆和设备。
（1）IEC 电线电缆标准规范例如IEC 60227，IEC 60228等，对电线电缆的特性规范进行详细的说明，可以方便用户选择合理的电线电缆。
（2）CEA成立于1954年，致力于维护电气制造商与贸易商之间的关系，因此，CEA制定了许多电线电缆标准，如CEA-150, CEA-189等等。
电缆设计
设计资料目录目录前言第一部分: 结构设计与物料用量计算--- 2（一）. 导体部分-------------------- 2（二）. 押出部分-------------------- 4（三）. 芯线绞合-------------------- 5（四）. 斜包部分-------------------- 7（五）. 编织部分-------------------- 9（六）. 其它部分-- 10第二部分: 电气性能计算部分------- 13（一）. 等效介电常数---------- 13（二）. 对称电缆-------------------- 141. ----------------------------------------------- 一次传输参数--------------------------- 142. ----------------------------------------------- 二次传输参数--------------------------- 17（三）. 同轴电缆------ 20 1.一次传输参数202.二次传输参数------------ 21设计资料前言部分此数据主要是把一些有关产品设计的技术数据加以集总归纳, 作为设计人员在设计过程中参考数据, 为设计者提供方便. 也可作为设计人员的培训资料.数据主要分为两部分, 第一部分主要讲述电缆各组成部分的结构设计及各组成部分的物料用量. 第二部分电气性能计算部分, 主要是讲述通信线材的主要电气性能与各结构参数之间的关系. 并在数据的最后列出设计过程中常用的表格.第一部分第一部分电缆结构设计与物料用量计算电缆结构设计是把线材各组成部分参数书面化. 在设计过程中,主要是根据线材的有关标准,结合本厂的生产能力,尽量满足客户要求. 并把结果以书面形式表达出来, 为生产提供依据.物料用量计算是根据设计线材时选用的材料及结构参数, 计算出各种材料的用量, 为会计部计算成本及仓储发料提供依据.一 . 导体部分有关设计与计算 :导体在结构上有实心及绞线两种,而其成份方面有纯金属.合金. 镀层及漆包线等在设计过程中, 对于不同的线材选用这些导体材料时, 基于下面几个方面: 1.线材的使用场所及后序加工方式.2. 导体材料的性能: 导电率, 耐热性. 抗张强度. 加工性. 弹性系数等.1. 导体绞合节距设计: 绞线中绞合节距大小一般根据绞合导体线规选取（主要针对UL电子线系列, 电源线,UL444系列,CSA TR-4 系列对导体的节距有要求,需根据标准设计）, 有时为了改善某种性能可选其它的节距. 如通信线材为了降衰减选用小节距,为了提供好的弯曲性能选用较小的节距.下面的节距表选择表是针对UL电子线.美制线规对应截面积及绞线节距2. 多根绞合导体外径计算: 导体绞合采用束绞方式进行, 绞合外径采用下面两种方法计算方法1:D N 1.154* d设计资料（一）. 导体部分方法2:4*N 1D 4*N31d -- 单根导体的直径D--- 绞合后绞合导体外径N--- 导体根数上述两种方法中,方法2比较适合束绞方式导体绞合外径计算3 导体用量计算:1. 单根导体2 W**d42. 绞合导体2*dW * *N *4d -- 单根导体直径ρ—导体密度N--- 导体绞合根数λ --- 导体绞入系数注: 用量计算为单芯时导体用, 当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数量4. 导体防氧化.为防止导体氧化, 可在导体绞合时, 加BAT或DOP油.设计资料（二）. 押出部分（二）押出部分有关的设计与计算 :押出部分包括绝缘押出. 内被押出及外被押出, 在押出过程中, 因对线材要求不同采用押出方式不同.一般情况下, 绝缘押出采用挤压式,内护层与外护层采用半挤管式.有时为了满足性能要求采用挤管式. 其具体选择方法,参照押出技术.1.押出料的选择:设计过程中押出料的选择主要根据胶料的用途.耐温等级.光泽性.软硬度.可塑剂耐迁移性等来选择.2. 押出外径:D2=D+2*TD ---- 押出前外径D2 押出后外径T 押出厚度押出厚度（T）主要根据线材有关标准, 结合本厂生产能力尽量满足客户要求3. 胶料用量:采用不同的押出方式, 押出胶料用量计算公式也有不同挤管式22*(D22 D 2)挤压式W=（S 成品截面-S 缆芯内容物）胶料密度.考虑到线材的公差, 现期线缆企业一般采用下面计算方法W=3,14159*1.05*T*（2*D+T）* ρ设计资料（三）. 芯线绞合部分（三）. 芯线绞合有关设计与计算 : 芯线绞合国内称为成缆, 是大多数多芯电缆生产的重要工序之一. 由若干绝缘线芯或单元组绞合成缆芯的过程称芯线绞合.其原理类似如导体绞合, 芯线绞合的一般工艺参数计算及线芯在绞合过程中的变形与绞线相似.芯线绞合根据绞合绝缘线芯直径是否相同分为对称绞合和不对称绞合. 因为芯线在绞合过程中有弯曲变形,有些较粗绝缘芯线在绞合过程采用退扭. 如部分UL2919,CAT.5,IEEE1394 芯线及其它高发泡绝缘芯线.以下分几个方面叙述芯线绞合的工艺参数计算:1. 对绞: 对绞线的等效外径: D=1.65d 或 1.71d（软质用 1.65d, 硬质用 1.71d）,sometimes D=1.86d 复对绞线等效外径﹕D=2.6d 多对数绞线等效外径﹕ D N *1.9*d 对绞节距. 根据对绞组对数, 芯线外径选取.2. 多芯绞合: 绞合外径. 当芯线根数不多时,按正规绞合计算. 见下表. 芯线排列方式及芯线绞合外径计算可根据下表:453+8+14+208.1540.04 4.042483+9+15+218.1540.04 2.867当芯线根数较多并线径较小的情况下, 可按束绞近似计算（导体绞合外径计算公式）. 绞合节距.一般绞合节距取绞合外径的15~20倍.有时为了改善线材性能, 可选择合适的节距.如为了改善线材的弯曲性能降低绞合节距.USB电缆为了减小芯线变形, 采用大节距. 3. 有关绞合中的基圆直径. 节圆直径. 绞合外径基圆直径: 对于某一绞线层,绞线前芯线直径称基圆直径.节圆直径: 单线绞合在直径为D0的圆柱体上,以单线轴线至绞线轴线的距离为半径的圆为节圆, 其直径为节圆直径.绞合外径: 该层绞线的外接圆直径为绞线外径.设计资料（三）. 芯线绞合部分图示说明如下:图中对于第三层绞合:基圆直径为D0（即第二层（1+6）绞合的绞合外径）节圆直径为D' D '=D0+d绞合外径为 D D=D '+d4. 绞入系数:芯线绞合的绞入系数为* D 2（H* D）2绞合外径.1+（圆周率X绞合外径/绞合节距）的二次方D ---H ---在绞线过程中, 对于多芯并芯线分层的情况,虽然为束绞, 各层芯线绞入系数并不相同.为了保守起见, 增大安全系数, 并且减化计算,所以在上述绞入系数的计算中D采用芯线绞合的绞合外径（理论上, 各层的绞合系数应为节圆直径代入上式计算）.设计资料（四）. 斜包部分（四）. 斜包有关的设计与计算斜包在线材中主要起屏蔽作用, 有时作为同轴电缆的外导体. 屏蔽目的是将外界干挠消除.对于同轴电缆,由于有屏蔽层而使阻抗得以匹配,降低信号或传输能量之损失.从屏蔽效果来讲, 斜包不如编织,其屏蔽效果具有方向性,弯曲时屏蔽特性发生变化但其具有完成外径小.线材柔软.价格也比较低特点.适用于低频屏蔽.以下从几个方面叙述斜包结构设计:1. 