線纜產品的結構與材料總論

　　一 線纜產品的結構組成
　　電線電纜產品絕大多數是截面（橫斷面）形狀完全相同（忽
略因制造而產生的誤差）、呈長條狀的產品，這是由于在系統或
設備中是作為構成線路或線圈而使用的特征所決定的。所以研究
分析線纜產品的結構組成，只需從其截面來觀察分析。
　　電線電纜產品的結構元件，總體上可分為導線、絕緣層、屏
蔽和護層這四個主要結構組成部分以及填充元件和承拉元件等。
根據產品的使用要求和應用場合，有的產品結構極為簡單，只有
導線一個結構件，如架空裸導線、接觸網導線、銅鋁匯流排（母
線）等；這些產品的對外電氣絕緣是依靠安裝敷設時用絕緣子和
空間距離（即利用空氣絕緣）來確保的。
　　1， 導線
　　導線是產品進行電流或或電磁波信息傳輸功能的最基本的必不可少的主要構件。導線是導電線芯的簡
稱，用銅、鋁等導電性能優良的有色金屬制成。近三十多年來迅速發展起來的光通信網絡用的光纜，則以
光導纖維作為導線。
　　2， 絕緣層
　　是包覆在導線外圍四周起著電氣絕緣作用的構件。即能確保傳輸的電流或電磁波、光波只沿著導線行
進而不流向外面，導體上具有的電位（即對周圍物體形成的電位差、即電壓）能被隔絕，即既要保證導線
的正常傳輸功能，又要確保外界物體和人身的安全。
　　導線與絕緣層是構成線纜產品（裸電線類除外）必須具備的兩個基本構件。
　　3，護層
　　當電線電纜產品安裝運行在各種不同的環境中時，必須具有對產品整體特別是對絕緣層起保護作用的
構件，這就是護層。
　　因為要求絕緣材料具有優良的各種電絕緣性能，則必須要求材料的純度極高、雜質含量極微；往往無
法兼顧其對外界的保護能力，所以對于外界（即安裝、使用場合和使用中的）各種機械力的承受或抵抗
力、耐大氣環境、耐化學藥品或油類、對生物侵害的防止，以及減少火災的危害等都必須由各種護層結構
來承擔。
　　許多專用于良好外部環境（如清潔、干燥、無機械外力作用的室內）中的線纜產品，或者絕緣層材料
本身具有一定的機械強度、耐氣候性的產品，就可以沒有護層這一構件。
　　4，屏蔽
　　是一種將電纜產品中的電磁場與外界的電磁場進行隔離的構件；由的線纜產品在其內部不同線對（或
線組）之間也需要相互隔離。可以說屏蔽層是一種“電磁隔離屏”。
　　多年來，行業中習慣于把屏蔽層作為護層結構的一部分，作者認為應該單獨作為一個構件。其原因是
除了屏蔽層的功能是電磁隔離——即線纜產品中傳遞的信息不外瀉、不對外界儀器儀表或別的線路產生干
擾；外界的各種電磁波也不會通過電磁耦合進入線纜產品中，這些功能要求與傳統的護層功能不同。還因
為屏蔽層不光設置于產品的外部，還置于每一線對或多對數電纜的分組之間。近十幾年來，隨著信息傳遞
系統用電線電纜的快速發展，以及大氣中存在的電磁波干擾源越來越多，促使有屏蔽結構的品種成倍增
長，大家對屏蔽層作為線纜產品中的一個基本構件的認識，已趨于認同。
　　5，填充結構
　　很多電線電纜產品是多芯的，如低壓電力電纜多數是四芯、五芯電纜（適用于三相系統），市內電話
電纜更是有800對、1200對、2400對至3600對。將這些絕緣線芯或線對成纜（或分組多次成纜）后，一是外
形不圓整，二是絕緣線芯間留有很大空隙（見圖1），因此必須在成纜時加入填充結構，填充結構是為了使
成纜外徑相對圓整以利于包帶、擠護套，也為了使電纜結構穩定、內部結石，在使用中（制造和敷設中拉
伸、壓縮和彎曲時）受力均勻而不損壞電纜的內部結構。
圖1 2－4芯低壓電力電纜成纜時的間隙示意圖
　　因此，填充結構雖是輔助結構，但也是必要的，其材料選用及形狀設計上也有詳細的規定。
　　6，抗拉元件
　　傳統的電線電纜產品是利用護層的鎧甲層承受外界拉力或自重引起的拉力的。典型的結構是鋼帶鎧裝
