浅谈中压变频电缆结构

摘  要：本文根据中压变频器和变频电机的工作原理的分析，来讨论中压变频电缆的结构设计。

关键词：中压 变频工作原理 电缆结构

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

低压变频调速完全成熟、并获得广泛应用。现在随着工业的发展，高电压大功率电机不断出现，中压电机的调速又成了必须解决的问题，中压变频器应运而生。而作为桥梁作用变频器与电机之间的动力传输电缆，由于传输电压等级的变化，同样带来了新的问题。

1. 中压变频电缆工作原理

1.1 电压等级

随着电力、电子技术及计算机技术的发展,交流电机变频技术日益完善并迅猛发展,中小容量低压变频(690V以下)已广泛应用，由于中、高压大容量交流电机需求的场合越来越多,这就要求变频电压等级必须进一步提高，目前工业领域中10kV及以下中压电机采用变频调速越来越多。中压电机实现变频调速原理通常采用以下3种方案:①高-低-高方案;②高-低-低方案;③高-高方案。这3种方案基本可以涵盖工业领域的各种应用及改造项目，总体而言方案①高-低-高是目前使用最常见的一种方案。这就要求在变频器和电机之间的电缆必须采用相应电压等级的中压变频专用电缆，下面简称中压变频电缆。

1.2脉冲电压对绝缘的影响

电机的调速基本原理为变频器给电机提供不同频率的电源，其频率范围可达100~400Hz。这种频率变化电源在电缆传输中，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高。为了使电缆能够安全长距离传输，这就要求中压变频电缆具有优异的绝缘性能和通过电缆结构的改变来抑制工作电压的累积倍数。

1.3            对外围控制设备的影响

在现代工业领域，电气控制采用了大量的弱电控制。而由于提供了频率变化的电源，变化的电场在传输过程中就会产生变化的磁场，这样交替变化的电磁场就会对弱点设备造成影响，称为电磁波的环境污染。这就要求中压变频电缆具有良好的电磁屏蔽性能。

1.4            变频设备的接地

在交流电传输过程中，当三相电流平衡时，其中性线的电流为零，若出现三次谐波，则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差，所以直接叠加成分量的三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机，而且处于三相功率分布平衡状态，则中性线电流更大，这就要求中压变频电缆必须要有中心线，而且中心线截面不能小于相线截面。

2. 中压变频电缆结构讨论

了解中压变频电缆工作原理之后，就从电缆结构改进来解决上述四个问题。

2.1 导体

中压变频电缆的电压等级比较高，故导体为紧压圆形结构，以防止尖端放电破坏绝缘。

2.2 绝缘

同样考虑电缆的电压等级，采用导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽三层一次性挤出，均化电场，提高电缆的绝缘性能，特别是脉冲电压对绝缘的影响。

2.3 成缆排列

     通过上面的工作原理得知，电缆必须有中心线，另外为了避免多次反射电压的累加，要求电缆必须采用电气对称结构。所以将中线芯分成三份，一种方式为分别平均嵌入主线芯成缆间隙里，与绝缘金属屏蔽相接触如图1；另一种以同心导体形式缠绕在绝缘屏蔽周围再有铜带疏绕扎紧，如图2。 第二种结构比较优化，既起到中线的作用又具有分相屏蔽效果。

 

2.4 屏蔽

      为了抑制电缆的电磁污染影响，电缆必须采用屏蔽结构。屏蔽结构主要有铜带绕包、铜丝缠绕两种结构。为了确保电气性能，铜丝缠绕外加铜带疏绕扎紧结构性能更优异。

2.5 护套

电缆通过以上的结构调整已经可以完全满足提供中压变频电源，故电缆外护就没有什么特别的要求。

3. 电缆接线方式

      中压变频电缆接线为将A、B、C三根相线分别连接到电机的A、B、C三个接线柱上，另外电缆的中线、金属屏蔽等通过连接铜板和电机的外壳一并接地，如图3。

4. 结论

综上所述，中压变频电缆必须具备三层共挤、对称、具有中线，具有金属屏蔽的结构，才能安全、有效、节能的传输变频电源。