在前面幾篇基礎(chǔ)知識(shí)講座中已經(jīng)論述，在近2000種線纜產(chǎn)品中，導(dǎo)線是必不可少的結(jié)構(gòu)元件而絕緣層是保護(hù)導(dǎo)線傳遞信息或傳輸電力的另一結(jié)構(gòu)元件（裸導(dǎo)線類產(chǎn)品是在安裝時(shí)才設(shè)置外部絕緣器件的）。為了保證產(chǎn)品能在各種外部環(huán)境中長(zhǎng)期安全運(yùn)行，大多數(shù)的產(chǎn)品還必須配置各種結(jié)構(gòu)組成的保護(hù)層。除此之外，不少產(chǎn)品還應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要，分別配置有屏蔽結(jié)構(gòu)、填充芯結(jié)構(gòu)或抗拉結(jié)構(gòu)元件，以保證產(chǎn)品能達(dá)到其設(shè)計(jì)的功能要求或保證其在使用中自身的機(jī)械防護(hù)性能。本文將分別介紹。

必須指出，這三種結(jié)構(gòu)元件雖然不是全部番禺電纜產(chǎn)品品種需要，而且似乎與導(dǎo)線的傳輸性和絕番禺電纜緣層的絕緣性能無直接關(guān)系，但是絕不應(yīng)把它們看作是不重要的元件，對(duì)于設(shè)計(jì)應(yīng)具有這三種結(jié)構(gòu)元件的產(chǎn)品來說，它們也是必須的主要結(jié)構(gòu)元件，且這些品種的產(chǎn)品多數(shù)是十分主要的產(chǎn)品。

一、屏蔽結(jié)構(gòu)與材料

在線纜產(chǎn)品中所采用的屏蔽層，實(shí)際上有兩種完全不同的概念。一類是傳輸高頻電磁波（如數(shù)據(jù)傳輸用的電話線纜、電子線纜、射頻線纜等）或微弱電流（如信號(hào)、計(jì)測(cè)、控制用電纜）的產(chǎn)品，為了阻攔外界電磁波的干擾，或者防止線纜產(chǎn)品中的高頻對(duì)外界產(chǎn)生干擾，以及各線對(duì)之間相互干擾或防止外界竊聽產(chǎn)品中傳輸?shù)男畔?，因此而設(shè)置了各種屏蔽結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)可稱為電磁屏蔽。

另一類是在中高電壓下傳輸大電流的電力電纜、礦用電纜、機(jī)車車輛電纜等，為了均衡導(dǎo)線表面的絕番禺電纜緣外表面的電場(chǎng)而設(shè)置的結(jié)構(gòu)，可稱為電場(chǎng)屏蔽。嚴(yán)格來說，電場(chǎng)屏蔽層沒有“屏蔽”的作用，僅是設(shè)置在導(dǎo)線表面或絕緣外表面的電場(chǎng)均衡層（等電位面），以保證導(dǎo)線與絕緣間的空隙中，或絕緣外表面與外包的結(jié)構(gòu)件中的空隙中不會(huì)發(fā)生局部放電。實(shí)際上，電場(chǎng)均衡層雖然也是必須的，有嚴(yán)格的技術(shù)要求，但其結(jié)構(gòu)比較單一。

電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)與材料

1，電磁屏蔽層對(duì)于來自外部的干擾電磁波起著三方面的作用。即吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽層的界面反射）和抵消能量（電磁波在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，能抵消部分干擾電磁波）的作用，從而起著減弱干擾電磁波的作用。屏蔽層的效果與干擾電磁波的頻率有關(guān)，頻率愈高屏蔽效果愈好。對(duì)直接處于高壓架空導(dǎo)線下距離較小（電場(chǎng)距離已滿足）而需要屏蔽層的線纜產(chǎn)品，因受到工頻電流產(chǎn)生的低頻強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，屏蔽結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。

2，屏蔽結(jié)構(gòu)舉例

（1）銅帶屏蔽將軟銅帶搭蓋式繞包在成纜芯線外，銅帶厚度取決于成纜前直徑和電纜自重。

（2）銅絲編織即將軟的細(xì)銅絲（也可鍍錫）編織在絕緣線芯、線對(duì)或成纜芯外，編織密度（覆蓋率）在50－90％之間。編織屏蔽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成品彎曲性好、省料。缺點(diǎn)是編織速度太慢，影響了它的應(yīng)用范圍。

（3）金屬復(fù)合薄膜搭蓋繞包或縱向搭蓋于成纜芯外，此種結(jié)構(gòu)覆蓋率大（可達(dá)100％），屏蔽效果好。如室內(nèi)通信電纜廣泛應(yīng)用。

（4）綜合屏蔽結(jié)構(gòu)即采用不同形式的屏蔽結(jié)構(gòu)應(yīng)用。如用銅帶繞包加一襯墊帶后在包一層薄的軟鋼帶，銅帶是非磁性材料而鋼帶為磁性材料，兩者組合能屏蔽多種電磁波（如高頻、低頻、強(qiáng)磁性電磁波等）。另一種是包在鋁箔后縱向放置1－4根細(xì)銅絲，銅絲的作用是增加屏蔽的傳導(dǎo)作用，此種輕型結(jié)構(gòu)常用于要求柔軟的電線電纜。

