變頻電纜在(zai)變頻調(diao)速電機(ji)在(zai)國內外有很大(da)的(de)發展，年(nian)增長(chang)率略(lve)超(chao)過10%，而直流傳(chuan)動年(nian)增長(chang)率為3-4% 。變頻電機(ji)具有較(jiao)多的(de)優點，如設備投資(zi)費用(yong)少，結(jie)構簡單，體積小(xiao)，成本低，節(jie)能，調(diao)速范圍大(da)，具有恒(heng)(heng)功(gong)率、恒(heng)(heng)轉速的(de)特性，使(shi)用(yong)方便，容量大(da)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。因此當前在(zai)冶金(jin)、礦山、鐵(tie)路等(deng)(deng)工業方面(mian)廣泛(fan)地使(shi)用(yong)，zui近在(zai)家用(yong)電器(qi)同樣也大(da)量應用(yong)。

變頻電纜在變頻(pin)(pin)調速技術關系到變頻(pin)(pin)電機、變頻(pin)(pin)電源和連接電纜，這段(duan)電纜長度并不很長，截面也不很大，絕緣性能(neng)屬于電力電纜范疇，因為(wei)實際的工作頻(pin)(pin)率為(wei)30～300 Hz ，常(chang)簡(jian)稱為(wei)變頻(pin)(pin)電纜，當前常(chang)選用交(jiao)聯聚乙烯為(wei)絕緣材料。

三十(shi)年前，變頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)研究所開(kai)發(fa)和生(sheng)產(chan)過中(zhong)頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)，這也可稱得上是目前變頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)的(de)前身，其工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)為100～400 Hz ，提供電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)設(she)(she)備是由直流電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)驅動的(de)中(zhong)頻(pin)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組(zu)，改變直流電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)轉速來(lai)調節發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)輸出頻(pin)率(lv)，中(zhong)頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓的(de)波(bo)形能維持(chi)形狀規則的(de)正弦波(bo)，當時電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)的(de)設(she)(she)計思(si)路是降低線路阻抗和集(ji)膚(fu)效應，采取同軸電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)和擴大內(nei)導體(ti)直徑，電(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)在(zai)冶金(jin)工(gong)業上應用效果十(shi)分良好。

目(mu)前的變頻電源是(shi)通過可控硅(gui)元件調頻，較大程度上改變了波形特性，從而對(dui)電機和(he)電纜帶來了新問題。

變(bian)頻電纜的工作特點

1.脈沖(chong)電(dian)壓對(dui)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響 變(bian)頻電(dian)源的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)調節范圍較(jiao)寬，不論(lun)頻率(lv)高(gao)(gao)低，具有一(yi)(yi)(yi)個主(zhu)頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)波形輪廓，它包含了許多高(gao)(gao)次(ci)諧(xie)波，作為(wei)一(yi)(yi)(yi)種行(xing)(xing)波經多次(ci)反(fan)射，幅值疊加可(ke)達到工(gong)作電(dian)壓數(shu)倍，電(dian)纜(lan)越長，幅值越高(gao)(gao)，若電(dian)纜(lan)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)安(an)全(quan)系數(shu)不高(gao)(gao)，可(ke)能被擊穿(chuan)(chuan)。石(shi)油開采用3000多米長的(de)(de)(de)(de)潛油泵電(dian)纜(lan)，在(zai)(zai)工(gong)頻下能正(zheng)常運行(xing)(xing)，可(ke)是(shi)在(zai)(zai)變(bian)頻條件下，電(dian)纜(lan)才投(tou)入運行(xing)(xing)數(shu)小時即發生擊穿(chuan)(chuan)，說明脈沖(chong)過電(dian)壓的(de)(de)(de)(de)危害性(xing)，所以預防(fang)是(shi)必要的(de)(de)(de)(de)。由(you)于(yu)交(jiao)聯絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)力電(dian)纜(lan)的(de)(de)(de)(de)耐壓水平(ping)較(jiao)高(gao)(gao)，電(dian)纜(lan)長度一(yi)(yi)(yi)般在(zai)(zai)300米以內，多年來的(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)未(wei)發生擊穿(chuan)(chuan)事件，盡管(guan)如此，絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)厚度及工(gong)藝應加以重視(shi)，實心(xin)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)是(shi)可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)，繞包絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)是(shi)不適合的(de)(de)(de)(de)。

