新型大功率变频系统用电缆设计
变频专用电缆与普通电缆的区别
变频专用电缆与普通电缆的区别变频装置的节能效果十分明显，在大功率电机中采用变频调速电机，整个发电机组可节电30％。
并且使用变频调速后，实现了电机的软启动，使电机工作平稳，电机轴承磨损减小，延长了电机使用寿命和维护周期。
因此，变频调速技术在石油、冶金、发电、铁路、矿山等工业方面得到了广泛的使用。
1．电缆对称性设计对于1.8／3KV及以下变频电机专用电缆，和对称3＋1芯和4芯电缆仅可用于主电源的输入缆，但最好使用对称结构电缆。
变频器与变频电机问电缆均需采用对称电缆结构，对称电缆结构有3芯和3+3芯两种，3+3芯电缆结构是将三大一小四芯绝缘线芯中第四芯（中性线芯）分解为三个截面较小的绝缘线芯，把三大三小线芯对称成缆，对于6／10kV变频电机专用电缆，该电缆结构与6／10kV普通电力电缆有所不同，普通电力电缆是将三根绝缘线芯采用铜带屏蔽后成缆，而变频电机专用电缆是由铜丝铜带屏蔽后挤包分相护套，然后对称成缆，对称电缆结构由于导线的互换性，有更好的电磁相容性，对抑制电磁干扰起到一定的作用，能抵消高次谐彼中的奇次频率，提高变频电机专用电缆的抗干扰性，减少了整个系统中的电磁辐射。
2．屏蔽结构的设计1.8/3kV及以下变频电机专用电缆的屏蔽一般采用总屏蔽，6/10kv 变频电机专用电缆屏蔽由分相屏蔽和总屏蔽构成，分相屏蔽一般可采用铜带屏蔽或铜丝铜带组合屏蔽。
总屏蔽结构可采用铜丝铜带组合屏蔽、铜丝编织屏蔽、铜带屏蔽、铜丝编织铜带屏蔽等，屏蔽层截面与主线芯截面按一定比例。
此结构的屏蔽电缆可抗电磁感应、接地不良和电源线传导干扰，减小电感，防止感应电动势过大。
屏蔽层既起到抑制电磁波对外发射的作用，又可作为短路电流的通道，能起到中性线芯的保护作用。
6/10kV变频电机专用电缆，考虑到电缆在使用过程中经常受到径向外力作用，在电缆屏蔽层外增加镀锌钢带铠装层（在屏蔽层和钢带铠装层之间加隔离套）。
钢带铠装主要是作为电缆的径向机械保护层，同时它也起到附加性总屏蔽作用，特别是钢带铠装和铜丝、铜带屏蔽，是采用了两种不同屏蔽材料，在电磁波屏蔽上起到一定的互补作用，屏蔽效果将更好。
大功率变频驱动系统用电缆的研制
Ｎｏ ５ ． ２ ８ ００
电 线 电 缆
Ｅｌ ｃｒｃ Ｗ ｉｅ＆ Ｃａ ｅ ｅｔ ｒ ｉ ｂｌ
２０ ０ ８年 １ ０月
Ｏｃ ．， ０ ｔ ２ ０８
大 功率 变 频 驱 动 系统 用 电缆 的研 制
庞 玉春 ， 冯 志骏 ， 董 春
（ 胜 科 技 创 新 股 份 有 限公 司 ，江 苏 宝 应 ２ ５ ０ ） 宝 ２ ８０
Ｏ 引 言
２ ０世 纪 ７ ０年 代 起 ， 国际 上 已采 用 了 正 弦 脉 冲
宽 度调 制技 术 （ Ｐ Ｓ ＷＭ） 变 频器 ， 交 流 电机 变 频 的 使 调 速进 入 了实用 阶段 。交 流变 频调 速具 有提 高设 备
工 艺水 平 和生 产效 率 ， 以及 显 著 的节 能 效果 。采 用 变 频 调速 的变频 电机 具 有设 备 投 资 费 用 少 ， 构 简 结 单 ， 积小 ， 体 成本 低 、 节能 、 调速 范 围大 ， 以及 恒功率 、
一 般
良好 好
铜 丝 缠
绕 ＋ 铜 非 常好
带 绕 包
该产 品具 有 以下 技术 性 能 ：
收 稿 日期 ：０ ８ ３１ ２０ － ・５ ０
（ ）相线 符合 Ｇ ／ ２ ０ ． —２ ０ 能要求 ， １ Ｂ Ｔ１ ７ ６ ２ ｏ ２性 接地 导体符 合 Ｇ ／ ９ ６第 二类 导体 的规 定 ； Ｂ Ｔ３５ （ ）绝缘 层能够 经受 由于变频 系统 高次 谐波 反 ２
