線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與材料總論

　　一 線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成
　　電線電纜產(chǎn)品絕大多數(shù)是截面（橫斷面）形狀完全相同（忽
略因制造而產(chǎn)生的誤差）、呈長條狀的產(chǎn)品，這是由于在系統(tǒng)或
設(shè)備中是作為構(gòu)成線路或線圈而使用的特征所決定的。所以研究
分析線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，只需從其截面來觀察分析。
　　電線電纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件，總體上可分為導(dǎo)線、絕緣層、屏
蔽和護(hù)層這四個主要結(jié)構(gòu)組成部分以及填充元件和承拉元件等。
根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和應(yīng)用場合，有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)極為簡單，只有
導(dǎo)線一個結(jié)構(gòu)件，如架空裸導(dǎo)線、接觸網(wǎng)導(dǎo)線、銅鋁匯流排（母
線）等；這些產(chǎn)品的對外電氣絕緣是依靠安裝敷設(shè)時用絕緣子和
空間距離（即利用空氣絕緣）來確保的。
　　1， 導(dǎo)線
　　導(dǎo)線是產(chǎn)品進(jìn)行電流或或電磁波信息傳輸功能的最基本的必不可少的主要構(gòu)件。導(dǎo)線是導(dǎo)電線芯的簡
稱，用銅、鋁等導(dǎo)電性能優(yōu)良的有色金屬制成。近三十多年來迅速發(fā)展起來的光通信網(wǎng)絡(luò)用的光纜，則以
光導(dǎo)纖維作為導(dǎo)線。
　　2， 絕緣層
　　是包覆在導(dǎo)線外圍四周起著電氣絕緣作用的構(gòu)件。即能確保傳輸?shù)碾娏骰螂姶挪ā⒐獠ㄖ谎刂鴮?dǎo)線行
進(jìn)而不流向外面，導(dǎo)體上具有的電位（即對周圍物體形成的電位差、即電壓）能被隔絕，即既要保證導(dǎo)線
的正常傳輸功能，又要確保外界物體和人身的安全。
　　導(dǎo)線與絕緣層是構(gòu)成線纜產(chǎn)品（裸電線類除外）必須具備的兩個基本構(gòu)件。
　　3，護(hù)層
　　當(dāng)電線電纜產(chǎn)品安裝運行在各種不同的環(huán)境中時，必須具有對產(chǎn)品整體特別是對絕緣層起保護(hù)作用的
構(gòu)件，這就是護(hù)層。
　　因為要求絕緣材料具有優(yōu)良的各種電絕緣性能，則必須要求材料的純度極高、雜質(zhì)含量極微；往往無
法兼顧其對外界的保護(hù)能力，所以對于外界（即安裝、使用場合和使用中的）各種機(jī)械力的承受或抵抗
力、耐大氣環(huán)境、耐化學(xué)藥品或油類、對生物侵害的防止，以及減少火災(zāi)的危害等都必須由各種護(hù)層結(jié)構(gòu)
來承擔(dān)。
　　許多專用于良好外部環(huán)境（如清潔、干燥、無機(jī)械外力作用的室內(nèi)）中的線纜產(chǎn)品，或者絕緣層材料
本身具有一定的機(jī)械強度、耐氣候性的產(chǎn)品，就可以沒有護(hù)層這一構(gòu)件。
　　4，屏蔽
　　是一種將電纜產(chǎn)品中的電磁場與外界的電磁場進(jìn)行隔離的構(gòu)件；由的線纜產(chǎn)品在其內(nèi)部不同線對（或