斜包的铜线根数近似计算:*DN *整数部分dD --- 斜包前外径.d --- 斜包铜线的直径.如果是二.三芯绞合,绞合后不圆整,D（斜包前）外径为等效外径.此设计中的D斜包前外径,相当绞线中基圆直径.从理论计算上讲,要达到100%斜包D 应采用节圆直径,但为了防止有时因节距选取较少及其它因素而产生过满（容易起股）. 所以 D 采用斜包前外径（基圆直径）. 在实际生产中, 因斜包铜丝一般为0.10mm,0.12mm的细线, 其值在上述计算中忽略影响不大. 采用上面公式计算, 其斜包满度可达90%以上, 对线材的性能影响很少.2. 斜包节距的选择:斜包节距根据斜包前外径大小选择, 一般按下面优化节距选取（此优化节距考虑到成本,附着力,外观等方面,并通过长时间生产验证）.成品外径 斜包节距3. 绞入系数 :1+（圆周率 X 斜包后外径 /斜包节距 ）的二次方 .设计资料（ 四）. 斜 包 部 分H -- 斜包节距 .4. 斜包铜线的用量d 斜包导体直径ρ—斜包导体密度N 斜包导体根数λ--- 斜包导体绞入系数 5. 斜包方向选择 .斜包一般采用与成缆的反方向 : 斜包线材生产过程中 , 斜包铜丝与斜包前线材 转动方向相反 , 如果斜包方向与成缆方向相同时 , 斜包过程中会先把成缆线 材先反扭 , 使线材松散 , 以致斜包易出现不良 . 不过采用反方向斜包线材相 对较硬 , 弯曲性能差 . 对于那些成缆芯线少 , 芯线线径较大 ,没有隔离层的 线材只能采用与成缆反方向 .6. 斜包线材外被押出 :斜包线材在外被押出前需通过倒轴 , 防止断丝在过押出眼模时引起断线 .斜包的绞入系数为* D 21 （ H *D）2D --- 斜包后外径 .*d24*N *设计资料（ 五）. 编 织 部 分（ 五）. 编织有关的设计与计算 编织与斜包相似 , 在线材中主要起屏蔽作用 , 防止外界电场与磁埸的影响 , 提高线材 的干挠防卫度 .与斜包. 铝箔相比具有以下特点 :1. 屏蔽无方向性 .2. 高频屏蔽特性良好 , 适用于高频屏蔽 .3. 通过多层屏蔽 , 屏蔽效果可达 100%.4. 弯曲时屏蔽特性无变化 .1. 编织有关的计算公式 :编织角正切 :H*(D 2d) 编织系数 : Fa * n * d FH *cos( )编织密度:M 2* F F 2编织用量:h -- 编织节距 . d -- 编织单线直径 . a -- 编织半绽子数 . n -- 编织并线根数 .α—编织角Tg*d24*sin( )*2*a * n2. 编织各参数的确定:1. 根据缆芯外径大小, 及编织密度大小选定编织机类型（16 锭或24 锭高低速编织机）2. 选定适应编织机的编织单根铜线（镀锡或裸铜线Φ 0.08mm,Φ 0.10mm,Φ .12mm）通常Φ 0.12mm适应于高速编织机；Φ 0.08mm,Φ 0.10mm,Φ0.12mm适应于低速编织机.3. 密度M.编织角度α . 节距H的确定.注:每锭中的根数应在3-9 根的范围内,因为根数少编织易断线,而根数太多则使得编织层同层内的铜线重迭,. 编织角度通常在50-70 的范围内, 为提高生产效率则编织角度去接近70的值,由上述公式预算各参数,采用凑算法确定的适当的编织根数, 编织角度,编织节距,编织密度.计算部分中的编织计算便是采用上述公式,采用枚举法计算得出.设计资料（六）. 其它部分（六）. 其它结构设计与计算 :在线缆设计中,有时为了改善线材质量需加入其它的材料. 为了使线材圆整,在芯线绞合时加入填充物. 为了防止导体氧化在导体绞合时表面涂 B.T.A, 为了改善线材附着力绝缘押出时在导体表面涂DOP或硅油, 外被押出时在芯线表面拖滑石粉或云母粉. 下面根据其作用不同分类叙述:1. 填充物设计与计算: 填充物主要有棉纱线和PP绳, 设计时主要根据填充空隙大小,线材性能要求及材使用场所,选择填充棉纱.PP绳或其它.填充物根数计算N=（S 空隙/S 单根填物）整数部分填充物用量W=单根重量*N* λλ- 为芯线绞合的绞入系数.2. 隔离层的设计与计算: 隔离材料的选择纸带在线材中只起分隔作用.铝箔在线材中有分隔作用与屏蔽作用. 当线材只需分隔开时,选用纸带.否则选用铝箔.有时在一些高性能的通信线中隔离层采用无纺布或发泡PP 带（如SISC）.工艺方式在分隔层的制造过程中,为了节约工时, 可根据情况采用绕包.拖包. 纵包三种不同方式.（注绕包.拖包时角度α =40-60;纵包时角度α =90）.物料用量*( D 纜芯 n*t)*n*t*1Kn -- 为隔离层数 . t -- 为隔离带厚度 .ρ--- 为隔离材料密度k -- 为隔离带重迭率H设计资料（ 六 ）. 其 它 部 分H md m 为节径比 . h 为节距 . d 线材的绞合外径 .说明 1:上面的绞入系数计算都为一个工序的计算 , 在实际计算物量时 , 应考虑整个个 生产过程 , 所以总的绞入系数可能为多个工序的绞入系数的乘积 .说明 2: 设计计算时应取节距范围的下限值 , 以在定额中争取最大之绞入系数 （而生产 中采用接近最大之节距值 , 则既利于提高效率 ,又可减低正常生产中的材料消耗 ）.3. 有关的绞入率计算 :l /H （ *d ）2 H 21 ( m )2设计资料( 一). 等效介电常数第二部分 电气性能计算部分 随当代电气通信事业的飞速发展 , 传输信号用的电线电缆电气性能要求 也越来越高 , 所以在通信线材结构设计时 ,线材的电气性能应为重点考虑对象 下面部分主要介绍常用的通信线材基本的电气性能理论计算方法 . ( 一 ). 发泡绝缘的等效介电常数的计算公式 :发泡绝缘是一种组合绝缘 ,主要是为了降低绝缘介质的等效介电常数 , 提高线材的电 气性能. 发泡绝缘介质的等效介电常数介于空气绝缘与塑料绝缘的介电常数之间, 在设计 的过程中可采用下面两种方法对发泡绝缘介质的等效介电常数进行计算 .方法(1):2* ε 1 2* P ( ε 1) 2* ε 1 P *( ε 1)2 ε ε * ε eεe2*ε*( ε 1) εe *( ε 1)ε - 介质的材料的等效介电常数P- 发泡度 %,它表示泡沫介质内 , 所有小气泡的体积与绝缘总体积之比方法(2):D 泡沫 泡沫介质的比重 D 材料 介质材料本身的比重 ln(ε ) ln( ε e )*( 1 P )ε e 实心绝缘的介电常数 εP 1D 泡沫 D 材料--- 发泡绝缘的介电常数设计资料( 二). 对称电缆(二). 对称电缆的结构计算: 对称通信电缆是由许多绝缘线芯, 经绞合成电缆芯后再包以护层所组成,电缆一对或多对具有相同外径及相同结构的两根绝缘线芯对地对称的排列, 因此称为对称电缆. 对称电缆的导电线芯是用来引导电磁波传输方向的, 因此首先要求导电性能好. 要有良好的柔软性和足够的机械强度, 同时也应考虑其加工,敷设及使用上的方便. 下面分一次传输参数与二次传输参数来叙述对称电缆的主要电气性能.1.一次传输参数R.L.C.G 称为电缆线路的一次传输参数. 这些参数与传输电磁波的电压和电流的大小无关, 而与电缆的材料结构及电流的频率有关.1.1 有效电阻. 有效电阻就是当交流流过对称回路时的电阻, 包括直流电阻和由通过交流而引起的附加电阻.R有=R直+R交2* * *lR直 sR交=R邻+R集+R金G(X )*( d)2R有 R直(1 F(X ) a d ) R金1 H (X )*( d)2a d2G(X )*( a)2R金(15~20)%* R直*( 1 F(X ) a)d21 H (X )*( )2aλ-- 总的绞入系数l -- 电缆长度 米s -- 导电线芯的截面积 平方毫米 d --- 导电线芯的直径 毫米 a -- 回路两导体中心间距离 XKd2K *u *K --- 为涡流系数设计资料( 二 ). 