我公 司通过对 大 功率变 频驱 动 系统 的剖析 及对
国外 同类 电缆产 品深 入 研 究 后 ， 行 了消 化 吸 收 和 进
３芯 绝 缘 线 芯 排 列 ３＋１芯
变频器专用电缆
变频器专用电缆随着变频器在工业生产中应用的普及，变频器专用电缆也逐渐成为了工业生产中的重要组成部分。
变频器专用电缆是一种专门为变频器设计的电缆，主要应用于电机驱动和控制、自动化等领域。
本文将从变频器专用电缆的特点、应用、选型和维护等方面进行详细介绍。
一、变频器专用电缆的特点1. 电缆采用高质量的铜线变频器专用电缆采用高纯度的铜作为导体，能够达到更好的传输效果。
在变频器的高频调制下，电磁场发生较大变化，铜的导电性能能够更好地适应这种变化。
2. 电缆具有良好的抗干扰性能变频器使用时会产生较大的电磁干扰，因此变频器专用电缆必须具有良好的抗干扰性能。
为了提高电缆的抗干扰性能，通常采用屏蔽设计，即在电缆的导体层与绝缘层之间加入铝箔或铜丝层。
3. 电缆具有更高的耐电压能力变频器工作时会产生电压脉冲，有时会超过标称电压，如果电缆的耐电压能力不够，容易产生击穿现象。
因此，变频器专用电缆通常采用更高的绝缘性能，以保证电缆的安全性能。
4. 电缆具有更高的耐磨损能力在工业环境中，变频器专用电缆通常需要承受较大的机械压力和摩擦力，因此需要具有更高的耐磨损能力，以保证电缆的使用寿命。
5. 电缆具有更好的灵活性变频器专用电缆通常需要在较小的空间内运行，因此需要具有更好的柔韧性和弯曲能力，以方便安装和使用。
二、变频器专用电缆的应用1. 电机驱动和控制变频器专用电缆通常应用于机械设备的电机驱动和控制中，能够实现对电机的精确控制，提高生产效率和质量。
2. 自动化控制随着自动化技术的发展，变频器专用电缆也应用于自动化控制系统中，以实现机械设备的自动化控制和运行。
3. 建筑物自动化控制系统变频器专用电缆也应用于建筑物自动化控制系统中，如空调、暖通、电梯等设备的自动化控制，能够实现对设备的精确控制和节能运行。
4. 其他领域变频器专用电缆还应用于其他领域，如城市轨道交通、船舶、医疗设备等。
三、变频器专用电缆的选型在选型时，需要考虑以下因素：1. 电缆长度电缆长度会影响电缆的电阻和电容，选择电缆时需要根据实际长度进行选择。
(整理)变频器电力电缆标准
变频器电力电缆标准额定电压1KV到3KV变频器电力电缆1 范围本标准规定了变频器用电力电缆的产品名称、技术要求、试验方法、检验规则和包装与运输。
本标准适用于额定电压0.6/1kV和1.8/3kV变频器用电力电缆(以下简称变频电缆)。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 2900.10—2001 电工术语电缆(IEC 60050-461：2008，IDT) GB/T 2951.11—2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分：通用试验方法—厚度和外形尺寸测量—机械性能试验(IEC 60811-1-1：2001，IDT)GB/T 2951.12—2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12部分：通用试验方法—热老化试验方法(IEC 60811-1-2：1985，IDT) GB/T 2951.13—2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第13部分：通用试验方法—密度测定方法—吸水试验—收缩试验(IEC 60811-1-3：2001，IDT)GB/T 