同时，电线电缆制造企业的效益也与材料的选用，生产、管理中科学地节省材料紧密相关。

1. 从所用材料的使用部位及功能来分，电线电缆材料可分为导电材料、绝缘材料、护层材料和屏蔽材料四大类，此外还有一些辅助材料，如矿用电缆中的垫芯材料，电力电缆中填充间隙用的材料，以及工艺过程中用的消耗材料如漆包线漆中的溶剂等。由于线缆产品的使用功能，应用环境、使用条件千变万化，因此虽然对某一类材料有其基本的性能要求（共性）；但是每一大类、小类、系列以及品种的线缆产品都会有一些特殊的性能要求（特性）。例如电力系统用电线电缆对其绝缘层的总体要求是电绝缘性能好；但是用于高压电力电缆，必须强调材料能承受很高的电场强度和具有高绝缘电阻、要求tg δ很小；且要求材料中几乎没有杂质（包括气隙）；而中压电力电缆虽也有这些要求，但在程度上则可降低些；低压电线电缆则只要一定的耐电强度和绝缘电阻，而为了经济、轻便；则要求绝缘层有较好的机械性能和耐气候性（如塑料绝缘电线），使其在很多情况下可以不用护层。

2. 线缆产品制造中所用的材料涉及材料的类别非常广泛、品种规格（牌号）特别多，表3－1是所用材料类别的汇总表。

表3－1 电线电缆常用材料的各类汇总

3. 由于材料对产品的性能起着非常关键的作用，也由于材料不光涉及的知识领域广泛、品种繁多；而且，同一名称的材料由于其基料的分子结构不同分子量不同；分子量不同；混合料所用的配合剂不同，配比不同，因此，有许多牌子和配方号。结果是各种牌号的材料工艺要求不同，制成后的成品性能差异很大。所以要求生产工人必须熟悉本工序常用材料的特性，严格执行工艺操作规程；要求检验部门加强对进厂原料和自己配制的材料严格进行质量控制。这是线缆制造厂对生产工人的一项严格要求。

第二节 导体结构与材料

一. 电线电缆的导体结构 (一) 导体结构类型

导体的结构包括形状，截面大小、组成、材质等，主要取决于产品的功能与应用要求。表3－2是导体结构类型的汇总表。必须指出，圆形导体是线缆产品最基本点结构，绝大多数哦品种，特别是电力系统用电线电缆大都采用各种圆形导体结构，因此将在下一小节中重点介绍。

(二) 圆绞线结构

1. 绞线结构 电线电缆是大长度的产品，在生产、安装和使用中要经受多次的圈绕和拉开；截面较大的导线如果不采用较小直径的的单线绞制而成，则线缆产品将无法生产和使用。不同的使用状况和条件要求电线电缆又不同的柔软度，即可弯曲或扭曲性能。为了保证弯曲时，较硬的导线产生的应力不损伤较软的绝缘，设计了多种以柔软度不同为特征的导线结构。表3－3是标准规定的7种导线结构，从表中可见：同一导线截面时，单线的根数和直径是最重要的结构参数；即单线直径愈细（根数必然愈多），导线自身的柔软度愈好（对同一种导线材料）。

表3－3中所列的7种导线结构类型中，铜线和铝线的第Ⅰ种结构用得最多，主要用于电力电缆和供配电用的绝缘布线（B 系列），裸铜、铝绞线等产品。铜线第Ⅱ种结构用于要定期更换敷设场合的产品，如橡皮电力电缆铜线第Ⅲ～Ⅳ二种结构多用于通用橡皮电缆、橡皮橡套软线、安装线等。铜线第Ⅴ种结构用电焊机电缆、矿用电缆，以及要求特别柔软的各种电器、仪表连接线等。

2. 导线绞合方式 多根导线组合成电线电缆的导线时必须经过绞合，绞合的方式有正

规绞、非正规绞合（束绞）和复合绞合三种。

(1) 正规绞合 正规绞合采用直径相等的单线，按同心式排列，分几层绞成；每一层单线根数是固定的。即在中心层为1根单线时，第m 曾对 单线根数为6（m －1）即中心层为＋24„„。

导线中的单线总根数为：n=1＋3m （m+1），m 为层数。

之间的相对滑移较稳定；绞合后，导线的形状规则外径一致。因此铜线的第Ⅰ、Ⅱ种结构和铝线的第Ⅰ种结构均采用正规绞合。

(2) 束绞 对于要求柔软性良好的导线，如铜线第Ⅲ～Ⅴ种结构，单线根数很多（几百到2000根以上），单线直径很细（1mm 以下，甚至小于0.1mm ）；工艺上较难实现绞合。因此采用“束合”的办法，即将几十根单线一起扭绞（类似于棉纱的并线），通过并线模具成形。并线时单线也采用近似于正规绞合的方式排列。束绞的线芯外径不是很严格的、外形也只能是近似圆形；但由于单线间相对松动，单线细，因此，更为柔软，在挤包或包制绝缘时基本上能控制为圆形。

(3) 复绞 对于要求特别柔软，而导线截面较大的导线，单线根数达几百根及2～3千根。则必须采用复绞式绞合方式，及先束绞（几十根单线）成股，再将多股导线按正规绞合方式交织成导线。有时要采用二次复绞。

3. 绞线的技术参数 绞线结构中有几项重要的技术参数，如节径比、绞入率、绞向等；

也是重要的工艺参数。

(1) 节径比 绞线是按规定根数的单线，一层层以螺旋形式绞合上去的；外层单线绞在内层的外表上，把其中一根单线展开，可看到单线的螺旋上角α（称为绞入角）；单线沿内层单线绕一周的长度为ι；图中的πD 表示以该层单线中心线为准的圆周长度，D 为圆周的中心直径；h 是绞合时单线绕一周时沿中心线方向前进的距离，称为绞合节距。