对 称 电 缆u --- 为磁导率σ - 为电导率有关 H(X) F(X) G(X) K 的计算详见通信电缆 50 页1.2 对称电缆的电感当回路通以交流电后 , 则在回路的导电线芯中和回路周围产生磁通 ,在导电线 芯内的称为内磁通 , 在导电线芯外的称为外磁通 . 而电感为磁通 与引起磁通的电流 之比, 所以相应于内磁通与外磁通有内电感 L 内与外电感 L 外,总电感为 L=L 内+L 外.当对称电路有屏蔽层时 ,对称电缆屏蔽回路 ,除了有电感 L 内与电感 L 外,还有屏 蔽体给传输回路带来的附加电感 .1.2.1.无屏蔽 :L2a d 4*( 4ln( ) Q (X ))*10 4(H/Km) dλ- --- 总的绞入系数d -- 导电线芯的直径 毫米a --回路两导体中心间距离 Kd2 *u *K --- 为涡流系数u --- 为磁导率σ - 为电导率有关 Q(X) 的计算详见通信电缆 54 页1.2.2. 有屏蔽 :ρ --- 导电线芯的电阻率奥姆*平方毫米 / 米毫米毫米K --- 为涡流系数u --- 为磁导率σ - 为电导率有关 Q(X)的计算详见通信电缆 54页 .1.3 对称电缆的电容电缆回的电容与一般电容器的电容相似 . 两根导电线芯相当于两个电极 , 导电线芯 间的绝缘相当于电容器极板间的介质 .当回路两导电线芯带有等量异性电荷时 , 此电荷的电量 Q 与两导电线芯间的电位差 U 之比, 为该回路的电容 , 即 C=U/Q.对称电缆回路的电容是比较复杂的 , 因为电缆中往往包括很多线对 , 而且外面又有 屏蔽层或金属套 , 所有任何相邻的线芯间或线芯与屏蔽层 . 金属套都会有电容的存在 . 回路间的电容指各部分之和 .对称电缆回路的电容有两种 : 工作电容和部分电容 . 一次传输参数中的电容指工作电容( 工作电容为部分电容所组成 ).无屏蔽对称电缆 (UTP) 的电容可按下式计算﹕适用于两导体相互平行，并且周围无其它线对的理想情况 .a- 两导体的中心距 (mm) d- 中心导体的直径 (mm)εe- 绝缘材料的等效介电常数对于多对结构的对称电缆，应考虑线对绞合的影响以及邻近线对等因素 , 其电容 计算公式为2a 22*a rs (2) L= *[4*ln( * d 2 a2r s (2)2 λ ---- 总的绞入系数d ---- 导电线芯的直径-- 回路两导体中心间距离 XKd2*u *Q (X ) 8*毫米2a 2u s * 2r s 2*( 2)24Ks** r 2* 2a]*10 4 (H/Km)K * rs r s 4(2)4毫米设计资料( 二 ). 对 称 电 缆εe *10 936*ln2*a ddF/m﹕*10λ 绞合系数φ 校正系数 , 考虑邻近线对或线对屏蔽层对于电容的影响 校正系数φ与各结构参数之间的关系屏蔽对绞组D S设计资料( 二 ). 对 称 电 缆无屏蔽对绞组(d 2 d 1 d )2a 2(d 2 d 1 d )2a 2a ---- 对称电缆导体的中心距 D S ---------- 屏蔽层内径 (mm)d2 --- 对绞后的外径 (mm) d1 --- 绝缘芯线的外径 (mm)1.4. 对称电缆的绝缘电导 .绝缘电导 G 这个参数说明电缆线芯绝缘层的质量和电磁能在线芯绝缘中的损耗 情况.绝缘电导是由绝缘介质的特性决定的 , 也就是由绝缘介质的体积绝缘电阻系数和 介质损耗角正切来决定的 . 绝缘电导 G 是由直流绝缘电导 G0和交流电导 G~组合的 . 计 算公式如下 :G=G0+G~R 絕 G~=ω*Ctg( δ ) G0 ---- 直流损耗 G~ ---- 交流损耗ω-- 电流频率C ---- 工作电容tg( δ )--- 介质损耗角正切2. 二次传输参数二次传输参数是用以表征传输线的特性的参数 , 它包括特性阻抗 ZC,衰减F/m36* ln(2a* d常数α, 及相移常数 .2.1 特性阻抗特性阻抗是电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗 , 其值仅与线 路的一次传输参数和电流的频率有关 , 而与线路的长度无关 , 也与传输电压及的大小及负栽阻抗无关 :无屏蔽对称电缆 (UTP)﹕ZC119 120ln(2* a d )欧ZCeln( d )设 计 资 料(二 ). 称电 缆276lg( 2*a * DS2 a2 )K 3* e K 1*d D S 2 a 2K3 为编织影响的经验修正系数 , 取值为 0.98~0.99K1 为导体修正系数 , 导体结构修正系数 K! 与导体根数之间的关系2.2 衰减 :衰减是射频电缆的最重要的参数之一 , 它反映了电磁能量沿电缆传输时损耗的 大小.电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或电压的损耗程度 . 对称电缆在射频下的衰减可按高频简化公式如下计算 :2.2.1. 无屏蔽对称电缆276 2*a d ZC 276e lg(2*ad d)屏蔽对称电缆 (STP) ﹕2120 2*a D S 2 ZC ln( * S 2 e dD S 2 22276 2*a D S 2 a 2 ZC lg( d * 2 2 ) e d D S 2 a 22 a2)a当对称电缆的中心导体是绞线结构，屏蔽为编织时 ,公式为﹕ ZC2.2.2. 有屏蔽对称电缆 :9.1*108*f * e tg ( e )f - 频率de--- 绞合导体的电气等效直径d - 绞合导体外径Ds-- 屏蔽内径a --- 对称电缆导体的中心距ε e-- 绝缘的等效介电常数tg( δ )--- 绝缘的等效介质损耗角正切Kp1 --- 导体的射频电阻系数 见射频电缆结构设计中表 4.5 Kp2 --- 屏蔽的射频电阻系数 见射频电缆结构设计中表 4.5Ks --- 绞线导体的电阻系数 1.25 KB --- 编织屏蔽的电阻系数 2.0 K3 编织对阻抗影响的系数 0.98~0.992.6*106 e f *(K s *K p 1 2*a d e *(lg( d e )ded ) 2*a 2)9.1* 10 8 * f * e *tg ( e )设计 ( 二). 对 资称电2. 6* 10 6* e * f *K 3 K s * K p 1 22[2*a D s a 2d lg( d* D s 2 a2 )dD s ad2*d a 2*(122a 2* D s 2*K p 2*K B*4 4 Ds a422a 2*D s 2* K p 2*K B*4 4 ] Ds a4设计资料（三）. 同轴电缆（三）同轴电缆的电气参数计算:同轴电缆的一个回路是同轴对, 它是对地不对称的. 在金属圆管（称为外导体）内配置另一圆形导体（称为内导体）, 用绝缘介质使两者相互绝缘并保持轴心重合, 这样所构成的线对称同轴对.同轴电缆可用于开通多路栽波通信或传输电视节目, 也可用同轴电缆传输高数码的数据信息. 现期厂内生产的同轴电缆主要传输高数码的数据信息（如UL2919屏幕线）.1. 一次传输参数: 同轴电缆的一次传输参数主要随电流的频率及电缆结构尺寸D/d 变化而变化.（1）. 有效电阻, 随频率的增大而增大. 而与内外导体直径比没直接的关系.（2）. 电感随频率的增大而减小, 随内外导体直径比增大而增大.（3）. 电容与频率无关,随直径比的增大而减小.（4）. 电导与频率基本上成正比, 随直径的增大而减小. 具体计算公式如下:1.1. 有效电阻: 同轴电缆的有效电阻包括内导体的有效电阻及外导体的有效电阻, 当内外导体都是铜导体时, 总的有效电阻为:5.5 7 1 1R有 2 8.30*10 7* f *（）（奥姆/ 公里） d d D1.2 有效电感:同轴回路的电感由内. 