對稱電纜對地電容不平衡的控制

對稱電纜對地電容不平衡的控制

一、前言

隨着通信事業的飛速發展和改革開放的逐步深入人與人之間的交往日益增多，各地區、各部門的通信網絡也在逐年增加，因此通信電纜在市場上佔有主導地位，目前我國鐵路通信電纜內包括三個通信網，即幹線通信網、局線通信網和區段通信網、進入八十年代末期，隨着光纖通信的出現，主幹線長途通信網均採用光纜通信，但各局線和區段仍離不開長途對稱電纜，因此鐵道部設計院對通信電纜的對地電容不平衡提出了新的規定見表1。

表1                HEYFL23   7×4×0.9(低)＋6×2×0.6(信)

    從表1中可明顯看出新鐵道部標準TB/T2461－93對e1、e2提出了更高的要求，所以本文下面着重討論對地電容不平衡 e1、e2 問題。

二、對地電容不平衡的定義

對稱電纜的對地電容不平衡是指電纜的任意一個工作線對與地之間的電容不平衡，即任意一個工作線對的兩根線芯對地之間的部分電容差，見圖1

e_{1=C10-C20   e2=C30-C40}

圖1  星絞四線組部分電容

在理想情況下C10=C20，C30=C40則e1、e2等於“零”是值，但在實際生產中是不可能的，因爲每根線芯在工藝上不可能制造得完全一致，只能做到盡量接近一致。在通信電纜中，除了回路之間的幹擾以外，還可能受到外部幹擾，外部幹擾的能源包括電力線路、電氣化鐵道觸線網等。這些外部幹擾的電流流經接地的金屬套而對通信回路產生幹擾。對一定的幹擾電流，幹擾的大小決定於各線芯對地電容不平衡的程度。e值的大小對電纜的傳輸特性，通話的清晰程度有很大關系，因此對e值的大小有一定的限制。

三、減小對地電容不平衡的途徑

首先讓我們從物理直觀的方法可以看出，要想保證二個對稱線對之間的距離相等，a13=a14=a24=a23、C10=C20，C30=C40       見圖1、圖2，必須使四線組中每根絕緣線芯直徑在制造過程中盡量保持一致，才能滿

足上述條件。

圖2   星絞組

其次再讓我們分析一下影響e值的主要因素：

1、導線直徑尺寸的偏差

2、絕緣厚度和絕緣外徑的偏差。

3、四線組的對稱性是否良好。

4、四線組絞合節距匹配是否合理。

下面讓我們選擇其中一項絕緣偏心是如何影響e值的？

e值不但與偏心程度有關，還與四線組偏心的相對位置有關，現假設一根絕緣嚴重偏心，而另外幾根絕緣不偏心，如圖3，這種偏心狀態影響e值的程度相當大，以這種情況來分析e值的變化是很具有代表性的。我們定義偏心度爲K。

                                 圖3  星絞組示意圖

K%=       絕緣厚度—小絕緣厚度   ×100%

                       絕緣厚度

通過大量統計資料表明，e  值與偏心度K的關系近似於一條拋物線見圖4

 （PF/Km）            

圖4電纜對地電容不平衡e值與絕緣偏心度K示意圖

編心度K較小時，曲線比較平緩，K大時曲線急劇上升，K的變化範圍爲0至10，對於直徑0.9mm的對稱電纜,我們把絕緣厚度偏差定爲≤0.05mm,此時K≤5.7%剛好位於曲線的平緩部分。偏差過小，生產中難以掌握，偏差過大，e值將急驟增大。

四、減小對地電容不平衡的主要措施

爲了使e值滿足新鐵標的要求，我們主要從以下幾個方面進行了工藝試驗：首先強化操作者質量意識和自檢頻率，另外採用單機配組方法，即同一臺班，同一臺設備生產出來的絕緣單線組合成四線組，這種方法，主要克服了多機配組過程中容易產生線徑尺寸偏差較大的缺點，但是爲了保證電纜中絕緣線芯的制造精度，我們主要採取了如下措施：

