变频电缆,顾名思义为变频器专用电缆。是用来传输电能的,有着较高的电压等级。这就要求我们在设计变频电缆的结构时不单单要考虑外界环境对变频电缆的影响,由于其多数都敷设于室内,我们还要着重的考虑变频电缆对外界环境的影响。于是对于变频电缆的结构也就有了特殊的要求。虽然目前国内各大企业对变频电缆的结构说法不一,都相应的制定了自己的企业标准,但都比较倾向于对称
3+3的结构。相信在不久的将来就会得到统一。在此,笔者收集并总结了部分关于变频电缆对称3+3结构的资料,希望能对变频电缆的发展尽一份绵薄之力。
变频电缆目前选用了交联聚乙烯为绝缘材料,实际工作中承受的频率变化范围为
30~300HZ,变频电缆有着抵抗高次谐波、减小与外界环境相互干扰等优点,主要敷设的地点为室内,这使得变频电缆的运行与周围的供电或用电设备有了非常密切的关系,于是就需要有一种特殊的结构来解决这种复杂的相互关系。因此便产生了对称3+3的结构。下面将对其作具体的说明。
外部环境对变频电缆的影响及解决办法
外部环境对变频电缆的影响主要是变频器产生的高次谐波的影响。对于交—直—交型的变频器,由于采用了开关的切换技术,使其输出的不再是正弦波,而是可分解为正弦基波和高次谐波的阶梯波。以普通的3+1型电力电缆为例,完整的三项供电系统,当三项电流平衡时,其中性线芯的电流为零;当高次谐波产生时,经过电缆的多次反射,便会出现对此的波峰与波峰或波谷与波谷相叠加的机会,电缆越长叠加机会越多表现得也就越明显。加之电缆这个大的电容本身对高次谐波就有着放大的作用,对于3+1型电缆,高次谐波产生的电流分量在中性线芯内无相位差,这样一来电流将会叠加成原分量的数倍,中性线芯在高频脉冲下很快就会被击穿。为了解决这个问题,我们将3+1型的电缆中的1芯分成了三份,以对称的方式做成3+3结构,这样,三个中性线芯的相位一次滞后120°,形成了一个对称平衡的状态,使得电流不会型叠加,有效的减小了高次谐波对变频电缆的危害。此为变频电缆选择对称3+3结构的理由之一。
变频电缆对外界的干扰和解决办法
3.3 屏蔽层接地措施 屏蔽层接地良好是抑制电磁波对外发射的必要条件,铜线编织屏蔽的接地方式较容易解决,而纵包铜带轧纹屏蔽需用专用夹具接地,夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合,接地线由夹具尾端引出。
3.4 外护套 这种电缆大多数敷设在室内,一般不需铠装,虽然不完全排除用聚氯乙烯护套,但选用高密度聚乙烯更为合适。
3.5 电缆的附加试验 一般低压电缆不需要进行脉冲电压试验,如IEC 60502 标准仅对 3.6/6kV 及以上的电缆才规定进行脉冲电压试验。变频电机的连接电缆情况略有不同,需要承受高频脉冲电压。高频波振幅可达1200~1900 V,振铃频率约 100~2000 kHz ,对电缆进行脉冲电压试验(型式试验)是为验证电缆的绝缘水平。试验可参考IEC 60502标准,即施加正负各十次脉冲电压试验,试验电压可考虑 40 kV ,但需要进一步验证,是否必要工厂也可自行决定。
4 3.6/6 ~ 6/10 kV中压变频电缆的发 展 由于机械装备大型化,需要电机容量也配套扩大,相应变频电源的输出电流也要求增大,但受到大电流变频元件的限制,进一步提高电流容量技术发展受到限制。但另一方面提高变频电源输出电压相对比较容易,提高电压后,中压变频电机功率可大幅度增加,此时电缆的电压等级也必须跟上。目前3.6/6~ 6/10kV中压变频电缆已有投入使用,从绝 缘结构和电气、机械、物理性能上说,可以与电力 电缆等同,交联聚乙烯显然是绝缘材料,如果 在敷设时要求柔软,采用乙丙橡胶绝缘也有一定的优点。由于工作电压的提高,高频电磁波的发射能力明显增强,所以屏蔽结构要求更完善。在变频电缆工作条件下,同轴电缆是一种合适的结构,所以变频电缆的三个主线芯采用同轴结构,总屏蔽的结构与低压变频电缆相同。