摘  要：本文根據(jù)中壓變頻器和變頻電機(jī)的工作原理的分析，來討論中壓變頻電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：中壓 變頻工作原理 電纜結(jié)構(gòu)

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(diào)速完全成熟、并獲得廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在隨著工業(yè)的發(fā)展，高電壓大功率電機(jī)不斷出現(xiàn)，中壓電機(jī)的調(diào)速又成了必須解決的問題，中壓變頻器應(yīng)運而生。而作為橋梁作用變頻器與電機(jī)之間的動力傳輸電纜，由于傳輸電壓等級的變化，同樣帶來了新的問題。

1. 中壓變頻電纜工作原理

1.1 電壓等級

隨著電力、電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,交流電機(jī)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(yīng)用，由于中、高壓大容量交流電機(jī)需求的場合越來越多,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(jī)采用變頻調(diào)速越來越多。中壓電機(jī)實現(xiàn)變頻調(diào)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(yīng)用及改造項目，總體而言方案①高-低-高是目前使用最常見的一種方案。這就要求在變頻器和電機(jī)之間的電纜必須采用相應(yīng)電壓等級的中壓變頻專用電纜，下面簡稱中壓變頻電纜。

1.2脈沖電壓對絕緣的影響

電機(jī)的調(diào)速基本原理為變頻器給電機(jī)提供不同頻率的電源，其頻率范圍可達(dá)100~400Hz。這種頻率變化電源在電纜傳輸中，具有一個主頻率的波形輪廓，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(dá)到工作電壓數(shù)倍，電纜越長，幅值越高。為了使電纜能夠安全長距離傳輸，這就要求中壓變頻電纜具有優(yōu)異的絕緣性能和通過電纜結(jié)構(gòu)的改變來抑制工作電壓的累積倍數(shù)。

1.3            對外圍控制設(shè)備的影響

在現(xiàn)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，變化的電場在傳輸過程中就會產(chǎn)生變化的磁場，這樣交替變化的電磁場就會對弱點設(shè)備造成影響，稱為電磁波的環(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(shè)備的接地

在交流電傳輸過程中，當(dāng)三相電流平衡時，其中性線的電流為零，若出現(xiàn)三次諧波，則三次諧波的電流分量在中性線內(nèi)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單相變頻電機(jī)，而且處于三相功率分布平衡狀態(tài)，則中性線電流更大，這就要求中壓變頻電纜必須要有中心線，而且中心線截面不能小于相線截面。

2. 中壓變頻電纜結(jié)構(gòu)討論

了解中壓變頻電纜工作原理之后，就從電纜結(jié)構(gòu)改進(jìn)來解決上述四個問題。

2.1 導(dǎo)體

中壓變頻電纜的電壓等級比較高，故導(dǎo)體為緊壓圓形結(jié)構(gòu)，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(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽三層一次性擠出，均化電場，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

     通過上面的工作原理得知，電纜必須有中心線，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結(jié)構(gòu)。所以將中線芯分成三份，一種方式為分別平均嵌入主線芯成纜間隙里，與絕緣金屬屏蔽相接觸如圖1；另一種以同心導(dǎo)體形式纏繞在絕緣屏蔽周圍再有銅帶疏繞扎緊，如圖2。 第二種結(jié)構(gòu)比較優(yōu)化，既起到中線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(jié)構(gòu)。屏蔽結(jié)構(gòu)主要有銅帶繞包、銅絲纏繞兩種結(jié)構(gòu)。為了確保電氣性能，銅絲纏繞外加銅帶疏繞扎緊結(jié)構(gòu)性能更優(yōu)異。

2.5 護(hù)套

電纜通過以上的結(jié)構(gòu)調(diào)整已經(jīng)可以完全滿足提供中壓變頻電源，故電纜外護(hù)就沒有什么特別的要求。

3. 電纜接線方式

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

4. 結(jié)論

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