摘  要：本文根據中壓變頻器和變頻電機的工作原理的分析，來(lái)討論中壓變頻電纜的結構設計。

關(guān)鍵詞：中壓 變頻工作原理 電纜結構

The analysis of the construction of mesium voltage frequency conversion cable

Lu ZhengRong

（Far East Cable Co., Ltd  ，Yixing 214257 , Jiangsu Province ,China）

Abstract: This article discusses the construction design of medium voltage frequency conversion cable, according to the analysis of medium voltage transducer and frequency conversion electrical machinery’s work principle.

Key words: Medium voltage, Frequency conversion work principle, cable construction

0. 引言

低壓變頻調速完全成熟、并獲得廣泛應用。現在隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，高電壓大功率電機不斷出現，中壓電機的調速又成了必須解決的問(wèn)題，中壓變頻器應運而生。而作為橋梁作用變頻器與電機之間的動(dòng)力傳輸電纜，由于傳輸電壓等級的變化，同樣帶來(lái)了新的問(wèn)題。

1. 中壓變頻電纜工作原理

1.1 電壓等級

隨著(zhù)電力、電子技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展,交流電機變頻技術(shù)日益完善并迅猛發(fā)展,中小容量低壓變頻(690V以下)已廣泛應用，由于中、高壓大容量交流電機需求的場(chǎng)合越來(lái)越多,這就要求變頻電壓等級必須進(jìn)一步提高，目前工業(yè)領(lǐng)域中10kV及以下中壓電機采用變頻調速越來(lái)越多。中壓電機實(shí)現變頻調速原理通常采用以下3種方案:①高-低-高方案;②高-低-低方案;③高-高方案。這3種方案基本可以涵蓋工業(yè)領(lǐng)域的各種應用及改造項目，總體而言方案①高-低-高是目前使用最常見(jiàn)的一種方案。這就要求在變頻器和電機之間的電纜必須采用相應電壓等級的中壓變頻專(zhuān)用電纜，下面簡(jiǎn)稱(chēng)中壓變頻電纜。

1.2脈沖電壓對絕緣的影響

電機的調速基本原理為變頻器給電機提供不同頻率的電源，其頻率范圍可達100~400Hz。這種頻率變化電源在電纜傳輸中，具有一個(gè)主頻率的波形輪廓，它包含了許多高次諧波，作為一種行波經(jīng)多次反射，幅值疊加可達到工作電壓數倍，電纜越長(cháng)，幅值越高。為了使電纜能夠安全長(cháng)距離傳輸，這就要求中壓變頻電纜具有優(yōu)異的絕緣性能和通過(guò)電纜結構的改變來(lái)抑制工作電壓的累積倍數。

1.3            對外圍控制設備的影響

在現代工業(yè)領(lǐng)域，電氣控制采用了大量的弱電控制。而由于提供了頻率變化的電源，變化的電場(chǎng)在傳輸過(guò)程中就會(huì )產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這樣交替變化的電磁場(chǎng)就會(huì )對弱點(diǎn)設備造成影響，稱(chēng)為電磁波的環(huán)境污染。這就要求中壓變頻電纜具有良好的電磁屏蔽性能。

1.4            變頻設備的接地

在交流電傳輸過(guò)程中，當三相電流平衡時(shí)，其中性線(xiàn)的電流為零，若出現三次諧波，則三次諧波的電流分量在中性線(xiàn)內不存在相位差，所以直接疊加成分量的三倍。若變頻原供電對象是三個(gè)單相變頻電機，而且處于三相功率分布平衡狀態(tài)，則中性線(xiàn)電流更大，這就要求中壓變頻電纜必須要有中心線(xiàn)，而且中心線(xiàn)截面不能小于相線(xiàn)截面。

2. 中壓變頻電纜結構討論

了解中壓變頻電纜工作原理之后，就從電纜結構改進(jìn)來(lái)解決上述四個(gè)問(wèn)題。

2.1 導體

中壓變頻電纜的電壓等級比較高，故導體為緊壓圓形結構，以防止尖端放電破壞絕緣。

2.2 絕緣

同樣考慮電纜的電壓等級，采用導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽三層一次性擠出，均化電場(chǎng)，提高電纜的絕緣性能，特別是脈沖電壓對絕緣的影響。

2.3 成纜排列

     通過(guò)上面的工作原理得知，電纜必須有中心線(xiàn)，另外為了避免多次反射電壓的累加，要求電纜必須采用電氣對稱(chēng)結構。所以將中線(xiàn)芯分成三份，一種方式為分別平均嵌入主線(xiàn)芯成纜間隙里，與絕緣金屬屏蔽相接觸如圖1；另一種以同心導體形式纏繞在絕緣屏蔽周?chē)儆秀~帶疏繞扎緊，如圖2。 第二種結構比較優(yōu)化，既起到中線(xiàn)的作用又具有分相屏蔽效果。

 

2.4 屏蔽

      為了抑制電纜的電磁污染影響，電纜必須采用屏蔽結構。屏蔽結構主要有銅帶繞包、銅絲纏繞兩種結構。為了確保電氣性能，銅絲纏繞外加銅帶疏繞扎緊結構性能更優(yōu)異。

2.5 護套

電纜通過(guò)以上的結構調整已經(jīng)可以完全滿(mǎn)足提供中壓變頻電源，故電纜外護就沒(méi)有什么特別的要求。

3. 電纜接線(xiàn)方式

      中壓變頻電纜接線(xiàn)為將A、B、C三根相線(xiàn)分別連接到電機的A、B、C三個(gè)接線(xiàn)柱上，另外電纜的中線(xiàn)、金屬屏蔽等通過(guò)連接銅板和電機的外殼一并接地，如圖3。

4. 結論

綜上所述，中壓變頻電纜必須具備三層共擠、對稱(chēng)、具有中線(xiàn)，具有金屬屏蔽的結構，才能安全、有效、節能的傳輸變頻電源。

 

文章標簽：變頻電纜   結構