外导体的内电感和内外导体之间的外电感组成,当内外导体都是铜时, 回路的电感为:1.3 同轴电缆电容﹕同于同轴电缆无外部电场 , 所以同轴对的工作电容就等于同轴对内外导体间的部 分电容, 电容计算可按圆柱形电容器的电容公式来计算55.56*D 1 Dw ln( D k 11*D dw )24.13*D 1 Dwlg(k1*d )Dw-外导体结构的修正系数 ( 理想外导体 Dw=0,非理想外导体 Dw=编织 外导体中的单线直径 )K1- 内导体结构的修正系数 , D1- 同轴线外导体内径 (mm)1.4 绝缘电导 :同轴对的绝缘导体 G 由两部分组成 : 一是由绝缘介质极化作用引起的交流电导 G~, 另一个部分是由于绝缘不完善而引起的直流电导 G0:G=G0+G~G0R 絕G~= ωCtg( δ ) G0 --- 直流损耗 G~ --- 交流损耗ω -- 电流频率C ---- 工作电容tg( δ )--- 介质损耗角正切2. 二次传输参数 : 二次传输参数是用以表征传输线的特性参数 , 它包括特性阻抗 ZC,衰减 常数α, 及相移常数 .2.1. 同轴电缆特性阻抗﹕2.1.1. 对于斜包 , 铝箔纵包可近似看作是理想外导体 , 计算如下 :D(2*ln(d)132 1 f *( dD1))*10 4( 亨/ 公里)设计资料( 三). 同 轴 电 缆2.1.2 .ZCZCZC138 D*lg( d )e d60 De*ln( d )编织外导体, 绞线内导体计算如下:138 D 1.5D w*lg( w )K1*d设计资料( 三). 同轴电缆60 D 1.5D w ZC *ln( w ) e K1*dD--- 外导体外径 d 内导体外径Dw--- 编织导体直径K1 -- 导体结构修正系数K1*d2.2 同轴电缆衰减的计算公式:R*R G2*LC G * L2C αR-导体电阻损耗引起的衰减分量当内外导体都为圆柱形导体时: 2. 61* 10 3* f * 1 1R *( d D)G* ZC2, 导体衰减( 电阻衰减)2*ZCf*Dln( d D) 当内导体是绞线, 外导体是编织时:2 .61* 10 3* f * K s*K p1 K b *K p2 R 2.61*D10 1.*5D f w**( d D) db/km ln( w)db/kmK1*dD.d -- 外导体内径. 内导体外径K1 --- 导体结构修正系数ε 绝缘介电常数K S 绞线引起射苹电缆电阻增大的系数,K S=1.25K B -------- 编织引起射苹电缆电阻增大的系数Dw --- 编织外导体中的单线直径K P1,K P2-分别表示内,外导体与标准软铜不同时引起射频电阻增大或减小的系数.编织系数KB还可用如下计算方法求出:2* *( D 2* D W ) m * n * D W *cosm 为编织的锭数n -- 为每锭编织线中的导线根数β -- 为编织角 （ 编织导线的方向与电缆轴线方向之间的夹角 ）αG -- 介质损耗而引起的衰减分量 ,称为介质衰减 （电导衰减 ）5G9.1* 10 5* f * e *tg设计资料（ 三）. 同 轴 电 缆tg σe --- 等效介质损耗角正切ε e -- 等效介电常数2.3 延时﹕延时是指信号沿电缆传输时 , 其单位长度上的延迟时间 . 同轴电缆的延时与电缆尺寸无关 , 仅仅取决于介质的介电常数V --- 信号在电缆中的传播速度ε e 等效介电常数 .T L *C1eV 1*1081*10秒/米K B设计资料附表( 一).附表1: 火花电压的选取: ( 此部分仅作参考) 1.1: 非发泡PE绝缘类1.2: 发泡PE绝缘类:1.3: 外被火花电压设计资料附表( 二).附表2: 耐电压允许公差: ( 仅作参考)。
电缆工程设计方案模板范本
电缆工程设计方案模板范本一、项目基本情况1.项目名称：XXX电缆工程设计2.项目地点：XXX地区3.项目概况：本项目是为了满足XXX地区的电力供应需求，设计建设一条XXXKV电缆线路。
二、设计依据1.《电力工程电缆《工程设计规范》2.《电气工程设计规范》3.《电气设备安装工程施工及验收规范》4.《电气安全规程》5.《国家电网公司电力工程施工及验收规范》6.《国家电网公司电气规划与设计规范》三、设计内容1.线路走向：详细描述线路走向及线路起点、终点。
2.设备选型：选用合适的电缆型号及配套设备。
3.电缆布置：电缆线路的布置方式需符合规范并保证安全。
4.接地设计：保证设备的接地设计符合规范要求。
5.防雷设计：根据地区气候特点，设计合适的防雷设备。
6.电缆敷设：详细描述电缆敷设的方法和要求。
7.安全防护：根据实际情况设计安全防护措施。
8.配电间设计：如果需要建设配电间，需详细描述配电间的设计方案。
四、质量控制本项目的质量控制将按照国家相关标准进行，确保工程质量和安全。
1.设备质量控制：对设备的选型、验收和使用进行严格把关。
2.施工质量控制：严格按照施工规范要求进行施工，并进行质量检查。
3.验收控制：在工程完工后进行严格的验收，确保工程质量符合规范要求。
4.安全控制：严格遵守相关安全规程，确保施工过程中的安全。
五、进度计划1.编制施工进度计划，并进行定期检查和调整。
2.确保施工进度符合工程实际需求。
3.及时调整进度，确保工程按时完成。
六、费用预算1.根据工程设计方案进行费用预算，并进行严格管控。
2.对费用预算进行合理分配，确保工程经济合理。
3.对工程费用进行实时监控，及时调整预算。
七、环境保护1.保护施工环境，做好施工噪音和扬尘控制。
2.妥善处理施工废弃物，保护环境。
3.确保工程施工过程中对环境的影响降到最低。
八、设计深化1.在初步设计的基础上，对方案进行深化设计。
2.对方案进行细化，完善设计内容。
3.确保设计深化工作符合规范要求，并满足工程实际需求。
电线电缆设计规则
电线电缆设计规则1. 引言电线电缆设计规则是指根据电气工程的要求和标准，对电线电缆进行设计和选择的一系列规定。
电线电缆在电气工程中起着重要的作用，它们用于输送电力和信号，在各种设备和系统中起到连接、传输和保护的作用。
为了确保电线电缆的正常工作和安全可靠，设计规则具有至关重要的意义。
2. 设计原则2.1 电线电缆的选择在进行电线电缆的设计时，首先需要根据实际应用需求选择合适的电线电缆类型。
根据电压等级、用途、环境条件和安全要求等因素，选择合适的电线电缆类型。
常见的电线电缆类型有塑料绝缘电缆、橡皮绝缘电缆、矿物绝缘电缆等。
根据所需输送的电流、输送距离和电线电缆的材料特性，计算合适的电线电缆截面积。
电线电缆的截面积决定了其载流能力和输电效率。
过小的截面积可能导致电阻损耗增大，过大的截面积则会增加成本和占用空间。
2.3 电线电缆的敷设方式电线电缆的敷设方式对于其工作性能和安全可靠性有重要影响。
根据环境条件、敷设长度和电磁干扰的要求，选择合适的敷设方式。
常见的敷设方式有直埋、架空、管道敷设等。
2.4 电线电缆的绝缘选择电线电缆的绝缘材料对于其绝缘性能和耐用性有决定性影响。
根据使用环境、工作温度和耐热要求，选择合适的绝缘材料。
常见的绝缘材料有聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯(XLPE)等。
电线电缆的接线方式直接影响到电气系统的可靠性和维护性。
根据工程要求、设备连接方式和安全要求，选择合适的电线电缆接线方式。
常见的接线方式有直接插接、压接、终端接线等。
2.6 电线电缆的保护措施为了保护电线电缆免受外部损伤和破坏，需要采取适当的保护措施。
根据电缆敷设环境和使用要求，选择合适的保护措施。
常见的保护措施有电缆桥架、电缆沟槽、电缆管等。
3. 设计流程电线电缆设计的流程包括需求确认、设计计算、选型和材料选择、敷设和安装、调试和验收等环节。
3.1 需求确认在设计电线电缆之前，首先需要对工程需求进行确认。
了解电压等级、电流负荷、敷设环境和安全要求等信息，为后续的设计工作提供准确的数据。