将这一层单线的绞合节距长度除以绞线直径，其比值m 称为节径比；是导线绞合中重要的工艺参数，有可比性。

理论上，计算节径比应以该层单线的中心线直径D 为准（称为理论节径比）；但为了使用方便，则可按该层绞线的实测外径D 计算（称为使用节径比）。实用节径比的计算式如下：m=D （h 、D 单位为mm ）

节径比大、即绞入角大，反映了绞合程度小；反之则绞合程度大。节径比小的导线，绞合较紧，结构较稳定，导线弯曲性好、柔软、即允许弯曲半径小；但生产速度慢。因此，不

同要求的导线规定了不同的节径比选用范围。对于多层绞合导线，则内层的节径比稍大，逐层减小，使结构稳定。表3－3是架空导线的绞合节径比。束线的节径比比较大，可达30左右，但束线复绞时一般取节径比为6～112。

表3－3 架空导线绞合节径比

(2) 称为绞入系数。而单线展开长度与节距之差值与节距之比，以百分率表示时称为绞入率。即：

绞入系数 λ＝绞入率 κ＝

r −ιh

绞入率这个参数主要用于生产组织和材料用料用量计算。

(3) 填充系数 导线中所有单线截面之和与导线轮廓截面积之比称为填充系数η可提高至0.89～0.92。填充系数大的导线，在水汽透过绝缘时，因单线间气孔已形成细孔状态，可以阻止水汽等向两侧扩展，阻止外来损害的延伸。导线紧压后，单线特别是最外层的单线变形较严重，但导线表面圆形程度更好。紧压导线与未紧压导线相比时显得稍硬。

(4) 绞向 单线绞合时只有两种绞合方向，即左绞方向（S 向）和右绞方向（Z 向）。正规绞合结构中规定相邻两层单线必须采用不同的绞合；即第一层为左向，则第二层为右向；交换绞向的目的是为了结构稳定，断开导线时不会发生散开。

但规定最外面一层单线必须采用右向绞合，目的是方便两端电缆的连接。 二. 导线用材料

(一) 对导线用金属材料的要求

1. 供电线电缆作导体用的金属材料应符合下列要求：

(1) 导电性优 即要求材料的电阻率要低或导体率要高，这决定了电流在导线中传输时产生的电压降和导线损耗。

(2) 导热性好 导线因工作而发热，热量应高效向外发散，以保证导体允许温度。 (3) 有良好的延展性 有利于通过各种加工（主要是冷状加工）制成很细的单线；并进行绞合。

(4) 有足够的机械强度和断裂伸长率 以满足制造和使用。

(5) 有一定的耐腐蚀性 在一般环境中不会严重腐蚀。因此，电线电缆主要用的导线材料是铜和铝。

2. 对导电金属材料性能影响最大的是材料中含有的杂质总量和杂质成份；其次是加工

过程中冷变形的程度。

因为固定的金属都是晶体结构，即原子按一定的几何形状呈规则排列，构成晶体。晶格

ι−h h×100％

中原子分为正离子和自由电子，正离子位于晶格节点上作微弱的热振动，自由电子可在晶格中自由活动。当有外电场作用时，自由电子就形成定向规则运动，这就是电流。自由电子在晶格中受到了阻碍就是电阻。

杂质的存在会局部改变原有晶格的形态，因此对电阻的影响最大。在加工过程中，特别是冷变形会使晶格受压、滑移而畸变，因此对机械性能影响最大，即抗拉强度和硬度增加，延伸率降低；对导电性也有略有影响。

冷变形后的金属经过退火（又称韧炼，即让其保持在一个再结晶温度的环境中一定时间），畸变了晶格会经过恢复、再结晶的过程，恢复到变形前的状态。但工艺上必须严格根据材料品种选定退火温度与时间。

(二) 导线用铜

1. 铜是最早，也是目前最主要的导电材料。因为： ① 导电性好，仅次于银居第二； ② 导热性好，仅次于银和金居第三； ③ 塑性好，即延伸率极好，可以拉出极细的单丝（目前可达0.02mm ）或极薄的薄膜。金、银的延伸率比铜好，但价高，且成品的强度低、实用性差；

④ 有较好的耐腐蚀性；

⑤ 机械性好、有足够的抗拉强度和伸长率。 导电用铜的主要性能与工艺参数列于表3－4

表3－4 导电用铜的主要性能与工艺参数

2. 导线用铜要求选用含铜量99.95％及以上的品种，裸导体制品可选用含铜量99.90％

的品种。表3－5是导线用铜的品种表

注：；铜中含量的杂质有氧、硫及其他金属十余种，标准中含有限量规定 (三) 导线用铝

1. 铝是金属中另一个能符合导线用材料的品种。其导电率仅次于铜；导热性好；塑性好便于冷加工；在大气中的耐腐蚀性好（表面生成的氧化铝膜，强度高，可防止内层继续氧化）有足够的机械强度（但为铜的1/3左右）。但由于铝的资源丰富、密度小（为铜的30％），

因此被线缆产品大量采用。

在导体电阻相同情况下，铝线的截面比铜线大1.68倍，但重量只有铜的54％。因此，特别适用于裸导线（架空导线等）也适用于低压电线和电力电缆等品种。

表3－6的导电用铝的主要性能与工艺参数表

2. 在制造铝软线或电磁线的导体时应用特一号铝。表3－7是导线用铝的品种表。

铝中含有的主要杂质是铁和硅，其含量及其相对比例（铁硅比）对铝的导电率和机械性能、工艺性影响最大。我国在八十年代初对熔铝工艺进行了研究，并制定了电工用铝标准（即特二、特一号铝），技术性能达到国际先进水平。目前99.5％铝的导电率为61％IACS(注) ，特二号铝可达62－63％IACS ，纯度99.996％的铝可达65％IACS 。