2951.21—2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第21部分：弹性体混合料专用试验方法—耐臭氧试验－热延伸试验－浸矿物油试验(IEC 60811-2-1：2001，IDT)GB/T 2952.3—2008 电缆外护层第3部分：非金属套电缆通用外护层GB/T 3048.4—2007 电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验GB/T 3048.5—2007 电线电缆电性能试验方法第5部分：绝缘电阻试验GB/T 3048.8—2007 电线电缆电性能试验方法第8部分：交流电压试验(IEC 60060-1:1989，NEQ)GB/T 3048.9—2007 电线电缆电性能试验方法第9部分：绝缘线芯火花试验GB/T 3956—2008 电缆的导体(IEC 60228：2004，IDT)GB/T 6995.3—2008 电线电缆识别标志方法第3部分：电线电缆识别标志GB/T 6995.5—2008 电线电缆识别标志方法第5部分：电力电缆绝缘线芯识别标志GB/T 12706.1—2008 额定电压1kV(Um =1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：额定电压1kV(Um =1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆GB/T 17737.1—2000 射频电缆第1部分:总规范—总则、定义、要求和试验方法(IEC 61196-1：2005，IDT)GB/T 19666—2005 阻燃和耐火电线电缆通则JB/T 8137—1999 电线电缆交货盘JB/T 10696.7—2007 电线电缆机械和理化性能试验方法第7部分：抗撕试验3 定义本标准采用GB/T 2900.10和下列定义。
ABB 变频器用中压电力电缆样本
用途
本产品适用于额定电压６/10KV ABB 公司变频驱动系统的中压
电力传输。
型号名称
表 1 产品型号与命名
产品型号
名
称
BPYJ(L)VP12
铜(铝)芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜丝缠绕铜带绕 包屏蔽大功率变频驱动系统用电力电缆
ZR-BPYJ(L)VP12
铜(铝)芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜丝缠绕铜带绕 包屏蔽大功率变频驱动系统用阻燃电力电缆
铜(铝)芯交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃聚烯烃护套铜丝
WDZ-BPYJ(L)VP12
缠绕铜带绕包屏蔽大功率变频驱动系统用无卤低烟阻燃
电力电缆
注：阻燃型电缆分 A、B、C 和 D 四类
产品规格
表 2 产品规格
产品型号
BPYJ(L)VP12 ZR-BPYJ(L)VP12
电压等级
芯数
kV 相线+金属屏蔽层截面积+总
95 120 150 185 240 300
表 4 标称截面与使用最大长度
最大长度 m
250 244 238 229 224 217
25
16
185
35
25
240
50
25
300
50
3产品代号用型号、规格表示： 示例：铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜丝缠绕铜带绕包屏蔽大功 率变频驱动系统用B类阻燃电力电缆、额定电压 6/10kV、3+3+SH芯， 单根相线标称截面为 185mm2，单相金属屏蔽层标称截面为 35mm2,总屏 蔽层标称截面为 25mm2,表示为：ZB- BPYJVP12-6/10kV 3×185+3× 35+1×25