（5）分屏加總屏結(jié)構(gòu)即將一根、一組或每個(gè)線對(duì)單獨(dú)用鋁箔或銅絲編織屏蔽，多線芯組成纜后再加總屏蔽的結(jié)構(gòu)，適用于要求線對(duì)或分組線芯之間互相屏蔽又對(duì)外界有總屏蔽要求的電線電纜。

（6）為適應(yīng)通信系統(tǒng)傳輸PCM脈碼調(diào)制信號(hào)的需要，可將電話電纜中的所有線對(duì)，用金屬涂塑帶分隔為兩組，起到內(nèi)屏蔽的作用，稱為隔離式屏蔽。

（7）其他由于使用要求的發(fā)展，屏蔽結(jié)構(gòu)還在發(fā)展中。例如用細(xì)銅絲（直徑小于0.1mm）或扁平銅絲密繞的屏蔽，用于屏蔽要求高的柔軟電線（如音響、話筒線）。對(duì)于薄絕緣型的細(xì)直徑電線可采用在絕緣表面鍍銅的方式等。

3，電磁屏蔽用材料

應(yīng)采用高導(dǎo)電率的軟質(zhì)銅、鋁、軟質(zhì)鋼等制成的帶材、絲、箔以及涂塑復(fù)合材料。對(duì)要求抗強(qiáng)磁性干擾的產(chǎn)品，應(yīng)采用高導(dǎo)磁材料，如軟的低碳鋼帶（單獨(dú)使用或與軟銅帶重疊使用）——見上文之第（4）種綜合屏蔽結(jié)構(gòu)。

電場(chǎng)屏蔽的結(jié)構(gòu)與材料

1，中壓（一般指相電壓在1.8kv及以上）電力電纜等產(chǎn)品，導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，但絞合導(dǎo)線表面總會(huì)有局部的凸起和凹陷，這就會(huì)引起局部的氣隙擊穿（游離放電），為此在導(dǎo)線表面應(yīng)包上一薄層半導(dǎo)電材料來均勻電場(chǎng)，即從一個(gè)外表面光滑、等直徑的等電位面將內(nèi)部的間隙抱住，外表面與絕緣內(nèi)層緊密接觸。同樣，緊貼絕緣表面包上一薄層半導(dǎo)電層形成了一個(gè)外等電位面，便于和外面搭蓋繞包的銅帶接觸并形成同一個(gè)電位（零電位）。銅帶層兼作電場(chǎng)屏蔽和一旦發(fā)生短路時(shí)通過回流電流用。

2，半導(dǎo)電層可以采用帶材繞包，但近年來都采用與絕緣相同的基料加入導(dǎo)電材料的擠包結(jié)構(gòu)，使電場(chǎng)均衡的效果更好。同時(shí)尺寸小，可以用三個(gè)機(jī)組串聯(lián)在一條生產(chǎn)線上，依次連續(xù)擠出。半導(dǎo)電材料的體積電阻應(yīng)盡量小，應(yīng)在102－104Ω·cm范圍內(nèi)。外半導(dǎo)電層要易于剝離，便于制作電纜接頭。金屬屏蔽層可采用銅帶（厚度0.1－0.12mm）搭蓋繞包1－2層，或用銅絲繞包構(gòu)成。

3，圖1為直流高壓（110kv－220kv）X－射線機(jī)用電纜截面圖，圖2為屏蔽監(jiān)視型采煤機(jī)用橡套軟電纜的截面圖。這是兩種特殊的、兼有電磁屏蔽和電場(chǎng)屏蔽要求的品種。圖1中的1，5為電場(chǎng)屏蔽層，6為電磁屏蔽層，圖2中的4為內(nèi)屏蔽，7為外屏蔽，兼有電磁屏蔽與電場(chǎng)均衡的作用（因礦用電纜只有1140伏）。

電纜技術(shù)

填充結(jié)構(gòu)與材料

1，多芯電纜成纜時(shí)，在各絕緣線芯間必然會(huì)有很大的空隙，特別是電力、礦用、船用電纜等傳輸電力用的絕緣外徑較大的電纜。為了使成纜外徑相對(duì)圓整以利于包帶，擠護(hù)套，也為了保證產(chǎn)品在制造、使用中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，內(nèi)部結(jié)識(shí)，必須在空隙中填充結(jié)構(gòu)元件。

2， 電力電纜的填充常用二種方法，一是纖維帶并合填充，填充量按計(jì)算出的間隙面積配置；二是用預(yù)制成帶兩個(gè)凹圓弧的扇形發(fā)泡塑料條填充。

電纜技術(shù)