铝合金已广泛应用于电线电缆导体中如铝镁硅铁高强度合金等，品种很多；主要用于架空导线、接触网导线等。可提高导线的强度、导电率、耐磨、耐振动、耐腐蚀等。加入少量稀土材料的铝合金可提高强度，耐腐蚀，成本低，是我国首先广泛采用铝合金。

第三节 绝缘结构与绝缘材料

一. 电线电缆的绝缘结构

电线电缆的绝缘层是沿导线的四周加上一层厚度均匀的绝缘材料构成。绝缘结构应包含

所用的绝缘材料、结构组成与结构尺寸。

(一) 绝缘结构的类型

1. 电线电缆的绝缘结构通常以工艺方式分类；但实际上应该是产品所用材料特性和绝缘结构选定了工艺方式，然后再以工艺方式的相近性进行分类。表3－8是绝缘结构的主要类型表。

表3－8 电线电缆绝缘结构的主要类型

2. 挤包式绝缘

由于挤包式绝缘具有很多优点，随着材料性能和品种的发展，专用的设备的多样化，因此，目前电线电缆的品种中已大多数采用此种绝缘结构与工艺方式。挤包式绝缘的特点如下：

(1) 挤包式绝缘特别适合于加热后粘流性能极好、容易控制的热塑性材料，如塑料和热塑性弹性体；而橡胶复合物在未硫化前也具有很好的粘流性。这些高分子材料是近几十年发展最快、品种最多、性能最广的一大类材料，可促使线缆产品更新换代。

(2) 挤包绝缘可以形成一个厚度均匀的封闭套式结构，对保证绝缘性能有利。

(3) 挤包这种工艺方式有很多优点，如：

a ． 工序单一，生产速度快。如市话电缆线芯绝缘较薄，目前挤出速度最快可达2000～3000米/分；10千伏电力电缆的绝缘厚度为4.5mm ，挤出速度可达每分钟十几米。

b ． 适用范围宽。采用不同规格的设备，除了可适用不同材料外，还可制造不同厚度的绝缘层，从小截面电线的0.03mm 至高压电力电缆的28mm 厚绝缘。

c

． 有利于组成几个工序串列进行的生产线。如市内通信电缆的线芯生产线；三个挤出机串列挤出内、外半导电层和绝缘层、再进行交联、冷却的交联电缆生产线；以及三层共挤橡套电缆连续硫化生产线；还有双挤出机并联式生产线等。

这些，既加快了电线电缆制造工艺技术的发展，也是线缆产品广泛采用挤包绝缘结构的原因。

(二) 绝缘厚度

1. 绝缘厚度确定的原则

绝缘厚度是绝缘结构中最重要的结构尺寸，现将其确定的原则归纳如表3－9。

电力电缆的绝缘厚度。

表3－11中所列64/110kv高压交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘厚度是随导线截面的增大而略有逐级减薄的。其原因是导线截面增大后导线直径增大；而导线表面的最大工作电场强度，按圆柱形电场的分布规律是随导线直径的增大而以指数规律降低的。即在同样工作电压下导线直径大，导线表面的电场强度小。

2. 绝缘厚度的表示

由于绝缘厚度是绝缘结构最重要的尺寸；但沿同一圆周上的绝缘厚度又不可能绝对的一致，而电场影响最严重之处必然是绝缘的最薄点；因此对绝缘厚度必须同时有几项考核指标。

(1) 标称绝缘厚度 即设计和工艺上控制的厚度（δ0）

(2) 最薄绝缘厚度 同一圆截面上绝缘最薄一点的厚度。通常规定为：标称厚度的百分

之九十，再减0.1mm (3) 最厚绝缘厚度 同一圆截面上绝缘最厚一点的厚度。一般不作规定。但最厚绝缘厚

度大，绝缘层呈不均匀椭圆状说明工艺水平差且废料。

(4) 平均绝缘厚度 规定沿同一截面六等分测量6点，求其平均值。要求：不小于标称

厚度；但过大则用料多，工艺水平低。 (5) 绝缘厚度的不圆率用下式表示：

不圆率＝

最后点厚度−最薄点厚度

平均厚度

100％

不少企业为了严格控制工艺，特别对高压电缆、不圆率过大会影响电性能；因此在企业内控质量标准中规定不圆率应不大于15％。

表示绝缘厚度不均匀性的还有几种名称，如不均匀率，椭圆度等，计算方法也略有差异，行业中尚未统一；但其含义基本相同。此项指标仅指挤包绝缘，绕包结构不必考虑。

二. 绝缘材料

(一) 绝缘材料及其配合剂简介

1. 在电线电缆所用的材料中，绝缘材料的品种类别，牌号等级最多、可变性最大、发展也最快；因此必须非常重视、认真积累和掌握。

电线电缆常用的绝缘材料从类别分，有塑料、橡皮、漆、油、纤维、合成树脂薄膜、纸等。其中橡皮必须在制造厂内自己按配方进行混炼加工；塑料与漆既可以直接买成品材料，也可以在制造厂自己按配方混炼。

2. 挤包或涂包到电线电缆的导体上最为绝缘材料的塑料、橡皮、漆等都是复合物；即除了基料（树脂，橡胶）之外，还必须加入多种配合剂。以橡皮为例，其中所含橡胶成份，一般在25～45％（重量比）之间；其余都是各种配合剂。