線組）之間也需要相互隔離。可以說屏蔽層是一種“電磁隔離屏”。
　　多年來，行業(yè)中習(xí)慣于把屏蔽層作為護(hù)層結(jié)構(gòu)的一部分，作者認(rèn)為應(yīng)該單獨作為一個構(gòu)件。其原因是
除了屏蔽層的功能是電磁隔離——即線纜產(chǎn)品中傳遞的信息不外瀉、不對外界儀器儀表或別的線路產(chǎn)生干
擾；外界的各種電磁波也不會通過電磁耦合進(jìn)入線纜產(chǎn)品中，這些功能要求與傳統(tǒng)的護(hù)層功能不同。還因
為屏蔽層不光設(shè)置于產(chǎn)品的外部，還置于每一線對或多對數(shù)電纜的分組之間。近十幾年來，隨著信息傳遞
系統(tǒng)用電線電纜的快速發(fā)展，以及大氣中存在的電磁波干擾源越來越多，促使有屏蔽結(jié)構(gòu)的品種成倍增
長，大家對屏蔽層作為線纜產(chǎn)品中的一個基本構(gòu)件的認(rèn)識，已趨于認(rèn)同。
　　5，填充結(jié)構(gòu)
　　很多電線電纜產(chǎn)品是多芯的，如低壓電力電纜多數(shù)是四芯、五芯電纜（適用于三相系統(tǒng)），市內(nèi)電話
電纜更是有800對、1200對、2400對至3600對。將這些絕緣線芯或線對成纜（或分組多次成纜）后，一是外
形不圓整，二是絕緣線芯間留有很大空隙（見圖1），因此必須在成纜時加入填充結(jié)構(gòu)，填充結(jié)構(gòu)是為了使
成纜外徑相對圓整以利于包帶、擠護(hù)套，也為了使電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、內(nèi)部結(jié)石，在使用中（制造和敷設(shè)中拉
伸、壓縮和彎曲時）受力均勻而不損壞電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖1 2－4芯低壓電力電纜成纜時的間隙示意圖
　　因此，填充結(jié)構(gòu)雖是輔助結(jié)構(gòu)，但也是必要的，其材料選用及形狀設(shè)計上也有詳細(xì)的規(guī)定。
　　6，抗拉元件
　　傳統(tǒng)的電線電纜產(chǎn)品是利用護(hù)層的鎧甲層承受外界拉力或自重引起的拉力的。典型的結(jié)構(gòu)是鋼帶鎧裝
和鋼絲鎧裝（如海底電纜要用ф8mm的粗鋼絲，絞合成鎧裝層）。但光纖光纜為了保護(hù)光纖不受細(xì)小的拉
力，以免光纖有細(xì)微的變形而影響傳輸性能，就在光纜結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一次、二次被覆和專用的抗拉受力元
件。此外如手機(jī)耳機(jī)線采用細(xì)銅絲或薄銅帶繞在合成纖維絲上外擠絕緣層的結(jié)構(gòu)，這合成纖維絲就是抗拉
元件。總之，在近年來開發(fā)的特種細(xì)小、柔軟型，同時要求多次彎、扭曲使用的產(chǎn)品中，抗拉元件起著主
要的作用。
　　二、電線電纜用材料綜述
　　1， 從某種意義上講，電線電纜制造行業(yè)是一個材料精加工和組裝的行業(yè)。一是材料用量巨大，線纜
產(chǎn)品中的材料費用要占制造總成本的60－90％；二是所用材料的類別、品種非常多，性能要求特別高，如
導(dǎo)體用銅，要求銅的純度要在99.95％以上，有的產(chǎn)品要采用無氧高純銅；三是材料的選用會對制造工藝、
產(chǎn)品的性能以及使用壽命起到?jīng)Q定性的影響。