大功率变频电源的优化设计
大功率变频电源的优化设计大功率变频电源是现代电力系统中重要的组成部分，其作用是将高电压交流电转换为低电压直流电，以满足电子设备对不同电压的需求。
目前，随着技术的进步和市场的需求，大功率变频电源的应用范围也越来越广泛。
如何优化设计大功率变频电源以提高效率、稳定性和安全性，是当前电源领域面临的挑战和重点研究的问题之一。
一、大功率变频电源的结构与工作原理大功率变频电源由输入电源单元、滤波单元、逆变单元、控制单元等几个模块组成。
其工作原理是将高电压的交流电输入到输入电源单元进行整流、滤波以得到平稳的直流电；通过逆变单元将直流电转换为高频交流电，在输出电路通过滤波单元处理后提供给负载实现各种电器设备的正常工作。
控制单元则对电源的输出电压、频率等进行控制和调节，确保电源输出的稳定和安全。
二、大功率变频电源的优化设计（一）提高效率大功率变频电源的效率通常在95%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影响，效率可能会下降。
为了提高效率，需要在以下几个方面进行优化：1. 提高转换效率将输入电压调整到逆变单元电路的最佳输入点，可以提高电源的转换效率。
通过引入功率因数校正电路，降低杂波电流和谐波污染，也可有效提高电源的效率。
同时，在滤波单元和电容器的选择上，要选用低损耗、高效能的器件，以降低能耗并提高转换效率。
2. 加强散热能力散热问题也是影响电源效率的重要原因。
在设计时，应加强散热能力，在逆变单元和控制单元等模块上设置散热器或风扇以提高散热效果。
同时，合理选择散热材料和散热方式，如使用铜基板和散热管等，也有助于提升散热性能和电源效率。
（二）提高稳定性大功率变频电源的稳定性，主要包括输出电压稳定性、频率稳定性和波形稳定性。
对于这些稳定性问题，优化设计的方法包括：1. 选择适当的控制策略控制单元的设计是影响电源稳定性的关键因素。
因此，应根据电源的特点和负载的需求，选择适当的控制策略。
比如，使用开关功率供应器作为逆变单元，就需要采用PWM控制方式，可以提高电源的精度和响应速度。
ABB 变频器用中压电力电缆样本
ABB 变频器用中压电力电缆样本
ABB 变频器用中压电力电缆样本
1. 引言
2. 电缆概述
ABB 变频器用中压电力电缆是一种特殊设计的电缆，用于在工业和商业应用中传输中压电力。
它具有多种特性，如高耐压、低损耗和抗干扰能力强。
3. 电缆特性
3.1 高耐压能力
ABB 变频器用中压电力电缆能够承受高电压，能够适应变频器系统的高压需求，确保电力传输的稳定性和安全性。
3.2 低损耗
该电缆采用优质的导体材料和绝缘材料，有效减少电力传输过程中的能量损耗，提高系统的效率。
3.3 抗干扰能力强
该电缆采用特殊的屏蔽材料，能够防止外部干扰信号的干扰，保证电力传输的稳定性和可靠性。
4. 技术参数
4.1 额定电压
该电缆的额定电压为kV，能够满足ABB变频器系统的电压要求。
4.2 额定电流
该电缆的额定电流为A，能够承载系统所需的电流负荷。
4.3 绝缘材料
该电缆的绝缘材料采用特殊的绝缘材料，具有优异的绝缘性能
和耐热性能。
4.4 屏蔽材料
该电缆的屏蔽材料采用特殊的屏蔽材料，能够有效隔离外部干
扰信号。
5. 应用领域
ABB 变频器用中压电力电缆广泛应用于以下领域：
工业自动化
交通运输
建筑工程
冶金行业
石化工业
6.