加入配合剂的目的是：

① 工艺上加工的需要；

② 使材料能具有各种特殊性能以满足使用要求；

③ 使材料具有足够长的使用寿命；

④ 降低材料的成本。

因此选择材料不仅要考虑到基料的特性，还要考虑基料的比例，所选用配合剂的功能类型与多种配合剂之间的配合和用量比例；习惯上称为“配方”。配方中不光规定了配合剂的品种（牌号）、用量比，还规定了加入基料中的顺序、以及加入后进行的工艺操作规程。该材料制成后，对挤包或涂包工序也有响应的工艺参数要求。所有这些，在材料混炼和绝缘工序的工艺规程工艺卡片中都应有明确规定；必须严格遵守。

表3－12是电线电缆橡塑材料的配合剂类型的汇总表。

同或不同的作用；有时在同一材料中又可起几种作用；几种配合剂合用时有的会起相互辅助、促进的作用，反之也有相互破化、干扰的可能。因此，实用中的配方是大量配方试验筛选和实践的结果。

(二) 常用塑料的性能

1. 电线电缆常用的塑料种类有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等，还有氯化聚醚、聚酰胺等少量使用。由于塑料所用的各种高分子合成树脂，可以通过聚合工艺调节、控制其平均分子量和分子量分布的范围，以及进行改性等；加上可采用各种配合剂，或几种配合剂进行组合等；因此同一名称的塑料有许多种的牌号以满足产品的需要。

绍。

表2－13是电线电缆用塑料的性能。

2. 聚氯乙烯 聚氯乙烯塑料是最早应用于电线电缆产品的塑料。由于其机械性能优越，一般电性能良好（高压和高频电性能较差），对大气和酸、碱、有机化学药品较稳定，且有一定的耐电晕、耐潮、不延燃特性；加之成本低、加工方便等特点；在线缆产品中广泛被应用于绝缘和护层。

聚氯乙烯绝缘料品种有耐温70℃、90℃和105℃的三种；近年来又发展了糕点性能料、体积电阻率可达1015～1016Ω·cm 。护层品种中有耐温70℃、90℃两种，还有适应严寒地区用的耐寒料，适合移动软线用的柔软料等等。随着交联技术的发展，适合辐照交联的可辐照的聚氯乙烯料也已出现。

聚氯乙烯常以粒料供应，可在普通挤出机上挤出，螺杆的长径比（L/D）在16以上即可，工艺控制相对容易些。

3. 聚乙烯 聚乙烯由于其优越的电性能介电常数小，介质损耗低是市内通信电缆、射频电缆、电子线缆以及中、高压电力电缆用的绝缘料；其吸水性、透水性优于聚氯乙烯，因此在护套中也较广泛采用。

(1) 聚乙烯按树脂聚合工艺可在高、中、低三种压力学进行，因此聚乙烯树脂有低密度（0.910～0.925g/cm3）、中密度（0.926～0.940g/cm3）和高密度（0.941～0.965g/cm3）三种。线缆产品常用低密度和高密度的品种。近年来，一种线性低密度（LLDPE ）, 因其高分子排列 整齐而提高了拉力强度，被大量应用于要求高速挤出（每分钟线速度1500～3000m ）的市内通信电缆线芯作绝缘作用。

密度、熔融指数和分子量分布是聚乙烯的三个主要指标，密度低，其介电常数、介质损耗（tg δ）稍低，对电性有利，但机械性稍差，主要用于绝缘料；密度高则塑料的硬度抗拉强度、弯曲强度、软化温度以及对化学药品的稳定性提高、透气性减小；因此一般作护套料。熔融指数的大小反映了树脂熔化后的流动性，一般采用熔融指数0.5～2.5的树脂。分子量分布范围易窄，则塑料的抗击强度、抗拉强度、低温柔软性级抗环境应力开裂性较好。

聚乙烯挤出宜采用螺杆长径比为20及以上的挤出机，挤出温度需根据熔融指数的大小来选定。聚乙烯在挤出前易预热，挤出后须适当延长进入冷水槽的距离，最好采用阶梯式冷却，以利于消除聚乙烯层中的空隙、气泡，避免产生应力开裂。

(2) 将聚乙烯与发泡剂混合，并在发泡剂分解温度以上挤出，可制得泡沫聚乙烯。泡沫聚乙烯的介电系数较低，传输衰减可降低约20％，且制造方便，但机械强度和耐电性能降低。一般采用偶氮二甲酰胺（AC 型）发泡剂0.9份，并加入氧化锌0.6～0.7份，硬脂酸铅0.5份降低发泡剂发分解度。发泡度约为30～50％。泡沫聚乙烯绝缘已被信息系统用电线电缆广泛采用。

采用AC 型发泡剂，泡细而多，孔是密封性的。但挤出工艺参数（如温度、速度）的幅度较窄，应注意控制。

物理发泡即将气体注入法制造泡沫聚乙烯，需采用专用的设备和工艺。 (3) 将交联剂加入聚乙烯后称为可交联料，常用的交联剂有两类，即以有机过氧化物或硅氧烷作为交联剂，统称化学交联。利用电子束照射使聚乙烯进行交联的称为辐照交联，惯称物理交联。

（A ） 有机过氧化物有多种，线缆产品DCP （过氧化二异丙苯）。用量是100克聚乙烯需加0.01～0.02有效克分子过氧基（－O －O ）；因此购进的可交联料贮存时，应防止其低温（＋10℃以下）析出或室温过高（不高于＋30℃）而先期交联。可交联料挤出后需在较长的管道中加热，加热的方法有蒸汽或电加热（加压的氮气作保护气体）惯称为湿法和干法。目前已多数采用干法，有利于提高成品质量。干法的加热温度应在300～400℃范围内。