1、導線直徑及伸長率的控制

導體生產中採用在機連續軟化退火，以保證線徑均勻性和柔韌性，並利用SC－IJ伸長試驗儀，XJY－Za外徑測量控制儀對每盤絕緣單線取樣進行中間控制。

0．9mm導線直徑控制範圍：0.895～0.903mm

0.9mm導線伸長率控制範圍：18～22%

2、絕緣外徑的控制

電纜絕緣外徑是採用隨機的激光顯示測徑儀檢驗，並將結果反饋在控制屏上，若絕緣外徑出現波動可隨機調整，一般0.9mm絕緣外徑控制範圍在:2.55～2.65mm。

3、絕緣偏心的控制

絕緣的偏心情況由投影儀來控制，即將生產完絕緣單線取樣，剪開其斷面，在投儀下檢驗，一般絕緣偏心度控制在≤5.7%。經過上述數據的測量，記錄分析之後，將測量結果比較接近一致的組合成四線組進行絞合，以保證各線組對地電容不平衡達到小值。

4、星絞節距的控制

星絞節距採用優化組合，選擇節距匹配。

5、星絞張力的控制

星絞過程中，放線張力的控制十分重要，它是保證每個四線組均勻對稱，必不可少的重要環節之一，所以要求四線組在生產過程中放線張力始終保持一致，並採用彈簧拉力秤進行放線張力測量，以保證各工作線對之間的均勻性，其次是星絞模具的承線徑長度，它是保證四線組通過模具瞬間時刻的穩定性和均勻性的前提條件之一，所以我們將星絞模承線長度由原20mm改爲30mm，目的就是提高四線組結構穩定性和對稱性，改後模具見示意圖5。

                           圖5  星絞模示意圖

通過上千盤電纜測試統計的數據說明採取上述工藝控制手段，對解決e值及改善四線組內結構均勻性和穩定性起到了非常重要的作用。

下面是7組低頻對稱通信電纜對e值測試統計的一組數據見表2，表3。

表2       控制前         PF/Km

表3       控制後         PF/Km

從表2，控制前可以看出e_{ave 、emax明顯有超出標準330和800PF/Km，並且散差較大，根據數據統計eave、emax超出標準約佔總數的37.5%，從表3、控制後的測試數據表明採取措施，加強中間控制以後e值明顯減小，並且符合新鐵道部標準規定。所以說、提高通信電纜的制造精度，採取必要的檢測手段來加以控制，是減小e值的有效途徑。}

五、           結束語

通信電纜的線對對地電容不平衡e值的大小與電纜絕緣線芯的制造工藝精度，有直接關系，嚴格控制電纜導體和絕緣外徑的尺寸公差、採用單機配組方式、控制好四線組絞合時的放線張力、星絞節距採取優化組合、模具承線徑適當增加、加強中間控制，是完全可以減小線對對地電容不平衡。

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長途對稱通信電纜系列
HEYWL03-156(HEYPFPL03-156) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套聚乙烯外護套高低頻長途對稱通信電纜 
HEYWL23-156(HEYPFPL23-156) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套雙鋼帶鎧裝聚乙烯外護套高低頻長途對稱通信電纜
1*4*(高)
3*4*(高)+3*1*() 
4*4*(高)+4*1(2)*() 
3*4*(高)+4*4*(低)+6*1(2)*() 
3*4*(高)+9*4*(低)+10*1(2)*() 
4*4*(高)+10*4*(低)+10*1(2)*() 
4*4*(高)+15*4*(低)+10*1(2)*() 
HEYWL03(HEYPFPL03) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套聚乙烯外護套長途對稱通信電纜     
HEYWL23(HEYPFPL23) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套雙鋼帶鎧裝聚乙烯外護套長途對稱通信電纜
HEYWLT03(HEYPFPLT03) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套(油膏填充式)聚乙烯外護套長途對稱通信電纜 
HEYWLT23(HEYPFPLT23) 銅芯物理發泡聚乙烯絕緣鋁護套(油膏填充式)雙鋼帶鎧裝聚乙烯外護套長途對稱通信電纜 
1*4* 
3*4*+3*1*() 
4*4*+4*1(2)*() 
7*4*+6*1(2)*() 
12*4*+10*1(2)*() 
14*4*+10*1(2)*() 
19*4*+10*1(2)*()