中壓變頻電纜工作原理

中壓變頻電纜工作原理 

    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zui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)。 

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。  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。 

外護(hù)套

銅帶扎緊銅絲纏繞屏蔽內(nèi)襯層中線金屬屏蔽絕緣屏蔽絕緣

導(dǎo)體屏蔽導(dǎo)體

圖2

外護(hù)套

扎緊銅帶銅絲纏繞屏蔽內(nèi)襯層扎緊銅帶銅絲纏繞屏蔽絕緣屏蔽絕緣導(dǎo)體屏蔽導(dǎo)體 

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*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。