交联聚乙烯电缆学性能比聚乙烯电缆的性能有显著提高，特别是热性能和机械性能，电性能也有改善（主要是交流击穿和脉冲击穿电压）。中、高压电力电缆均采用此类交联料，但高压电缆要采用超净料。

（B ） 将有机硅氧烷接枝到聚乙烯分子上的料（组分A ）称为硅烷交联料，但必须与另一组分（B 组分，其中含有催化剂）配合，比例为（95%A＋5％B ）；在挤出机中挤出。挤出后还需一定温度70~90℃的水或潮气的作用下，使烷氧基水解成不稳定的，同时在催化剂——金属皂（如二丁基二月硅酸锡）的作用下，使聚乙烯交联。因此，此法惯称硅烷交联（指用硅氧烷作为交联剂）或温水交联（指最后在温水中完成交联）。

此法的特点是不必用特殊的管道式生产线，生产中用电（热）能少，交联度也可达60％以上；但主要适用于中压及以下的电力系统线缆产品上；目前大量应用于低压电力电缆、10kV 及以下架空绝缘电缆，450/750伏级及以下的各种绝缘电线，以及控制电缆的线芯等。

（C ） 采用电子加速器产生的电子束照已挤包好的绝缘线芯，使材料进行交联的方法称为辐照交联。其优点是交联均匀、针孔和气泡少，不会烧焦（局部过交联）、能耗很小、属于冷态交联；同时可适用于聚氯乙烯、氟塑料、合成橡胶等。但必须有专用的附加设备（加速器级防辐射的密封场地），且因辐照能量取决于绝缘厚度；因此优先适用于薄绝缘产品。

(三) 常用橡皮的性能

1. 电线电缆常用的橡皮绝缘料有天然橡皮、丁苯橡皮、三元乙丙橡皮氯丁橡皮、定睛橡皮、氯磺化聚乙烯橡皮、硅橡皮、氟橡皮等。它们是各种橡胶加入多种配合剂混合炼而制成的复合物。它们必须在现场配方并混炼，供挤橡机使用；挤出后必须经硫化（即化学交联）而成为弹性体。

表3－14是电线电缆常用橡胶的品种与性能。

表3－14 电线电缆常用橡胶的品种与性能

1100H Z 。○250H Z 。○3优、良、可、差、劣表示性能优劣顺序。 注：○

2. 天然、丁苯橡胶

(1) 天然橡胶的主要成分是聚已二烯，它的抗拉强度。抗撕性和回弹性比多数合成橡胶好；因此，对柔软性、弯曲性和弹性要求较高的电线电缆尤为适宜，用作绝缘和护套。但由于分子结构中双键较多，所以耐热老化性和耐大气老化性较差，不耐臭氧，不耐油和有机溶剂，易燃；因此其工作温度为60～65℃，不能直接用于户外和接触油类或有机溶剂。

(2) 丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物，它的电性能与天然橡胶相近，耐热性好于天然胶但抗拉强度差得多；因此，一般不单独使用，而是以1:1的比例与天然橡胶合并使用绝缘和护套料。这种两种橡胶合并使用并在性能上取长补短，即加入丁苯胶可提高混合胶的耐热性，天然胶可使混合胶有一定的抗拉强度。天然——丁苯胶制成的橡皮电缆电压可用至6kv 级，工作温度可达65～70℃。

天然——丁苯复合橡皮是电线电缆应用量最大、品种面最广的一种橡皮材料。

3. 乙丙橡胶是乙烯和丙烯的共聚物，称为二元乙丙橡胶。为了硫化方便，应引入第三单体，称为三元乙丙橡胶。电缆行业主要采用以DCPD 或乙叉降冰片烯（ENB ）为第三单体的三元乙丙胶（简称乙丙胶）。

乙丙胶的电性能优良，故常用于6～35kv 中压电力电缆直流高压软电缆和高电性绝缘电线；耐大气老化性、耐臭氧性耐热老化性好，工作温度可达80～90℃；吸水性和透水性好，适用于船用电缆和水下工作用电线电缆。乙丙胶机械性能较差，只能作绝缘用并须采用护套。

4. 氯丁橡胶是氯丁二烯聚合物，电线电缆用的氯丁胶有两类，即G 型（硫改型）和W 型（非硫改型），并以W 型为主，因其分子结构中不含硫、耐热性较好。

氯丁胶的机械性能与天然胶相近。由于分子结构中有氯原子，使它具有阻燃性、耐大气老化、耐臭氧性和耐热性良好，有一定的耐油、耐溶剂特性；但因分子极性大，电性能较差；因此，主要作为电线电缆的护套料。氯丁胶的化学活性较强，在混炼。挤出中容易局部先期硫化（烧焦）。因此对其硫化剂的选用、用量比以及工艺参数等必须正确选择和严格控制。

近年来，将氯丁胶与天然胶或丁苯胶掺合成复合胶，可将绝缘电阻提高至1012欧·厘米以上。此种复合胶制成的橡皮可作为300/500伏及以下电线的绝缘，用以取代传统的天然橡皮绝缘棉纱编织涂沥青护层的橡皮线（BX 系列），可不加外护层；产品结构简单、工序少、生产效率高，且耐大气老化性更好。

