雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文
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發(fā)熱電纜是利用金屬導(dǎo)體通電后因自身電阻產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，將熱量以熱傳導(dǎo)形式散出，并保持在一定的溫度區(qū)間（一般為40～60℃，也可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)）運(yùn)行的一種特殊電纜。發(fā)熱電纜地面敷設(shè)供暖系統(tǒng)是一種新型的供暖方式，具有舒適健康、安全可靠、清潔環(huán)保、節(jié)能經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)［1］。發(fā)熱電纜的用途十分廣泛，除了可用于住宅、公寓、學(xué)校、醫(yī)院及辦公樓的冬季采暖外，還可用于食品、制藥、石化工業(yè)中的管道加熱、管道伴熱、罐體保溫，公路、機(jī)場(chǎng)的跑道、路面、溝槽的防凍化雪，以及土壤加熱，大棚恒溫，庫(kù)房防潮和物品除濕等。發(fā)熱電纜可分為單導(dǎo)發(fā)熱電纜和雙導(dǎo)發(fā)熱電纜。單導(dǎo)發(fā)熱電纜必須形成回路，其兩端為冷線，均需與溫控器、電源連接。雙導(dǎo)發(fā)熱電纜本身自成回路，其一端為冷線，另一端封閉，只需一端與溫控器、電源連接，所有接線都在同一端。兩者相比，單導(dǎo)發(fā)熱電纜需考慮兩端連接電源，故其敷設(shè)要求較高；而雙導(dǎo)發(fā)熱電纜在施工中僅需考慮接線端連接電源即可，故其敷設(shè)要求較低，且雙導(dǎo)發(fā)熱電纜還可根據(jù)具體情況任意敷設(shè)，這增加了其地面敷設(shè)的實(shí)用性。同時(shí)，雙導(dǎo)發(fā)熱電纜中雙芯線的電磁場(chǎng)為正反兩個(gè)方向，可互相抵消，磁場(chǎng)中和，對(duì)人體不產(chǎn)生危害，故雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的電磁輻射低于單導(dǎo)發(fā)熱電纜。由此，本公司展開(kāi)了雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的研制。
本公司研制的雙導(dǎo)發(fā)熱電纜應(yīng)具有耐高壓、耐高溫、耐穿透、抗強(qiáng)化學(xué)腐蝕、安全可靠、100％防水滲透等性能，其抗拉、抗壓強(qiáng)度可適合各種環(huán)境（衛(wèi)生間、房間、地下室等）的安裝使用，同時(shí)還應(yīng)保證絕緣層的連續(xù)和使用的安全。針對(duì)上述性能要求，本公司結(jié)合IEC800—1992《額定電壓300V／500V生活設(shè)施加熱結(jié)冰用加熱電纜》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選擇［2］。由于銅鎳或鎳鉻合金絲的發(fā)熱穩(wěn)定性好，抗拉強(qiáng)度大，且可有效消除單導(dǎo)單發(fā)熱、雙導(dǎo)單發(fā)熱電纜的電磁波輻射問(wèn)題，因此該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜導(dǎo)體中的發(fā)熱元件采用了高性能鎳合金絲。該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜導(dǎo)體中的冷線導(dǎo)體采用了鍍錫銅絲。為保證電纜柔軟和彎曲性能，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)采用了多股導(dǎo)線束絞，節(jié)徑比嚴(yán)格控制在14以?xún)?nèi)。
該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜通電后導(dǎo)體發(fā)熱，電纜保持在40～60℃的溫度區(qū)間運(yùn)行，而絕緣芯線的長(zhǎng)期工作溫度高達(dá)90℃，且同時(shí)20℃時(shí)絕緣電阻應(yīng)不小于1000MΩ•km，這對(duì)絕緣材料的性能提出了較高的要求。硅烷交聯(lián)聚乙烯材料的絕緣性、耐高溫、耐高壓、防水性、耐腐蝕等性能優(yōu)越，可有效保證電氣安全，避免造成漏電、人體觸電等危害，同時(shí)其不含任何增塑劑和熱穩(wěn)定劑，故不會(huì)因長(zhǎng)期處于加熱工作狀態(tài)而導(dǎo)致增塑劑、熱穩(wěn)定劑揮發(fā)，材料老化問(wèn)題的產(chǎn)生。因此，該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的絕緣采用了硅烷交聯(lián)聚乙烯材料。
由于聚酯薄膜可耐高溫，且在擠出覆蓋層的過(guò)程中不易熔融，因此該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜絕緣芯線的保護(hù)層采用了聚酯薄膜絕緣帶，它作為發(fā)熱電纜的輔助層，可防止絕緣層被金屬層損壞。該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜保護(hù)層外的屏蔽層采用了重疊縱包鋁塑復(fù)合帶，鋁帶的標(biāo)稱(chēng)厚度為0．15mm，鋁塑復(fù)合帶縱包重疊寬度應(yīng)不小于6mm。該鋁塑復(fù)合帶屏蔽層不但可以保護(hù)發(fā)熱電纜，防止電磁場(chǎng)對(duì)人體產(chǎn)生影響，兼具防水作用，而且還具有漏電保護(hù)功能。當(dāng)發(fā)熱電纜受損，屏蔽層將首先帶電，一旦電流達(dá)到30mA時(shí)，漏電保護(hù)器會(huì)立即自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)人身安全。
根據(jù)IEC800—1992標(biāo)準(zhǔn)要求，屏蔽層內(nèi)的接地線芯的銅導(dǎo)體截面積應(yīng)不小于1mm2，因此該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜選擇了32根0．20mm的鍍錫銅絞線作為接地線。接地線與金屬屏蔽必須連續(xù)接觸，鍍錫保證了接地線與鋁塑復(fù)合帶屏蔽及接線端子的良好的接觸，安全性大大提高了。根據(jù)電纜的使用的環(huán)境，該雙導(dǎo)發(fā)熱電纜的護(hù)套選用了環(huán)保型聚氯乙烯護(hù)套材料。該環(huán)保型聚氯乙烯護(hù)套的絕緣性、防水性、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等性能優(yōu)越，可起到有效的保護(hù)作用。最終設(shè)計(jì)的雙導(dǎo)發(fā)熱電纜結(jié)構(gòu)如圖1所示。
作者：石學(xué)軍 單位：安徽鴻海電纜有限公司