ABB 变频器用中压电力电缆是一种高质量、可靠性强的电缆，适用于ABB变频器系统中的中压电力传输。
它具有高耐压能力、低损耗和抗干扰能力强等特点，适用于工业和商业领域。
额定电压1kV到3kV变频器用电力电缆
标准制订背景
变频品-电缆-变频电机系统示意图
相关理论研究与结论
相关理论研究与结论
变频调速已经成为目前主流的调速方案，可广泛应用于各行各业无级变
速传动。
现代变频技术是集高频、高压和大电流于一身的交流电气传动技术，变
频器具有高效、节能和智能化的特点，已经成为提高能源效率和控制特 性、改善机械设备性能的一个强有力的途径。
这就要求变频电缆要有更好的屏蔽措施。所以对电压等级 为3.6/6kV及以上的变频电缆都要求有分相屏蔽和统包屏 蔽。采用多层屏蔽可以达到非常好的效果。然而，若是屏 蔽内的回路出现了偏心，电磁屏蔽的效果势必要下降，这 时屏蔽中产生的涡流损耗就会有所增加。
对于偏心的电缆，设屏蔽衰减值为Ap
则有 Ap=As+㏑∣1/Sp∣ 式中 As 为缆芯位于屏蔽中心时的衰减值 Sp 为偏心系数
导读
标准制订的背景 相关理论研究与结论 标准重要条款解读
材料 结构 试验类别
标准制订的背景
标准制订背景
❖ 为了实现变频，必须将电压和频率稳定的交流电，变换为电 压或频率可变的交流电，这一装置称作“变频器”。
❖ 为了产生可变的电压和频率，变频器首先要把电源的交流电 变换为直流电(DC)，把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置， 其科学术语为“inverter”(逆变器)。后来产品本身就被命 名为“inverter”，中文为“变频器”。
电缆输送高次谐波电力的危害
➢变频电力电缆产生高次谐波的辐射危害
变频器的输出电压和电流波形如下图所示
●在变频条件下电力电缆是传输经变频器电力“加工”的具有高次谐波 的电力，高次谐波的辐射危害主要有：
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大功率变频驱动系统用电缆
宝胜科技创新股份有限公司
目前，我国能源生产和消费仅次于美国，位列世界第二，但国民生产总值却排在第八位左右，其中最重要的原因之一就是单位产值能耗太大。
我国工业消耗的能源超过能源总量的三分之二，国有企业能源使用占大头。
由于生产技术的落后，一般均采用恒速驱动的设备，每年造成大量能源浪费。
在此类负载中，80%左右容量由大中型电机拖动。
因此，研究大中容量电机调速节能技术对于我国工业降低单产能耗具有重要意义。
此外，在轧钢、造纸、水泥制造、矿井提升、轮船推进器等传统工业改造和高速列车等现代交通工具中也需要使用大容量电机调速系统，以提高系统性能和生产效率。
对国有企业能源使用的研究表明，如果将我国现有的过时的设备和工艺立即用当今世界最先进的技术来代替，将能源效率提高到新的水平，我国具备在现有的能耗总量上节省40～50%能耗的技术潜力。
交流变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。
可以说，变频技术已为大多数用户所接受。
目前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而工业发达国家已达60% ~ 70%；而随着我国改革开放的深入，国外的各种变频器大量涌入国内市场，由于其明显的性能优势，有力的激发了国内市场的活力。
而与之配套使用的专用电缆，尚完全依赖于进口。
为了替代进口，促进我国民族工业的发展，加快国产变频专用电缆研制的进程，我公司组织科研人员通过吸收国外先进技术，根据我国电力系统的实际情况，研制开发了抗电磁干扰、低介电损耗、低电容、使
用功率大、耐电热老化、寿命长等多项性能都有创新性提高的大功率变频驱动系统用电缆。
电缆结构