5. 氯磺化聚乙烯是聚乙烯与氧、二氧化硫的反应产物。

按含氯量和含硫量的比例，品种很多；电缆行业宜采用氯磺化聚乙烯——40这个品种，其含氯量为35％、含硫量为1.0％。

氯磺化聚乙烯的耐大气老化性、耐热老化性、耐臭氧性、耐油和耐溶剂性都优于氯丁胶；耐稀硫酸、苛性钠和强氧化剂的性能尤为优越；抗拉强度高、耐磨损性好；阻燃性和耐电晕性均好；电性能比氯丁胶好；缺点是耐寒性较差。因此氯磺化聚乙烯是目前作为橡皮护套材料中综合性能最好的品种；主要用于船用、矿用、机车车辆用和电焊机用电线电缆的护套。

氯磺化聚乙烯也可作为高压电机和F 级电机的引接线以及飞机、汽车的点火线以及电压为2kv 以下的特种电线的绝缘用，一般不加上护层。

6. 硅橡胶是指分子主链中含有硅氧键、经硫化后具有弹性的有机硅合物，品种极多；电线电缆采用的是加热硫化型胶；按其分子组成采用甲基乙烯基硅橡胶（简称乙烯基硅橡胶）和氟硅橡胶，前者应用面较广。

硅橡胶的分子链非常柔软，但硅氧键能远高于其他橡胶中的碳键，因此耐热性和耐寒性优越。常温时硅橡胶的机械性能较差，但在150℃以上时，机械性能却超过其他橡胶（包括氟橡胶）。硅橡胶的电性能随温度和频率的变化甚微、耐电弧性好；导热性好。但耐油性和耐溶剂性较差。

因此在线缆产品中主要用于船用控制电缆、航空控制导线，以及环境温度高、工作温度达150～200℃的电线上。一般作为绝缘用，需要机械保护或耐溶剂等场合采用纤维编织浸涂硅由机器的护套。硅橡皮也可用于外力破坏的某些产品的护套。

(四) 漆包线漆的性能

漆包线用于导线的涂覆绝缘，因漆包线在绕制线圈、整形、嵌线和浸渍烘培过程中，将受到各种机械应力，热和化学的作用。因此要求漆包线漆具有良好的涂复性，漆膜附着力强，柔软而富有耐绕曲性，并有一定的耐磨性和弹性；漆膜表面光滑，有足够的电性、耐热性和耐溶剂性；漆膜材料应对导体无腐蚀作用等特点。

常用的漆包线漆有油性漆，缩醛、聚氨脂、聚酯、聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等漆，还有不少特种漆。表3－15是漆包线的品种，特性及用途汇总表。

漆包线的性能还与涂线工艺有关。为此漆在使用之前，除对漆的常规性能加以控制外，还应做漆的涂漆工艺检查。

第四节 屏蔽结构与填充结构

一. 屏蔽结构

在电线电缆产品中所采用的屏蔽层，实际上有两种完全不同的概念。一是传输高频电磁波（如射频、电子线缆）或微弱电流（如信号、计测用线缆）的电线电缆；为了阻拦外界电磁波干扰，或是防止电线电缆中高频信号对外界产生干扰，以及线对之间的相互干扰而设置的结构；可称为电磁屏蔽。严格说来，电厂屏蔽层没有要求“屏蔽”作用，仅是电场均衡层；但以习惯，成为约定俗称。

(一) 电磁屏蔽的结构与材料

1. 屏蔽层对来自外部的干扰电磁波和内部产生的电磁波起着三方面的作用。即吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波再屏蔽层的界面反射）和抵消能量（电磁感应再屏蔽层上产生反向的电磁场；能抵消部分干扰电磁波）的作用，从而起着减弱干扰的功能。

屏蔽层的效果与电磁波的频率有关，频率越高，屏蔽效果越好。对于处于高压架空导线下需要屏蔽层的电线电缆，因受到工频电流产生的低频强电磁场干扰，屏蔽结构最为复杂。

2. 屏蔽结构

(1) 铜带屏蔽 将软铜带搭盖式绕包于多芯电缆的成缆芯线外，铜带厚度取决于成缆前

直径和电缆自重。

(2) 铜丝编织 即将软的细铜丝（也可镀锡）编织在绝缘线芯、线对或成缆芯外；编制密度（覆盖率）在50～90％之间。编织屏蔽结构稳定、成品弯曲性好、省料。缺点是编织速度太慢，影响了它的应用范围。

(3) 金属复合薄膜绕包屏蔽 以铝塑、铜塑和钢或钢塑复合薄膜搭盖绕包或纵向搭盖于成缆芯外，此种结构覆盖率大（可达100％），屏蔽效果好。如市内通信电缆广泛采用。

(4) 综合屏蔽结构 既有不同形式的屏蔽综合应用。如用铜带绕包加一衬垫带后再包一层薄的软钢带；铜带是非磁性材料而钢带为磁性材料；两者组合能屏蔽多种电磁波（如高频、低频、强磁性电磁波等）。另一种是包上铝箔后纵向放置1～4根细铜丝，铜丝的作用是增加屏蔽的传导作用；此种轻型结构常用于要求柔软的电线电缆。

(5) 分屏加总屏结构 即将一根、一组或每个线对单独用铝箔和铜丝编织屏蔽，多线芯组成缆后再加总屏蔽的结构。适用于要求线对或分组线芯之间相互屏蔽的电线电缆。

(6) 其他 由于使用要求的发展，屏蔽结构还有发展中。例如用细铜丝（直径小于0.1mm ）或扁平铜丝密绕的屏蔽，用于屏蔽要求高的柔软电线（如音响、话筒线）。对于薄绝缘型的细直径电线可采用在绝缘表面镀铜的方式等。