电力工程电缆设计标准
电力工程电缆设计标准在电力工程中，电缆设计是至关重要的一环。
电缆作为输送电能的重要设备，其设计标准直接关系到电力系统的安全稳定运行。
因此，制定科学合理的电缆设计标准对于保障电力系统运行安全具有重要意义。
首先，电力工程电缆设计标准应当符合国家相关法律法规的要求，包括但不限于《电气设备安装工程施工及验收规范》、《电气设备安全防护规范》等。
这些法规对电缆的选材、敷设、接地等方面都有明确规定，设计标准必须严格遵守，以确保电缆在使用过程中不会出现安全隐患。
其次，电缆设计标准应考虑电力系统的实际运行情况。
不同的电力系统在电压等级、负荷特性、环境条件等方面存在差异，因此电缆设计标准应根据具体情况进行调整。
例如，在高温多湿的环境中，应选用耐热、耐潮湿的电缆材料；在大负荷运行的电力系统中，应选用导体截面积足够大的电缆，以确保电缆不会因过载而损坏。
另外，电缆设计标准还应考虑电缆的敷设和维护便捷性。
合理的敷设方式和位置选择不仅可以减少故障率，还能降低维护成本。
因此，在设计标准中应明确规定电缆的敷设深度、间距、保护措施等要求，以确保电缆在敷设后能够长期稳定运行。
最后，电缆设计标准还应包括电缆的质量检测和验收标准。
在电缆制造和敷设完成后，应进行严格的质量检测和验收，以确保电缆的质量符合设计标准要求。
只有通过了质量检测和验收的电缆才能投入使用，以保障电力系统的安全稳定运行。
综上所述，电力工程电缆设计标准是保障电力系统安全稳定运行的重要保障。
设计标准的科学合理与否直接关系到电缆在使用过程中的安全性和可靠性。
因此，在制定电缆设计标准时，应充分考虑国家法律法规的要求、电力系统的实际运行情况、电缆的敷设和维护便捷性以及质量检测和验收标准等方面，以确保电缆设计标准的科学性和有效性。
电线电缆的选型与设计
电线电缆的选型与设计一、引言电线电缆作为电力传输和信号传输的重要组成部分，在现代社会中起着不可或缺的作用。
本文将从选型与设计的角度探讨电线电缆的重要性以及选择和设计时需要考虑的关键因素。
二、电线电缆选型的重要性电线电缆作为电力传输和信号传输的媒介，其选型的合理与否直接关系到系统的安全性、可靠性和经济性。
正确选择合适的电线电缆可以保证系统的正常运行，提高电能的传输效率，降低能源浪费和成本支出。
三、电线电缆选型的关键因素1. 电压等级：根据实际需求确定电线电缆的耐压等级，以确保在电力传输过程中不会超过其额定电压，从而避免电线电缆的过载烧毁等问题。
2. 电流载荷：根据实际需求确定电线电缆的电流载荷能力，以确保电线电缆在工作时不会过载，从而导致系统短路、火灾等安全隐患。
3. 环境条件：考虑到电线电缆所处的环境条件，如温度、湿度、化学物质等，选择具有良好耐候性和耐腐蚀性的电线电缆，以保证其长期可靠运行。
4. 线径和导体材料：根据所需电流负载和导线的电阻要求，选择适当的线径和导体材料，以降低电线电缆的功率损耗。
5. 安全标准和认证：选择符合国家标准和认证要求的电线电缆，以确保其质量和安全可靠性。
四、电线电缆设计的关键因素1. 线路布置：根据系统的需求和实际场景，设计电线电缆的布置方式，包括线缆的走向、长度、悬挂方式等，以最大程度地减少电磁干扰和信号衰减。
2. 绝缘和屏蔽：为了保护电线电缆的导体免受外界干扰和损坏，设计适当的绝缘和屏蔽措施，包括使用绝缘材料和屏蔽层等。
3. 接头和连接：设计合理的接头和连接方式，确保电线电缆之间的连接可靠并能提供良好的电力传输和信号传输效果。
4. 安全与维护：考虑到系统的安全性和可维护性，设计电线电缆的防火、防爆和易维护性等要求，以便在需要时进行检修和更换。
五、选型与设计案例分析以某高层建筑为例，根据该建筑的用电负载和环境条件，选择了耐压等级较高（例如10kV）的电线电缆，并在设计中合理布局，采用了屏蔽和绝缘等措施，以保证电力传输的安全和可靠性。
电力工程电缆设计规范
电力工程电缆设计规范
首先，电缆的选型是电力工程中非常重要的一步。
在进行电缆的选型时，需要根据设计的用途、环境条件、负荷情况等因素来选择合适的电缆
型号和规格。
同时，还需要按照电缆的额定电压、额定电流以及线路长度
等指标来确定电缆的截面积，并确保电缆能够满足设计要求。
其次，电缆的敷设也是电缆设计规范中的重要内容。
在进行电缆的敷
设时，需要注意以下几点：首先，电缆的敷设要符合相关的标准和规范，
确保电缆的安全可靠；其次，电缆的敷设要避免与其他设备或管道交叉，
防止相互干扰；最后，电缆的敷设要考虑到维护的便捷性，方便以后对电
缆进行检修和更换。
此外，电缆的连接与接地也是电缆设计规范中需要重视的方面。
在电
缆的连接过程中，需要按照相关规范进行正确的操作，确保电缆的连接牢
固可靠；同时，还需要对电缆进行接地处理，以提高电缆的安全性和稳定性。
电缆的维护也是电缆设计规范中不可忽视的一环，定期的维护检查可
以及时发现电缆存在的问题，避免电缆发生故障。
总结起来，电力工程电缆设计规范主要包括电缆的选型、电缆的敷设、电缆的连接与接地以及电缆的维护等内容。
遵循这些规范可以确保电力工
程中电缆的安全可靠运行，提高电力系统的稳定性和可靠性。
因此，在电
力工程中，合理遵循电缆设计规范是非常重要的。
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设计资料目录目录前言第一部分:结构设计与物料用量计算---------2(一).导体部分--------------------------------2(二).押出部分--------------------------------4(三).芯线绞合--------------------------------5(四).斜包部分--------------------------------7(五).编织部分--------------------------------9(六).其它部分-------------------------------10第二部分:电气性能计算部分-----------------13(一).等效介电常数-------------------------13(二).对称电缆-------------------------------141.一次传输参数-----------------------142.二次传输参数-----------------------17(三).同轴电缆--------------------------------201.一次传输参数-----------------------202.二次传输参数-----------------------21设计资料前言部分前言此数据主要是把一些有关产品设计的技术数据加以集总归纳,作为设计人员在设计过程中参考数据,为设计者提供方便.也可作为设计人员的培训资料.数据主要分为两部分,第一部分主要讲述电缆各组成部分的结构设计及各组成部分的物料用量.第二部分电气性能计算部分,主要是讲述通信线材的主要电气性能与各结构参数之间的关系.并在数据的最后列出设计过程中常用的表格.设计资料第一部分第一部分电缆结构设计与物料用量计算电缆结构设计是把线材各组成部分参数书面化.在设计过程中,主要是根据线材的有关标准,结合本厂的生产能力,尽量满足客户要求.并把结果以书面形式表达出来,为生产提供依据.物料用量计算是根据设计线材时选用的材料及结构参数,计算出各种材料的用量,为会计部计算成本及仓储发料提供依据.一.导体部分有关设计与计算:导体在结构上有实心及绞线两种,而其成份方面有纯金属.合金.镀层及漆包线等.在设计过程中,对于不同的线材选用这些导体材料时,基于下面几个方面:1.线材的使用场所及后序加工方式.2.导体材料的性能:导电率,耐热性.抗张强度.加工性.弹性系数等.1.