　　同時，線纜制造企業(yè)的效益也與材料的選用、加工和生產(chǎn)管理中能否科學(xué)地節(jié)省材料密切相關(guān)。
　　因此，在設(shè)計電線電纜產(chǎn)品時必須與材料的選用同時進(jìn)行，一般采取選用幾種材料，通過工藝和與性
能篩選試驗后確定。
　　2， 線纜產(chǎn)品用材料按其使用部位與功能、可分為導(dǎo)電材料、絕緣材料、護(hù)層材料、屏蔽材料、填充
材料等。但其中有些材料是幾個結(jié)構(gòu)件通用的，如屏蔽用的銅絲、銅帶同樣是導(dǎo)體用電工銅。尤其是熱塑
性材料，如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改變部分配方成份就可用在絕緣或護(hù)套上。
　　3， 線纜產(chǎn)品制造中所用材料涉及的門類非常廣泛，品種規(guī)格（牌號）特別多，表1是列出了主要材料
類別的匯總表。
表1 電線電纜常用材料匯總表
種類 常用材料 用于產(chǎn)品中何種構(gòu)件 備注
有色金屬 電工用銅、電工
用鋁、鋁銅合
金、鋁合金
導(dǎo)體 ①行業(yè)中年用銅量50萬噸以上，用鋁
量20萬噸以上。主要用于導(dǎo)體。
②銅線在護(hù)層中用于船用電纜等橡套
軟電纜編織鎧裝，高壓單芯電力電纜
作加強層
③鉛、鋁熱擠內(nèi)護(hù)套用于油紙電纜、
充油電纜。皺紋鋁護(hù)套用于高壓交聯(lián)
電纜。
屏蔽
護(hù)層
鉛 護(hù)層
錫、銀、鎳 導(dǎo)體鍍層
黑色金屬 鋼帶、鋼絲、不
銹鋼箔
護(hù)層、導(dǎo)體中的承拉部
分、電纜外帶有承重的
吊線
①用于力纜、通信電纜、控纜的外護(hù)
層裝鎧等
②在鋼芯鋁絞線、銅鋁電車線鋁包鋼
絲等導(dǎo)體中作承拉構(gòu)件，也起導(dǎo)電作
用
③自承式電纜中用鋼絞線吊住電纜
熱塑性材料，可
交聯(lián)料
聚氯乙稀、氯乙
稀、可交聯(lián)聚乙
絕緣、內(nèi)護(hù)套、外護(hù)層
中鎧裝的外護(hù)套、充填
①聚氯乙稀、聚乙烯用于絕緣或護(hù)
套，牌號，配方組成均不同，各種多
　　4， 由于線纜產(chǎn)品的使用功能、應(yīng)用環(huán)境、使用條件千變?nèi)f化，因此雖然對某一類材料有其基本的性
能要求（共性），但是各個系列、品種的產(chǎn)品都會有一些特殊的性能要求（特性）。例如電力系統(tǒng)用的電
線電纜對其絕緣層的共性要求是電絕緣性能高。如用于高壓電力電纜的，必須強調(diào)材料能承受很高的電場
強度，具有很高的絕緣電阻、要求介質(zhì)損耗小，且要求絕緣層中幾乎沒有雜質(zhì)（包括氣隙）。而中壓電力
電纜（6－35kv）雖也有這些要求，但在程度上可降低不少。至于低壓電線電纜只要求有一定的耐壓強度和
絕緣電阻，而為了經(jīng)濟(jì)、輕便，則要求絕緣層有較好的機(jī)械性和耐氣候性，使其在很多情況下可以不用護(hù)
層（例如聚氯乙稀塑料絕緣電線）。
　　5， 由于材料對產(chǎn)品的性能起著非常關(guān)鍵的作用，也由于眾多門類的材料涉及廣泛的知識領(lǐng)域，同一
名稱的材料由于基料的分子結(jié)構(gòu)、分子量分布不同，混合料用的配合劑不同，配比不同，因此有許多的牌
號和配方。結(jié)果是各種牌號的材料其工藝條件有差異，制成后的成品性能差別很大。所以線纜制造企業(yè)必
須要求生產(chǎn)工人熟悉本工序常用材料的特性，嚴(yán)格執(zhí)行工藝操作規(guī)程，要求檢驗部門加強對進(jìn)廠材料和自
己配制的材料嚴(yán)格質(zhì)量控制。