新开发的大功率变频驱动系统用电缆的结构如下图所示：
1-导体、2-绝缘层、3-填充、4-导体屏蔽层、5-绝缘屏蔽层+金属屏蔽层
6-阻水带隔离层、7-内护层、8-金属屏蔽层、9-外护套
产品的结构元件说明
1、导体
导体采用符合中、高压电缆相关标准规定的铜导体；
2、绝缘
采用高电性能、低介电常数、低损耗的XLPE材料作绝缘；
3、填充
填充采用绝缘聚丙烯（PP）撕裂网绳；
4、导体屏蔽
采用中、高压电缆专用半导电屏蔽料作为导体屏蔽层；
5、绝缘屏蔽
采用中、高压电缆专用半导电屏蔽料作为绝缘屏蔽层，其外层另绕包一层铜带作为其金属屏蔽层，以改善电缆的屏蔽效能；
6、隔离层
采用具有良好阻水性能的阻水带作为缆芯保护层；
7、内护层
采用无卤聚烯烃材料作为电缆的内护层；
8、金属屏蔽层
采用弯曲性能、屏蔽效果、抗压强度均优的皱纹铜管作为电缆的
屏蔽层；
9、外护层
采用低烟无卤阻燃的聚烯烃材料作为电缆的外护层。
产品的结构特点说明
作为实现交流到直流，再由直流到交流的变频器专用电缆，与供电系统用电力传输电缆相比，要求其具备低传输阻抗、低绝缘损耗、高抗电磁干扰性、高电磁耦合平衡性与环保性能于一身，对于供电系统用电力传输电缆，能具备上述一、两项已属不易，但变频器的多功能化和电子技术的高新化对变频器专用电缆提出了上述的多项高的性能要求。
为实现上述目标，设计人员，通过对变频器的剖析，从结构和工艺方式上设计出了新颖、独特的大功率变频驱动系统用电缆。
利用三层共挤工艺，导体屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽一次挤出。
绝缘采用纯净交联聚乙烯，其不但介质常数小、绝缘电阻大、而且耐电晕能力强，三层共挤工艺可以进一步提高绝缘体的综合性能，保证电缆的电压降和相间干扰优越性。
在绝缘屏蔽层外另绕包一层铜带作为其金属屏蔽层，以改善电缆的屏蔽效能。
屏蔽装铠层采用一层皱纹铜管结构。
该结构一方面改进了现有电力电缆屏蔽与装铠的分层设置的技术，使电缆结构紧凑、成本下降的同时改善了电缆的可弯曲性。
另一面还提高了电缆的屏蔽效果（特别是在高频环境中），使保护电磁场成筒形闭环分布，在保证电缆柔软性及机械强度的前题下，提高其屏蔽抑制系数，延长电源倍增时电机和传动器间的转换时间。
隔离层采用具有良好耐热非吸湿性和抗张强度的PBT聚酯带绕包，保证屏蔽层与线芯的耐电压冲击性。
外护层采用行业热点的绿色安全无卤材料，其具有耐油、防水、耐
环境浸损于一体，保证电缆在各种恶劣环境的性能稳定性。
电缆结构设计创新点
本电缆结构设计的创新点主要有二点：
一、“三加三”结构的设计
本电缆的结构突破了传统电缆的设计思维，采用“三加三”结构，主线芯和接地线芯构成隔离式对称分布，每相线均采用单独接地方式，保证接地的可靠性，消除漏电流引起的噪声，提高三相交流电的平衡性，同时可实现电缆的静电屏蔽。
二、皱纹铜管式屏蔽、铠装层设计
本结构的设计充分利用了铜材良好的导电性与良好的塑性，采用先进的金属带纵包氩弧焊、钆纹联动生产工艺技术，该种结构不但提高了电缆的抗压强度和弯曲性能，而且无缝隙、无接头的管式屏蔽层可大大提高电缆的屏蔽效果。
通过以上电缆的结构设计，最终使电缆实现耐高压、耐高频、耐脉冲电压、耐电晕以及可有效抑制高频干扰等良好的电气性能，同时具备低烟无卤、阻燃、耐油、耐湿、耐磨、耐压、耐高低温等优良的物理机械性能。
产品具有的特性
1、具有较低的绝缘阻抗。
2、具有较小的绝缘介质损耗。
3、具有较强的耐电压冲击性，能够经受反射导致的巨大脉冲电压峰值（2～3X）。
4、具有良好的屏蔽效果，既可防止外界对电缆的干扰，也可防止电缆对其它电子设备的干扰。
5、可实现屏蔽与铠装的统一，延长了电源变频的倍增时电机的转换器间的转换时间。
6、具有柔软性好，机械强度、防水和耐溶剂等特点性。
7、电缆结构紧凑、圆整，用电安全性高。