导体绞合节距设计:绞线中绞合节距大小一般根据绞合导体线规选取(主要针对UL电子线系列, 电源线,UL444系列,CSA TR-4系列对导体的节距有要求,需根据标准设计),有时为了改善某种性能可选其它的节距.如通信线材为了降衰减选用小节距,为了提供好的弯曲性能选用较小的节距.下面的节距表选择表是针对UL电子线.美制线规对应截面积及绞线节距2.多根绞合导体外径计算:导体绞合采用束绞方式进行,绞合外径采用下面两种方法计算:方法1:D N d=*1154.*设计资料(一). 导体部分方法2:DNd =-*413*d----单根导体的直径D---绞合后绞合导体外径N---导体根数上述两种方法中,方法2比较适合束绞方式导体绞合外径计算.3导体用量计算:1.单根导体Wd=πρ**242.绞合导体WdN=πρλ****24d----单根导体直径ρ—导体密度N---导体绞合根数λ---导体绞入系数注:用量计算为单芯时导体用量,当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数.4.导体防氧化.为防止导体氧化, 可在导体绞合时, 加BAT 或DOP 油.设 计 资 料 (二). 押 出 部 分(二) 押出部分有关的设计与计算:押出部分包括绝缘押出.内被押出及外被押出,在押出过程中,因对线材要求不同采用押出方式不同.一般情况下,绝缘押出采用挤压式,内护层与外护层采用半挤管式.有时为了满足性能要求采用挤管式.其具体选择方法,参照押出技术.1.押出料的选择:设计过程中押出料的选择主要根据胶料的用途.耐温等级.光泽性.软硬度.可塑剂耐迁移性等来选择.2.押出外径:D2=D+2*TD------押出前外径 D2----押出后外径 T------押出厚度押出厚度(T)主要根据线材有关标准,结合本厂生产能力尽量满足客户要求.3.胶料用量:采用不同的押出方式,押出胶料用量计算公式也有不同. 挤管式ρπ*4)2(*22D D W -=挤压式W=(S成品截面-S缆芯内容物)*ρρ-----胶料密度.考虑到线材的公差, 现期线缆企业一般采用下面计算方法.W=3,14159*1.05*T*(2*D+T)*ρ设计资料(三). 芯线绞合部分(三).芯线绞合有关设计与计算:芯线绞合国内称为成缆,是大多数多芯电缆生产的重要工序之一.由若干绝缘线芯或单元组绞合成缆芯的过程称芯线绞合.其原理类似如导体绞合,芯线绞合的一般工艺参数计算及线芯在绞合过程中的变形与绞线相似.芯线绞合根据绞合绝缘线芯直径是否相同分为对称绞合和不对称绞合.因为芯线在绞合过程中有弯曲变形,有些较粗绝缘芯线在绞合过程采用退扭.如部分UL2919,CAT.5,IEEE1394芯线及其它高发泡绝缘芯线.以下分几个方面叙述芯线绞合的工艺参数计算:1.对绞:对绞线的等效外径:D=1.65d或1.71d(软质用1.65d,硬质用1.71d),sometimes D=1.86d复对绞线等效外径﹕D=2.6d多对数绞线等效外径﹕D N d*.*19对绞节距.根据对绞组对数,芯线外径选取.2. 多芯绞合:绞合外径.当芯线根数不多时,按正规绞合计算.见下表.当芯线根数较多并线径较小的情况下,可按束绞近似计算(导体绞合外径计算公式).绞合节距.一般绞合节距取绞合外径的15~20倍.有时为了改善线材性能,可选择合适的节距.如为了改善线材的弯曲性能降低绞合节距.USB电缆为了减小芯线变形,采用大节距.3. 有关绞合中的基圆直径.节圆直径.绞合外径基圆直径:对于某一绞线层,绞线前芯线直径称基圆直径.节圆直径:单线绞合在直径为D0的圆柱体上,以单线轴线至绞线轴线的距离为半径的圆为节圆,其直径为节圆直径.绞合外径:该层绞线的外接圆直径为绞线外径.设计资料(三). 芯线绞合部分图示说明如下:图中对于第三层绞合: 基圆直径为D0(即第二层(1+6)绞合的绞合外径)节圆直径为D’ D’=D0+d绞合外径为D D=D’+d4.绞入系数:芯线绞合的绞入系数为1+(圆周率X绞合外径/绞合节距)的二次方.λπ=+12(*)DHD----绞合外径.H----绞合节距.在绞线过程中,对于多芯并芯线分层的情况,虽然为束绞,各层芯线绞入系数并不相同.为了保守起见,增大安全系数,并且减化计算,所以在上述绞入系数的计算中D采用芯线绞合的绞合外径(理论上,各层的绞合系数应为节圆直径代入上式计算).设计资料(四). 斜包部分(四).斜包有关的设计与计算斜包在线材中主要起屏蔽作用,有时作为同轴电缆的外导体.屏蔽目的是将外界干挠消除.对于同轴电缆,由于有屏蔽层而使阻抗得以匹配,降低信号或传输能量之损失.从屏蔽效果来讲,斜包不如编织,其屏蔽效果具有方向性,弯曲时屏蔽特性发生变化但其具有完成外径小.线材柔软.价格也比较低特点.适用于低频屏蔽.以下从几个方面叙述斜包结构设计:1.斜包的铜线根数近似计算:NDd=π*整数部分D-----斜包前外径.d------斜包铜线的直径.如果是二.三芯绞合,绞合后不圆整,D(斜包前)外径为等效外径.此设计中的D斜包前外径,相当绞线中基圆直径.从理论计算上讲,要达到100%斜包D 应采用节圆直径,但为了防止有时因节距选取较少及其它因素而产生过满(容易起股).所以D采用斜包前外径(基圆直径).在实际生产中,因斜包铜丝一般为0.10mm,0.12mm的细线,其值在上述计算中忽略影响不大.采用上面公式计算,其斜包满度可达90%以上,对线材的性能影响很少.2.斜包节距的选择:斜包节距根据斜包前外径大小选择,一般按下面优化节距选取(此优化节距考虑到成本,附着力,外观等方面,并通过长时间生产验证).斜包的绞入系数为1+(圆周率X斜包后外径/斜包节距)的二次方.λπ=+12(*)DHD----斜包后外径.设计资料(四). 斜包部分H----斜包节距.4.斜包铜线的用量:WdN=πρλ****24d----斜包导体直径ρ—斜包导体密度N----斜包导体根数λ---斜包导体绞入系数5.斜包方向选择.斜包一般采用与成缆的反方向:斜包线材生产过程中,斜包铜丝与斜包前线材转动方向相反,如果斜包方向与成缆方向相同时,斜包过程中会先把成缆线材先反扭, 使线材松散,以致斜包易出现不良. 不过采用反方向斜包线材相对较硬, 弯曲性能差. 对于那些成缆芯线少,芯线线径较大,没有隔离层的线材只能采用与成缆反方向.6.斜包线材外被押出:斜包线材在外被押出前需通过倒轴, 防止断丝在过押出眼模时引起断线.设 计 资 料 (五). 编 织 部 分(五).编织有关的设计与计算编织与斜包相似,在线材中主要起屏蔽作用,防止外界电场与磁埸的影响,提高线材的干挠防卫度.与斜包.铝箔相比具有以下特点: 1.屏蔽无方向性.2.高频屏蔽特性良好,适用于高频屏蔽.3.通过多层屏蔽,屏蔽效果可达100%.4.弯曲时屏蔽特性无变化. 1.编织有关的计算公式: 编织角正切:)2(*d D HTg += πα编织系数:F a n d H =***cos()α编织密度:M F F =-22* 编织用量:W d a n =παρ**sin()****242 h-----编织节距.d-----编织单线直径. a-----编织半绽子数. n----编织并线根数.α—编织角2.编织各参数的确定:1.根据缆芯外径大小,及编织密度大小选定编织机类型(16锭或24锭高低速编织机)2.选定适应编织机的编织单根铜线(镀锡或裸铜线Φ0.08mm,Φ0.10mm,Φ.12mm)通常Φ0.12mm适应于高速编织机；Φ0.08mm,Φ0.10mm,Φ0.12mm适应于低速编织机.3.密度M.编织角度α.节距H的确定.注:每锭中的根数应在3-9根的范围内,因为根数少编织易断线,而根数太多则使得编织层同层内的铜线重迭,.编织角度通常在50-70的范围内,为提高生产效率则编织角度去接近70的值,由上述公式预算各参数,采用凑算法确定的适当的编织根数,编织角度,编织节距,编织密度.