2.電(dian)(dian)(dian)(dian)纜本體對外發射(she)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo) 一(yi)般變(bian)(bian)頻家用電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)為單(dan)相供電(dian)(dian)(dian)(dian)，長度很短，功率(lv)也較小，設(she)計時已將(jiang)變(bian)(bian)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)源、連接(jie)(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜和變(bian)(bian)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)機一(yi)并設(she)置(zhi)在(zai)金屬殼內(nei)，抑制(zhi)了電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo)對外發射(she)。但是在(zai)工業領域內(nei)，電(dian)(dian)(dian)(dian)機功率(lv)較大，連接(jie)(jie)變(bian)(bian)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)機和變(bian)(bian)頻電(dian)(dian)(dian)(dian)源之間的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)纜長度長，在(zai)工作時電(dian)(dian)(dian)(dian)纜就(jiu)是高頻電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo)向外發射(she)的(de)有(you)效載體，對于周圍(wei)鄰近地(di)區的(de)通信工具（如(ru)無繩(sheng)）或調(diao)幅(fu)接(jie)(jie)受器(qi)（如(ru)收音(yin)機調(diao)幅(fu)波(bo)段）將(jiang)產(chan)生干擾，有(you)時情況也比(bi)較嚴(yan)重，稱(cheng)之為電(dian)(dian)(dian)(dian)磁波(bo)的(de)環境污染，國外早已對這種電(dian)(dian)(dian)(dian)纜提(ti)出要(yao)求，國內(nei)也很重視，目(mu)前各電(dian)(dian)(dian)(dian)纜廠制(zhi)訂了企業標準(zhun)，今后(hou)將(jiang)會統一(yi)制(zhi)訂行業標準(zhun)。

3.中性線(xian)電(dian)(dian)(dian)流的疊加(jia) 完整的三(san)相(xiang)正弦供電(dian)(dian)(dian)系(xi)統，當三(san)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)流平衡時(shi)，其中性線(xian)的電(dian)(dian)(dian)流為零，若(ruo)出現三(san)次諧波，則(ze)三(san)次諧波的電(dian)(dian)(dian)流分(fen)(fen)量(liang)在中性線(xian)內不(bu)存在相(xiang)位(wei)差，所以直接疊加(jia)成分(fen)(fen)量(liang)得三(san)倍。若(ruo)變頻原供電(dian)(dian)(dian)對象是三(san)個單(dan)相(xiang)變頻電(dian)(dian)(dian)機，而且處于三(san)相(xiang)功率分(fen)(fen)布平衡狀態(tai)，則(ze)中性線(xian)電(dian)(dian)(dian)流更大，中性線(xian)截面應不(bu)小于相(xiang)截面。

變頻電纜的結構及附加試驗討論 了解變頻電纜工作特點之后，就不難從電纜結構改進來解決上述三個問題。 
1.絕緣的(de)電氣擊穿問題 變頻電機大(da)量應用后，大(da)多數(shu)情況選用一般(ban)電力電纜(lan)，如聚氯乙烯絕緣、護套(tao)(tao)電纜(lan)或交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套(tao)(tao)電纜(lan)，由(you)于電纜(lan)本(ben)身(shen)耐壓水平較高，很少發生電纜(lan)本(ben)體(ti)擊穿。

這與上(shang)述深井油泵(beng)電纜擊穿(chuan)事故(gu)顯然不同，深井油泵(beng)電纜采(cai)用(yong)聚酰亞胺(an)/聚全氟乙(yi)丙(bing)烯復合薄膜(mo)繞包燒結和(he)乙(yi)丙(bing)橡膠雙層絕緣，從(cong)厚度和(he)絕緣密實來看(kan)并不理(li)想，油泵(beng)電纜長度超過3千米，油井的工(gong)(gong)作(zuo)環境嚴酷(ku)，電纜處在高溫、高壓、含油和(he)含水的條(tiao)件中工(gong)(gong)作(zuo)，其絕緣性能比(bi)較脆弱，當運行過程中受到多種惡劣因素的侵蝕(shi)后(hou)發生(sheng)電、熱(re)因子交錯作(zuo)用(yong)而(er)導致絕緣擊穿(chuan)。

為何電(dian)纜在工頻下(xia)能運行而變頻下(xia)幾小(xiao)時內擊穿(chuan)? 這決不是老化(hua)問題，基本(ben)上可歸結于高頻脈(mo)沖電(dian)壓的影響。一般陸用情(qing)況下(xia)，采(cai)用聚氯(lv)乙烯絕緣并不理想，因為其介質損耗(hao)偏大。

交聯聚乙烯絕緣較為滿意，它兼有機、電、熱等優良性能。電纜絕緣厚度可采用1kV 電壓等級的規定，若適當加厚，當然更為可靠，這對變頻電纜更為有利。

2.高(gao)頻電磁(ci)波(bo)對環境(jing)污染(ran)問題(ti) 雖然目前沒有國家規范規定電纜發射電磁(ci)波(bo)造成(cheng)環境(jing)污染(ran)的(de)考核指標，但抑(yi)制對外(wai)高(gao)頻干擾(rao)是必須做到的(de)。

