双导发热电缆的结构设计范文

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1发热电缆的简介

发热电缆是利用金属导体通电后因自身电阻产生发热现象，将热量以热传导形式散出，并保持在一定的温度区间（一般为40～60℃，也可根据需要进行调节）运行的一种特殊电缆。发热电缆地面敷设供暖系统是一种新型的供暖方式，具有舒适健康、安全可靠、清洁环保、节能经济等优点［1］。发热电缆的用途十分广泛，除了可用于住宅、公寓、学校、医院及办公楼的冬季采暖外，还可用于食品、制药、石化工业中的管道加热、管道伴热、罐体保温，公路、机场的跑道、路面、沟槽的防冻化雪，以及土壤加热，大棚恒温，库房防潮和物品除湿等。发热电缆可分为单导发热电缆和双导发热电缆。单导发热电缆必须形成回路，其两端为冷线，均需与温控器、电源连接。双导发热电缆本身自成回路，其一端为冷线，另一端封闭，只需一端与温控器、电源连接，所有接线都在同一端。两者相比，单导发热电缆需考虑两端连接电源，故其敷设要求较高；而双导发热电缆在施工中仅需考虑接线端连接电源即可，故其敷设要求较低，且双导发热电缆还可根据具体情况任意敷设，这增加了其地面敷设的实用性。同时，双导发热电缆中双芯线的电磁场为正反两个方向，可互相抵消，磁场中和，对人体不产生危害，故双导发热电缆的电磁辐射低于单导发热电缆。由此，本公司展开了双导发热电缆的研制。

2结构设计与选材

本公司研制的双导发热电缆应具有耐高压、耐高温、耐穿透、抗强化学腐蚀、安全可靠、100％防水渗透等性能，其抗拉、抗压强度可适合各种环境（卫生间、房间、地下室等）的安装使用，同时还应保证绝缘层的连续和使用的安全。针对上述性能要求，本公司结合IEC800—1992《额定电压300V／500V生活设施加热结冰用加热电缆》标准进行了双导发热电缆的结构设计与材料选择［2］。由于铜镍或镍铬合金丝的发热稳定性好，抗拉强度大，且可有效消除单导单发热、双导单发热电缆的电磁波辐射问题，因此该双导发热电缆导体中的发热元件采用了高性能镍合金丝。该双导发热电缆导体中的冷线导体采用了镀锡铜丝。为保证电缆柔软和弯曲性能，导体结构采用了多股导线束绞，节径比严格控制在14以内。

该双导发热电缆通电后导体发热，电缆保持在40～60℃的温度区间运行，而绝缘芯线的长期工作温度高达90℃，且同时20℃时绝缘电阻应不小于1000MΩ•km，这对绝缘材料的性能提出了较高的要求。硅烷交联聚乙烯材料的绝缘性、耐高温、耐高压、防水性、耐腐蚀等性能优越，可有效保证电气安全，避免造成漏电、人体触电等危害，同时其不含任何增塑剂和热稳定剂，故不会因长期处于加热工作状态而导致增塑剂、热稳定剂挥发，材料老化问题的产生。因此，该双导发热电缆的绝缘采用了硅烷交联聚乙烯材料。

由于聚酯薄膜可耐高温，且在挤出覆盖层的过程中不易熔融，因此该双导发热电缆绝缘芯线的保护层采用了聚酯薄膜绝缘带，它作为发热电缆的辅助层，可防止绝缘层被金属层损坏。该双导发热电缆保护层外的屏蔽层采用了重叠纵包铝塑复合带，铝带的标称厚度为0．15mm，铝塑复合带纵包重叠宽度应不小于6mm。该铝塑复合带屏蔽层不但可以保护发热电缆，防止电磁场对人体产生影响，兼具防水作用，而且还具有漏电保护功能。当发热电缆受损，屏蔽层将首先带电，一旦电流达到30mA时，漏电保护器会立即自动切断电源，以保护人身安全。

根据IEC800—1992标准要求，屏蔽层内的接地线芯的铜导体截面积应不小于1mm2，因此该双导发热电缆选择了32根0．20mm的镀锡铜绞线作为接地线。接地线与金属屏蔽必须连续接触，镀锡保证了接地线与铝塑复合带屏蔽及接线端子的良好的接触，安全性大大提高了。根据电缆的使用的环境，该双导发热电缆的护套选用了环保型聚氯乙烯护套材料。该环保型聚氯乙烯护套的绝缘性、防水性、耐高温、耐高压、耐腐蚀等性能优越，可起到有效的保护作用。最终设计的双导发热电缆结构如图1所示。

作者：石学军 单位：安徽鸿海电缆有限公司