计算部分中的编织计算便是采用上述公式,采用枚举法计算得出.设计资料(六). 其它部分(六).其它结构设计与计算:在线缆设计中,有时为了改善线材质量需加入其它的材料.为了使线材圆整,在芯线绞合时加入填充物.为了防止导体氧化在导体绞合时表面涂B.T.A,为了改善线材附着力绝缘押出时在导体表面涂DOP或硅油,外被押出时在芯线表面拖滑石粉或云母粉.下面根据其作用不同分类叙述:1.填充物设计与计算:填充物主要有棉纱线和PP绳,设计时主要根据填充空隙大小,线材性能要求及材使用场所,选择填充棉纱.PP绳或其它.填充物根数计算N=(S空隙/S单根填物)整数部分填充物用量W=单根重量*N*λλ-----为芯线绞合的绞入系数.2.隔离层的设计与计算:隔离材料的选择纸带在线材中只起分隔作用.铝箔在线材中有分隔作用与屏蔽作用.当线材只需分隔开时,选用纸带.否则选用铝箔.有时在一些高性能的通信线中隔离层采用无纺布或发泡PP 带(如SISC).工艺方式在分隔层的制造过程中,为了节约工时,可根据情况采用绕包.拖包.纵包三种不同方式.(注绕包.拖包时角度α=40-60;纵包时角度α=90).物料用量WD n tKn t=+-πρ*(*)***纜芯1n-----为隔离层数.t-----为隔离带厚度.ρ---为隔离材料密度.k-----为隔离带重迭率.3.有关的绞入率计算:λππ==+=+l Hd HH m/(*)()2221设计资料(六). 其它部分mH d =m-----为节径比.h------为节距.d------线材的绞合外径.说明1:上面的绞入系数计算都为一个工序的计算,在实际计算物量时,应考虑整个个生产过程,所以总的绞入系数可能为多个工序的绞入系数的乘积.说明2: 设计计算时应取节距范围的下限值,以在定额中争取最大之绞入系数(而生产中采用接近最大之节距值,则既利于提高效率,又可减低正常生产中的材料消耗).设 计 资 料 (一).等效介电常数第 二 部 分电 气 性 能 计 算 部 分随当代电气通信事业的飞速发展,传输信号用的电线电缆电气性能要求也越来越高,所以在通信线材结构设计时,线材的电气性能应为重点考虑对象,下面部分主要介绍常用的通信线材基本的电气性能理论计算方法.(一).发泡绝缘的等效介电常数的计算公式:发泡绝缘是一种组合绝缘,主要是为了降低绝缘介质的等效介电常数,提高线材的电气性能.发泡绝缘介质的等效介电常数介于空气绝缘与塑料绝缘的介电常数之间,在设计的过程中可采用下面两种方法对发泡绝缘介质的等效介电常数进行计算.方法(1):εεεεεe P P =+--++-2121211**()**()p e ee =+---+-2211εεεεεεεε***()*()ε-介质的材料的等效介电常数 P-发泡度%,它表示泡沫介质内,所有小气泡的体积与绝缘总体积之比.方法(2):P D D =-1泡沫材料D 泡沫-----泡沫介质的比重D 材料-----介质材料本身的比重ln()ln()*()εε=-e P 1εe----- 实心绝缘的介电常数ε------ 发泡绝缘的介电常数设 计 资 料(二). 对 称 电 缆(二) .对称电缆的结构计算:对称通信电缆是由许多绝缘线芯,经绞合成电缆芯后再包以护层所组成,电缆一对或多对具有相同外径及相同结构的两根绝缘线芯对地对称的排列,因此称为对称电缆.对称电缆的导电线芯是用来引导电磁波传输方向的,因此首先要求导电性能好.要有良好的柔软性和足够的机械强度,同时也应考虑其加工,敷设及使用上的方便. 下面分一次传输参数与二次传输参数来叙述对称电缆的主要电气性能.1.一次传输参数R.L.C.G 称为电缆线路的一次传输参数.这些参数与传输电磁波的电压和电流的大小无关,而与电缆的材料结构及电流的频率有关. 1.1有效电阻.有效电阻就是当交流流过对称回路时的电阻,包括直流电阻和由通过交流而引起的附加电阻.R 有=R 直+R 交R l s直=2***λρR 交=R 邻+R 集+R 金R R F X G X daH X d aR 有直金=++-+(()()*()()*())1122R R F X G X daH X d a金直=++-(~)%**(()()*()()*())15201122λ----总的绞入系数ρ----导电线芯的电阻率奥姆*平方毫米/米 l------电缆长度米s------导电线芯的截面积平方毫米d-----导电线芯的直径毫米a-----回路两导体中心间距离毫米XKd =2K u=ωσ**K------为涡流系数设计资料(二). 对称电缆u------为磁导率σ----为电导率有关 H(X) F(X) G(X) K的计算详见通信电缆50页1.2对称电缆的电感当回路通以交流电后,则在回路的导电线芯中和回路周围产生磁通ϕ,在导电线芯内的称为内磁通,在导电线芯外的称为外磁通.而电感为磁通ϕ与引起磁通的电流之比,所以相应于内磁通与外磁通有内电感L内与外电感L外,总电感为 L=L内+L 外.当对称电路有屏蔽层时,对称电缆屏蔽回路,除了有电感L内与电感 L外,还有屏蔽体给传输回路带来的附加电感.1.2.1.无屏蔽:La ddQ X=-+-λ*(ln()())*42104 (H/Km)λ----总的绞入系数d-----导电线芯的直径毫米a-----回路两导体中心间距离毫米XKd =2K u=ωσ**K------为涡流系数u------为磁导率σ----为电导率有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页1.2.2.有屏蔽:L=*[4*ln(2*a d λ*()()()****()()]**r a r a Q X u K r r a r a s s s ss s 22222224422822410-++--- (H/Km) λ----总的绞入系数d-----导电线芯的直径 毫米 a-----回路两导体中心间距离 毫米X Kd=2K u =ωσ**设 计 资 料(二). 对 称 电 缆K------为涡流系数 u------为磁导率σ----为电导率 有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页 .1.3对称电缆的电容电缆回的电容与一般电容器的电容相似.两根导电线芯相当于两个电极,导电线芯间的绝缘相当于电容器极板间的介质.当回路两导电线芯带有等量异性电荷时,此电荷的电量Q 与两导电线芯间的电位差U 之比,为该回路的电容,即C=U/Q.对称电缆回路的电容是比较复杂的,因为电缆中往往包括很多线对,而且外面又有屏蔽层或金属套,所有任何相邻的线芯间或线芯与屏蔽层.金属套都会有电容的存在.回路间的电容指各部分之和.对称电缆回路的电容有两种: 工作电容和部分电容.一次传输参数中的电容指工作电容(工作电容为部分电容所组成). 无屏蔽对称电缆(UTP)的电容可按下式计算﹕C a d de =--ε**ln*103629F/m适用于两导体相互平行，并且周围无其它线对的理想情况. a-两导体的中心距(mm) d-中心导体的直径(mm) εe-绝缘材料的等效介电常数 对于多对结构的对称电缆，应考虑线对绞合的影响以及邻近线对等因素, 其电容 计算公式为﹕C a de =-λϕ***ln(*)ε103626F/mλ----绞合系数 φ----校正系数,考虑邻近线对或线对屏蔽层对于电容的影响.校正系数φ与各结构参数之间的关系. 屏蔽对绞组ϕ=-+D a D aS S 2222设 计 资 料(二). 对 称 电 缆无屏蔽对绞组ϕ=+--+-+()()d d d a d d d a 21212222a-------对称电缆导体的中心距 D S ----屏蔽层内径(mm) d2-----对绞后的外径(mm) d1-----绝缘芯线的外径(mm)1.4.对称电缆的绝缘电导.