3. 电磁屏蔽层用料 要采用高导电的铜、铝材料制成的带、丝、箔以及涂塑复合材料。对要求抗强磁性干扰的产品应采用高导磁材料，如软的低碳钢带。

(二) 电场屏蔽的结构与材料

1. 中压（一般指相电压在1.8kv 及以上）电力电缆等产品，导线上的工作场强度很高；

但绞合导线表面总有局部的凸起和凹陷；这就会引起局部的气隙击穿（游离放电），使绝缘局部开始损坏。为此在导线表面应包上一薄层半导电材料来均匀电场，使其内部的凸起与凹陷气隙包在一个表面光滑等直径的等（电）位面内，后者与绝缘能紧密接触。这就是导电屏蔽层。

同样，紧贴绝缘表面包上的一薄层半导电也形成一个外等位面，便于和外面的铜带屏蔽接触并与铜带处于同一电位。铜带层的作用是在绝缘外系统中的零电位。

可见上述三种屏蔽层的作用都是起电场均衡作用；这些结构的厚度不计入绝缘厚度中。

2. 半导电层可以采用带材绕包，但近年来都采用与绝缘相同基料并加入导电材料的挤包结构，使电场均衡的效果更好。同时尺寸小，可以用三个机组一次连续挤出。半导电材料的体积电阻应尽量小，应在102～104Ω.cm 范围内。外半导电层要易于剥离，便于制作电缆接头。

金属屏蔽层可采用铜带（厚度0.1～0.12mm ）搭盖绕包1～2层，或用铜丝绕包构成。

二. 填充结构与材料

1. 多芯电缆成缆后，在各种绝缘线芯间必然会有很大的空隙。为了使电缆外径相对圆整以利于包带、挤护套；也为了使电缆结构稳定、内部结实，必须在空隙中填充材料。填充是一种辅助结构，但也是必要的，特种对导线截面大的电缆。

2. 电力电缆的填充现采用二种方法，一是用纤维并和填充，填充量按计算出的间隙面积设置；而是用预制发泡塑料条填充，同样按计算面积预制。

3. 多芯移动式橡套电缆成缆厚度填充，一般只填中心部位，外侧的几个间隙一般式挤橡套时直接嵌入。其原因是橡套电缆成缆后一般不加包带，也不会采用硬的铠装层，而橡皮比塑料要柔软有弹性。中心填充采用橡皮条，麻绳或合成纤维条。但矿用电缆因要承受很大挤压或冲击力，对中心填充的要求很高，必须预制马鞍型的填芯，而且必须用含胶量较高的橡皮，

4. 填充材料有：黄麻、棉纱、橡皮条、塑料条和聚丙烯撕裂薄膜条等。主要要求是用非湿性材料，对绝缘材料无影响（指不起化学反应），价廉等。目前电力电缆主要用聚丙烯撕裂薄膜条和泡沫交联乙烯预制条；橡套电缆用黄麻或橡皮条。

第五节 护套结构与材料

一. 电线电缆的护套层结构简介

1. 凡是电线电缆产品，导体（包括光导纤维）和绝缘两个构件是必不可少的；架空导线之类的裸导线（体），虽然本身没有绝缘，但必须架设在一定高度的支架上并加上绝缘子支撑才能工作，即其绝缘是由用户安装时加以保证的。但护层这个构件却不是所有电线电缆产品所必须的；通常是以下二种情况下的产品不必有护层结构。一是在良好环境下，不可能或很少会受到外界破坏因素的场合下使用的产品，如安装在仪器仪表、电机电器内用的各种绝缘电线、漆包线、绕包线、穿管或墙内固定敷设的绝缘布线等，而是虽与外界接触，但可能受到的外界破坏因素不会很严重；而电线电缆所用的绝缘料自身具有一定的对机械或化学物质的抵御能力，如户内使用或居民区沿墙敷设的绝缘电线。这些产品，品种不多，但生产量极大（以长度计算）。

但是上述各种产品如漆包绕包线外，也备有有护套的品种；使其适用于较重要的、环境较差（如浴室、厨房）的场合，或是安装在设备内部易被其他零部件挂伤的场合。

2. 护层是保护电缆整体、核心是保护绝缘的构件；由于使用环境、使用条件和用户提出的要求千变万化；因此，护层结构的类型、结构形式以及性能要求也是多种多样的。但概括起来可分为三类要求，即：一是要对外部气候条件，偶尔出现的机械力进行防护，以及要求进行一般密封保护（如防止水汽、有害气体侵入）的一般护层（套）。二是敷设在地下、

水中、竖井内，经常会遭遇较大机械外力或承受电缆自重的，必须有金属铠装层的护层结构。三是有特殊要求的护层结构。

3. 因此，电线电缆的护层结构总体上分为内护层（套）和外护层两大组成部分。内护层的结构比较简单，上述所谓的“一般护层”实际上就是一种内护层（套）。而外护层则包括了金属铠装层及其内部的衬垫层（防止铠装层伤害内护层用），和保护铠装层的外护套等。

4. 对于特殊要求如阻燃、耐火、防昆虫（白蚁）、防动物（鼠、鸟啄）等，多数是在外护套中加入各种化学药平加以解决；少数则必须在外护层结构中增加必要的构件。

二. 内护层结构与材料

内护层（内护套）是相对于有外层的护层结构中的外护层而言的；对于没有外护层结构的电线电缆就是它的护层或称护套。

电线电缆产品的内护套结构类型汇总于表3－16中。

电缆内护套的厚度主要取决于机械强度，即护套内缆芯在弯曲时的张力；因此虽包覆护套前缆芯的直径增大而分级加厚。

三. 外护层结构与材料

包覆在电缆的内护层（金属套、橡塑护套、组合护套）外，保护电缆免受机械损伤和腐蚀、或兼具有其他特种作用的 保护覆盖层称为电缆外护层。

外护层的个组成部分均是同心圆的结构。 (一) 外护层种类、结构组成 1. 电缆外护层有下列种类： 金属套电缆通用外护层 橡塑护套电缆通用外护套 组合套电缆通用外护套 充油电缆特种外护层