對于(yu)四芯低壓電纜，首先是(shi)(shi)改善絕緣線(xian)(xian)芯的(de)(de)排列，假(jia)如電纜的(de)(de)四個芯直接(jie)成纜，是(shi)(shi)不對稱結(jie)構，如果將第四芯分(fen)解(jie)為三個截面較(jiao)小(xiao)的(de)(de)絕緣芯，把(ba)三大三小(xiao)線(xian)(xian)芯對稱成纜,二種情況相比較(jiao)，對稱型比較(jiao)有利。第二應認為更重要(yao)的(de)(de)是(shi)(shi)加強(qiang)總屏蔽結(jie)構。制造(zao)者習慣采用銅線(xian)(xian)編織(zhi)屏蔽，實際上這并不是(shi)(shi)好方法，材料(liao)消耗大、加工(gong)速(su)度慢、屏蔽效應不是(shi)(shi)。

采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為的結構和工藝，形成了全封閉金屬層，只要厚度適當，可達到有效的屏蔽功能。而這種工藝及其所用的材料在光纜領域中已十分普遍，銅帶厚度不能太薄，以保證抑制電磁波對外發射。 

3.屏蔽層接地措施 屏蔽層接地良好是抑制電磁波對外發射的必要條件，銅線編織屏蔽的接地方式較容易解決，而縱包銅帶軋紋屏蔽需用夾具接地，夾具與軋紋銅管的接觸面應當吻合，接地線由夾具尾端引出。 

4.外護套 這種電纜大多數敷設在室內，一般不需鎧裝，雖然不*排除用聚氯乙烯護套，但選用高密度聚乙烯更為合適。 

5.電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)的附加試(shi)(shi)驗一般低壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)不需要進行脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)試(shi)(shi)驗，如(ru)IEC 60502 標(biao)準僅(jin)對 3.6/6 kV 及以(yi)上的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)才規定進行脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)試(shi)(shi)驗。變頻(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)的連接電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)情(qing)況略有(you)不同，需要承(cheng)受(shou)高頻(pin)脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。高頻(pin)波振(zhen)(zhen)幅(fu)可達(da)1200～1900V ，振(zhen)(zhen)鈴頻(pin)率約(yue)100～2000 kHz，對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)進行脈沖(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)試(shi)(shi)驗（型式試(shi)(shi)驗）是體現電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)纜(lan)絕緣水平。

試(shi)驗可(ke)(ke)參考IEC 60502 標(biao)準，即(ji)施加正負各十次脈沖電(dian)壓試(shi)驗，試(shi)驗電(dian)壓可(ke)(ke)考慮40kV ，但需要進一步驗證(zheng)，是(shi)否必要工廠也可(ke)(ke)自行決定。

3.6/6～6/10kV中壓變頻(pin)電(dian)纜的發展(zhan)由于機械裝備大(da)(da)(da)型化，需要電(dian)機容量(liang)也配套擴大(da)(da)(da)，相(xiang)應變頻(pin)電(dian)源(yuan)的輸(shu)(shu)出電(dian)流也要求(qiu)增大(da)(da)(da)，但受(shou)到大(da)(da)(da)電(dian)流變頻(pin)元件的限制，進一步提(ti)高(gao)電(dian)流容量(liang)技術發展(zhan)受(shou)到限制。但另一方面提(ti)高(gao)變頻(pin)電(dian)源(yuan)輸(shu)(shu)出電(dian)壓相(xiang)對比較(jiao)容易(yi)，提(ti)高(gao)電(dian)壓后(hou),中壓變頻(pin)電(dian)機功(gong)率可大(da)(da)(da)幅度(du)增加(jia)，此時電(dian)纜的電(dian)壓等(deng)級也必須跟上。

目前(qian)3.6/6～6/10kV中壓變頻(pin)電纜已有投入使(shi)用，從絕(jue)(jue)緣結(jie)構和電氣、機械、物(wu)理性能上說，可以與電力電纜等同，交(jiao)聯聚乙(yi)烯顯然是絕(jue)(jue)緣材(cai)料，如(ru)果在敷設時要求柔軟，采用乙(yi)丙橡膠絕(jue)(jue)緣也(ye)有一定(ding)的優點。

由于工作電壓的提(ti)高，高頻電磁波(bo)的發射能力明(ming)顯(xian)增強(qiang)，所以屏蔽結構要求(qiu)更完善(shan)