绝缘电导G 这个参数说明电缆线芯绝缘层的质量和电磁能在线芯绝缘中的损耗情况.绝缘电导是由绝缘介质的特性决定的,也就是由绝缘介质的体积绝缘电阻系数和介质损耗角正切来决定的.绝缘电导G 是由直流绝缘电导G0和交流电导G~组合的.计算公式如下: G=G0+G~G R 01=絕G~=ω*Ctg(δ) G0------直流损耗 G~------交流损耗 ω------电流频率 C-------工作电容tg(δ)---介质损耗角正切2.二次传输参数二次传输参数是用以表征传输线的特性的参数,它包括特性阻抗ZC,衰减常数α,及相移常数.2.1特性阻抗特性阻抗是电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗,其值仅与线路的一次传输参数和电流的频率有关,而与线路的长度无关,也与传输电压及电流的大小及负栽阻抗无关:无屏蔽对称电缆(UTP)﹕ZCa dde=-1202εln(*)欧设计资料(二). 对称电缆ZCa dde=-2762εlg(*)欧屏蔽对称电缆(STP)﹕ZCadD aD aeSS=-+12022222εln(**)欧ZCadD aD aeSS=-+27622222εlg(**)欧当对称电缆的中心导体是绞线结构，屏蔽为编织时,公式为﹕ZCKaK dD aD a eSS=-+2763212222*lg(***)ε欧K3为编织影响的经验修正系数,取值为0.98~0.99K1为导体修正系数,导体结构修正系数K!与导体根数之间的关系:2.2衰减:衰减是射频电缆的最重要的参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时损耗的大小.电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或电压的损耗程度.对称电缆在射频下的衰减可按高频简化公式如下计算:2.2.1.无屏蔽对称电缆:αεεδ=-++--26102291106128.*lg(*)*(**).****() eees pe efa ddK Kddaf tg2.2.2.有屏蔽对称电缆:设计资料(二). 对称电缆αε=-++--+--261032214462222122224422244 .****lg(**)[***(****)****] esss p s p Bss p Bsf KadD aD aK Kddaa D K KD aa D K KD a+-91108.***()f tge eεδf-----频率de---绞合导体的电气等效直径d----绞合导体外径Ds--屏蔽内径a-----对称电缆导体的中心距εe--绝缘的等效介电常数tg(δ)---绝缘的等效介质损耗角正切Kp1-----导体的射频电阻系数见射频电缆结构设计中表4.5 Kp2-----屏蔽的射频电阻系数见射频电缆结构设计中表4.5 Ks-------绞线导体的电阻系数 1.25KB------编织屏蔽的电阻系数 2.0K3------编织对阻抗影响的系数 0.98~0.99设 计 资 料 (三). 同 轴 电 缆(三)同轴电缆的电气参数计算:同轴电缆的一个回路是同轴对,它是对地不对称的.在金属圆管(称为外导体)内配置另一圆形导体(称为内导体),用绝缘介质使两者相互绝缘并保持轴心重合,这样所构成的线对称同轴对.同轴电缆可用于开通多路栽波通信或传输电视节目,也可用同轴电缆传输高数码的数据信息.现期厂内生产的同轴电缆主要传输高数码的数据信息(如UL2919屏幕线).1.一次传输参数:同轴电缆的一次传输参数主要随电流的频率及电缆结构尺寸D/d 变化而变化. (1) .有效电阻,随频率的增大而增大.而与内外导体直径比没直接的关系. (2) .电感随频率的增大而减小,随内外导体直径比增大而增大. (3) .电容与频率无关,随直径比的增大而减小. (4) .电导与频率基本上成正比,随直径的增大而减小.具体计算公式如下:1.1.有效电阻:同轴电缆的有效电阻包括内导体的有效电阻及外导体的有效电阻,当内外导体都是铜导体时,总的有效电阻为:R d f d D 有=++-55830101127..***() (奥姆/公里)1.2有效电感:同轴回路的电感由内.外导体的内电感和内外导体之间的外电感组成,当内外导体都是铜时,回路的电感为:L D d f d D =++-(*ln()*())*213211104 (亨/公里)1.3同轴电缆电容﹕同于同轴电缆无外部电场,所以同轴对的工作电容就等于同轴对内外导体间的部分电容,电容计算可按圆柱形电容器的电容公式来计算:C D Dw k de=+555611.*ln(*)ε设 计 资 料(三). 同 轴 电 缆C D Dw k de=+241311.*lg(*)εDw-外导体结构的修正系数(理想外导体Dw=0,非理想外导体Dw=编织 外导体中的单线直径) K1-内导体结构的修正系数,D1-同轴线外导体内径(mm)1. 4绝缘电导:同轴对的绝缘导体G 由两部分组成: 一是由绝缘介质极化作用引起的交流电导G~,另一个部分是由于绝缘不完善而引起的直流电导G0: G=G0+G~G R 01=絕G~=ωCtg(δ) G0------直流损耗 G~------交流损耗ω------电流频率 C-------工作电容tg(δ)---介质损耗角正切2.二次传输参数:二次传输参数是用以表征传输线的特性参数,它包括特性阻抗ZC,衰减常数α,及相移常数.2.1.同轴电缆特性阻抗﹕2.1.1.对于斜包,铝箔纵包可近似看作是理想外导体,计算如下:ZC Dd e=138ε*lg()ZC Dde=60ε*ln() 2.1.2.编织外导体,绞线内导体计算如下:ZC D D K d ew =+138151ε*lg(.*)设 计 资 料(三). 同 轴 电 缆ZC D D K dew=+60151ε*ln(.*)D---外导体外径d----内导体外径 Dw---编织导体直径K1----导体结构修正系数2.2同轴电缆衰减的计算公式:ααα=+=+=+R G RC L G L C R ZC G ZC 2222****αR-导体电阻损耗引起的衰减分量,导体衰减(电阻衰减) 当内外导体都为圆柱形导体时:αεR f D dd D =+-26110113.***ln()*() db/km 当内导体是绞线,外导体是编织时:αεR w s p b p f D D K dK K d K K D =++-26110151312.***ln(.*)*(**) db/km D.d----外导体内径.内导体外径 K1-----导体结构修正系数 ε-----绝缘介电常数K S -----绞线引起射苹电缆电阻增大的系数,K S =1.25 K B -----编织引起射苹电缆电阻增大的系数 Dw----编织外导体中的单线直径 K P1,K P2-分别表示内,外导体与标准软铜不同时引起射频电阻增大或减小 的系数. 编织系数KB 还可用如下计算方法求出:K D D m n D B W W =+22**(*)***cos πβm----为编织的锭数n-----为每锭编织线中的导线根数 β-----为编织角(编织导线的方向与电缆轴线方向之间的夹角) αG----介质损耗而引起的衰减分量,称为介质衰减(电导衰减)αεδG e f tg =-91105.****设 计 资 料 (三). 同 轴 电 缆tg σe----等效介质损耗角正切 εe-------等效介电常数2.3延时﹕延时是指信号沿电缆传输时,其单位长度上的延迟时间.同轴电缆的延时与电缆尺寸无关,仅仅取决于介质的介电常数.T L C Ve===**11108ε 秒/米V-----信号在电缆中的传播速度 εe----等效介电常数.设计资料附表 (一).附表1:火花电压的选取: (此部分仅作参考)设计资料附表 (二).附表2:耐电压允许公差: (仅作参考)。