3，多芯移動(dòng)式像套電纜成纜后的填充，一般只填中心部位，外側(cè)的幾個(gè)間隙一般是擠橡套時(shí)直接嵌入。其原因是橡套電纜成纜后一般不加包帶，也不會(huì)采用硬的鎧裝層，而橡皮比塑料要柔軟有彈性。中心填充可采用橡皮條，麻繩或合成纖維條。但礦用電纜因要承受很大積壓或沖擊力，對(duì)中心填充的要求很高，必須預(yù)制馬鞍型的填芯，而且必須用含膠量很高的橡皮。圖3是礦用電纜的成纜結(jié)構(gòu)與填芯形狀圖，絕緣線芯周圍的空隙由護(hù)套橡皮擠出填充密實(shí)。

4，填充材料有：黃麻、棉紗、橡皮條、塑料條和聚丙烯撕裂薄膜條等。主要要求是用非吸濕材料，對(duì)絕緣材料無影響（指不起化學(xué)反應(yīng)），價(jià)廉等。目前電力電纜主要用于聚丙烯撕裂薄膜條和泡沫交聯(lián)聚乙烯預(yù)制條，橡套電纜用黃麻或橡皮條。

抗拉元件

1，抗拉元件這一結(jié)構(gòu)件的名稱是隨著光纜產(chǎn)品品種的大量應(yīng)用而正式出現(xiàn)的，作者認(rèn)為線纜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件中應(yīng)該正式列入“抗拉元件”這一結(jié)構(gòu)件，與屏蔽結(jié)構(gòu)、填充元件并列。事實(shí)上，線纜產(chǎn)品在制造、安裝敷設(shè)以及使用過程中，肯定會(huì)承受到不同類型和不同程度的機(jī)械力，諸如縱向拉力、徑向拉力、以及彎曲、伸展時(shí)內(nèi)應(yīng)力，還有側(cè)壓力、扭曲力等等。對(duì)于固定敷設(shè)在室內(nèi)的小、中型產(chǎn)品，以及移動(dòng)使用的像套、塑料護(hù)套電纜，一般在材料選用，絕緣厚度以及護(hù)套的強(qiáng)度、柔軟度方面已充分考慮（包括填充結(jié)構(gòu)），因此通常不必專門設(shè)置抗拉結(jié)構(gòu)件。

2，對(duì)于固定敷設(shè)在地下（直埋）、電纜溝、隧道、豎井以及敷設(shè)在水中（如過江電纜、海底電纜）的電力通信、控制電纜，因其可能受到較嚴(yán)重的外力，因此在外護(hù)層中設(shè)置了鎧裝層。在鎧裝結(jié)構(gòu)中，鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu)主要是承受拉力的，同時(shí)兼具抗徑向壓力的，如垂直敷設(shè)在礦井中（豎井中）以及斜井中，懸浮于水中（即使在水底、實(shí)際上也是懸浮狀態(tài)），必須由鋼絲來承受電纜的自重以及敷設(shè)過程中很大的拉力，以保護(hù)導(dǎo)線和絕緣及內(nèi)護(hù)套等基本上不受到拉力而發(fā)生延伸。因此，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了單鋼絲鎧裝，雙鋼絲鎧裝以適應(yīng)可能承受的不同拉力或自重，而且每根被絞合的鎧裝鋼絲直徑也隨鎧裝前電纜的外徑而增大。目前，最粗的單根鋼絲直徑達(dá)8mm（主要用于海底電纜）。

電纜技術(shù)

但是由于鋼絲鎧裝作為外護(hù)層結(jié)構(gòu)中的一部分，因此并不把它們稱為“抗拉結(jié)構(gòu)件”。同時(shí)，使用量極大的鋼芯鋁絞線中的鋼芯，也是為了承受懸掛自重而產(chǎn)生的拉力（在兩個(gè)電桿中，架空線因自重而中間成弧形下垂，產(chǎn)生側(cè)拉力）。因此，同一導(dǎo)線截面的產(chǎn)品，有3－4種截面的鋼絞線規(guī)格以適應(yīng)不同電桿間距的敷設(shè)要求，這是典型的抗拉結(jié)構(gòu)件，但過去的習(xí)慣，因沒有“抗拉元件”的分類名稱，所有也沒有命名。

3，光纜這一類產(chǎn)品出現(xiàn)后，因光纖很細(xì)，又絕對(duì)不能因受拉力而變形（伸長(zhǎng)、變細(xì)、甚至斷裂），所以在結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置抗拉結(jié)構(gòu)來保證產(chǎn)品的性能與使用壽命，使“抗拉元件”在所有的光纜產(chǎn)品中成為必不可少的結(jié)構(gòu)元件。圖4是幾種常用的光纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的截面圖。

4 ， 實(shí)際上，一些特多細(xì)小的電線中，為了保證產(chǎn)品在使用中不被拉斷，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中也設(shè)置了各種抗拉元件。例如常用的電纜耳機(jī)線（俗稱“軟繩”），就是將四根導(dǎo)線壓成薄條帶間隔平繞在一根纖維繩上，再擠包軟塑絕緣和護(hù)套；又如小型攜帶式電器（如手機(jī)、小型收錄機(jī)）用的耳機(jī)線，則采用導(dǎo)電石墨浸涂在一根纖維芯上制成，使其非常柔軟、細(xì)小而又有一定的強(qiáng)度。這些產(chǎn)品中的纖維繩芯就是“抗拉元件”。