和鋼絲鎧裝（如海底電纜要用ф8mm的粗鋼絲，絞合成鎧裝層）。但光纖光纜為了保護光纖不受細小的拉
力，以免光纖有細微的變形而影響傳輸性能，就在光纜結構中設置了一次、二次被覆和專用的抗拉受力元
件。此外如手機耳機線采用細銅絲或薄銅帶繞在合成纖維絲上外擠絕緣層的結構，這合成纖維絲就是抗拉
元件。總之，在近年來開發的特種細小、柔軟型，同時要求多次彎、扭曲使用的產品中，抗拉元件起著主
要的作用。
　　二、電線電纜用材料綜述
　　1， 從某種意義上講，電線電纜制造行業是一個材料精加工和組裝的行業。一是材料用量巨大，線纜
產品中的材料費用要占制造總成本的60－90％；二是所用材料的類別、品種非常多，性能要求特別高，如
導體用銅，要求銅的純度要在99.95％以上，有的產品要采用無氧高純銅；三是材料的選用會對制造工藝、
產品的性能以及使用壽命起到決定性的影響。
　　同時，線纜制造企業的效益也與材料的選用、加工和生產管理中能否科學地節省材料密切相關。
　　因此，在設計電線電纜產品時必須與材料的選用同時進行，一般采取選用幾種材料，通過工藝和與性
能篩選試驗后確定。
　　2， 線纜產品用材料按其使用部位與功能、可分為導電材料、絕緣材料、護層材料、屏蔽材料、填充
材料等。但其中有些材料是幾個結構件通用的，如屏蔽用的銅絲、銅帶同樣是導體用電工銅。尤其是熱塑
性材料，如聚氯乙稀、聚乙烯等只要改變部分配方成份就可用在絕緣或護套上。
　　3， 線纜產品制造中所用材料涉及的門類非常廣泛，品種規格（牌號）特別多，表1是列出了主要材料
類別的匯總表。
表1 電線電纜常用材料匯總表
種類 常用材料 用于產品中何種構件 備注
有色金屬 電工用銅、電工
用鋁、鋁銅合
金、鋁合金
導體 ①行業中年用銅量50萬噸以上，用鋁
量20萬噸以上。主要用于導體。
②銅線在護層中用于船用電纜等橡套
軟電纜編織鎧裝，高壓單芯電力電纜
作加強層
③鉛、鋁熱擠內護套用于油紙電纜、
充油電纜。皺紋鋁護套用于高壓交聯
電纜。
屏蔽
護層
鉛 護層
錫、銀、鎳 導體鍍層
黑色金屬 鋼帶、鋼絲、不
銹鋼箔
護層、導體中的承拉部
分、電纜外帶有承重的
吊線
①用于力纜、通信電纜、控纜的外護
層裝鎧等
②在鋼芯鋁絞線、銅鋁電車線鋁包鋼
絲等導體中作承拉構件，也起導電作
用
③自承式電纜中用鋼絞線吊住電纜
熱塑性材料，可
交聯料
聚氯乙稀、氯乙
稀、可交聯聚乙
絕緣、內護套、外護層
中鎧裝的外護套、充填
①聚氯乙稀、聚乙烯用于絕緣或護
套，牌號，配方組成均不同，各種多
　　4， 由于線纜產品的使用功能、應用環境、使用條件千變萬化，因此雖然對某一類材料有其基本的性
能要求（共性），但是各個系列、品種的產品都會有一些特殊的性能要求（特性）。例如電力系統用的電
線電纜對其絕緣層的共性要求是電絕緣性能高。如用于高壓電力電纜的，必須強調材料能承受很高的電場
強度，具有很高的絕緣電阻、要求介質損耗小，且要求絕緣層中幾乎沒有雜質（包括氣隙）。而中壓電力
電纜（6－35kv）雖也有這些要求，但在程度上可降低不少。至于低壓電線電纜只要求有一定的耐壓強度和
絕緣電阻，而為了經濟、輕便，則要求絕緣層有較好的機械性和耐氣候性，使其在很多情況下可以不用護
層（例如聚氯乙稀塑料絕緣電線）。
　　5， 由于材料對產品的性能起著非常關鍵的作用，也由于眾多門類的材料涉及廣泛的知識領域，同一
名稱的材料由于基料的分子結構、分子量分布不同，混合料用的配合劑不同，配比不同，因此有許多的牌
號和配方。結果是各種牌號的材料其工藝條件有差異，制成后的成品性能差別很大。所以線纜制造企業必
須要求生產工人熟悉本工序常用材料的特性，嚴格執行工藝操作規程，要求檢驗部門加強對進廠材料和自
己配制的材料嚴格質量控制。