高压交联聚乙烯电缆特种外护层

2. 外护层由内衬层、铠装层和外被层和外护套三部分组成。

内衬层是放置铠装层的钢带、钢丝在生产、安装或运行中碰伤内护层而设置的。铠装层的作用是防止和承受各种机械力；如钢带铠装主要是防止来自径向的外力破环；而钢丝铠装则能防止径向或纵向的外力破环，同时又能承受电缆在悬挂状态时的自重（如垂直敷设、悬浮于水下等）。外护套和外护层是对铠装层进行保护，如辐射过程中的擦伤、卡住等，以及运行中的密封保护或外被层。

3. 金属套电缆通用外护层的结构组成列于表3－17，而表3－18是各种金属套层结构适用的敷设场合。

注：△表示适用；〇表示当采用涂塑钢丝等具有良好非金属防蚀层钢丝时适用。

4. 非金属套电缆通用外护层的结构组成列于表3－19；3－20是其适用的敷设场合。

注：联锁铠装内衬层，允许采用纤维编织，其编织密度不小于95％。

表3－20 非金属套电缆外护层的使用场合

注：△表示适用；〇表示当采用涂塑钢丝或具有良好非金属防蚀层的钢丝时适用。 (二) 外护层的厚度

1. 在确定外护层中各部分的厚度时，必须引入一个“假定值”的概念；目的是为了消除在一般设计方法中经常遇到的各种差异。假定值是按下列规则求得的假定尺寸而不是实际尺寸，仅用于计算外护层。对于结构复杂的通信电缆，可用设计值代替假定值。

(1) 导体的假定直径不论导体的形状或紧压程度，均按表3－21。

(2) 绝缘线芯假定直径 D 1=d+2△1

式中：d －导线的假定直径，mm △1－绝缘表称厚度，mm (3) 缆芯绞合（成缆）后假定直径 a ，等径线芯时Dt=nD1 （n 为成缆绞入系数） b ，三大一小时（D 1b 为大直径线芯假定直径，D 1s 为小直径线芯假定直径）

4

(4) 缆芯（成缆并包上内护层）假定外径 D c =Dt+2△2 （△2－内护套标称厚度） (5) 内衬层假定外径（铠装前假定外径） Db= Dc+2△3 （△3－内衬层材料标称厚度） (6) 铠装层假定外径

Da=Db+2△4 （△4－铠装层标称厚度）

2. 内衬层标称厚度 绕包型内衬层厚度要求见表3－22，挤出型内衬层厚度见表3－23。

Dt=2.41(3D1b+D1s)

注：粗圆钢丝铠装层的内衬层塑料厚度最小为2.0mm 3. 铠装层尺寸 铠装钢带或铝带的层数、厚度和宽度应符合表3－24的规定。铠装钢

丝的直径应符合表3－25的规定。

表3－24 铠装钢带或铝带的层数、厚度与宽度（mm ）

注：铠装前假定外径在10.0mm 以下时，宜用直径0.8～1.6mm 的细钢丝铠装；也可用厚度0.1～0.2mm 的镀锡钢带搭盖绕包一层；大概率不小于25％。

表3－25 铠装钢丝的直径（mm ）

1对金属套电缆和非金属套电缆均适用 注：○

2钢丝直径不包括钢丝上的非金属防蚀层。 ○如用户要求或同意，允许用比规定直径更大的钢丝。

4. 外护套厚度 挤出型塑料外护套的标称厚度应符合表3－26的规定（仅列出非金属套电缆的外护套）；并要求平均厚度不小于标称厚度，最薄点厚度为（标称厚度×85％－0.1mm ）

(三) 外护层用材料简介

1. 内衬层常用的材料有用于挤包型的聚氯乙烯和聚乙烯；用于绕包型的聚氯乙烯带、无纺麻布带、无纺布带、浸渍纸带（或浸渍麻）以及电缆用沥青等。

(1) 聚氯乙烯、聚乙烯的选用参见表3－13。

(2) 无纺布带是以合成纤维为主体经粘合剂合而成的非织布，断裂强度不小于50N/mm，是最常用的绕包带材料，也可作为成缆时扎紧带用。

无纺布带是以麻纤维和合成纤维为主体经粘合剂粘合而成的非织造带；因其中有仅50％的麻纤维（浸有环烷酸铜）耐腐蚀性好；用于金属套的高压电缆。

2. 铠装层常用的材料为铜带或钢丝，为了提高材料的抗腐蚀性，材料表面必须经过处理。

(1) 钢带最常用的是镀锌钢带，一般要求锌层重量为不低于80g/m2；联锁铠装用带，锌层重量不低于250g/m2。也可采用涂漆钢带，但抗锈蚀性较差，不能用于裸铠装。水下敷设电缆可采用钢塑复合带，即钢带先经镀锡或镀铬，再单面或双面热压粘合塑料模制成。

(2) 钢丝也应采用镀锌钢丝。用于水下的电缆可采用涂塑粗钢丝，涂塑前钢丝应先镀锌或经磷化处理（钝化作用），塑料涂层厚度为0.4±0.15mm 。

3. 外被层采用的材料最多的是聚氯乙烯或聚乙烯，用于挤包型外护套。采用纤维被层时要采用浸渍麻，聚丙烯绳和电缆沥青等。

用于外护层的电缆沥青要求在＋70℃时不会自然滴落，在0±0.2℃时弯曲应不碎落。

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