一、控制电缆的含义
控制电缆是电力与自动化系统中用于传输控制信号、联锁指令、监测数据及实现电气设备间逻辑控制功能的关键连接元件,广泛应用于工业自动化、建筑智能化、发电厂与变电站二次系统、轨道交通信号系统、石油化工装置等场景。与以传输大功率电能为主的高压电力电缆不同,确保系统中的各类执行机构(如继电器、接触器、PLC模块、传感器、电动阀、仪表等)能够按预定逻辑协调运行。
典型应用包括:
这些信号多为弱电信号(通常为DC 24V、AC 220V以下),对传输的稳定性、抗干扰能力及绝缘性能要求极高,控制电缆正是为满足这些需求而专门设计。
二、控制电缆的结构特点
控制电缆的结构设计以“信号完整性、抗干扰性、环境适应性”为核心原则,通常由以下四个关键部分构成,各部分协同作用,保障控制系统长期稳定运行:
1. 导体:高导电性、高柔韧性
●
材料:以无氧铜为主,导电率高、电阻小,有利于微弱信号的低损耗传输;仅在少数对性能要求不高的辅助回路中使用铝导体。
●
结构:采用多股细铜丝绞合结构(如7/0.5mm、19/0.32mm等),相比单股硬导体,具有更佳的柔软性和弯曲性能,便于在控制柜、桥架、设备间狭小空间内灵活布线,减少因反复弯折导致的导体疲劳断裂,确保信号连续可靠。
2. 绝缘层:高绝缘、低损耗、耐环境
●
常用材料:聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯(XLPE)、聚乙烯(PE)。
○
高绝缘电阻:防止导体之间或导体对地漏电,避免信号误动作;
○
低介质损耗:减少高频或脉冲信号在传输过程中的衰减,保证信号完整性;
○
耐温等级多样:常见为70℃、90℃,XLPE绝缘可达105℃以上,适应不同环境温度(如-20℃~70℃或更宽);
3. 屏蔽层:抗电磁干扰(EMI)的核心屏障
●
配置原则:在电磁环境复杂的场合(如靠近高压设备、变频器、大功率电机、开关柜等),必须选用带屏蔽层的控制电缆,防止外部干扰导致信号失真或误动作。
○
总屏蔽:覆盖所有线芯,常用铜丝编织网(高屏蔽密度)、铜带绕包或铝塑复合带;
○
分屏蔽+总屏蔽:每对线芯独立屏蔽,再加总屏蔽,用于高精度信号传输(如通讯、模拟量);
●
屏蔽效果:有效抑制电场与磁场干扰,同时防止电缆自身信号外泄,避免对周边敏感设备造成影响,提升系统电磁兼容性(EMC)。
4. 护套层:全天候物理与化学防护
●
材料:PVC(通用型)、氯丁橡胶(耐油、阻燃)、低烟无卤聚烯烃(LSZH)(环保、阻燃、低毒)等;
○
机械保护:抗挤压、耐磨、防刮伤,适用于桥架、穿管、明敷等安装方式;
○
环境防护:耐油、耐化学腐蚀、防潮、防紫外线(户外型),适用于工业车间、地下管廊、室外环境;
○
阻燃与安全:具备阻燃(ZR)、耐火(NH)、低烟无卤(WDZ)等特性,满足消防与安全规范要求;
○
防水防潮:部分电缆在护套内加设阻水层或采用铠装结构,用于潮湿或直埋环境。
三、控制电缆的分类与选型要点
分类方式
|
类型说明
|
按屏蔽方式
|
无屏蔽、铜带屏蔽、铜丝编织屏蔽、双层屏蔽
|
按芯数
|
2芯、3芯、4芯、7芯、10芯、19芯、24芯、37芯等,满足多信号传输需求
|
按耐压等级
|
300/500V、450/750V,适用于不同控制回路电压
|
按特殊性能
|
阻燃型(ZR)、耐火型(NH)、低烟无卤型(WDZ)、耐油型、铠装型(钢带/钢丝铠装)
|
选型建议:
1.
干扰强的环境:优先选用铜丝编织屏蔽或双层屏蔽电缆;
3.
消防关键回路:采用耐火型(NH)电缆,确保火灾时控制信号不中断;
4.
密集敷设场合:选用低烟无卤阻燃型(WDZ),降低火灾风险;
5.
长距离信号传输:考虑分布电容与电感影响,必要时采用对绞屏蔽线对,减少串扰。
四、总结与工程建议
控制电缆虽不承载大功率电能,但其在自动化系统中扮演着“神经系统”的角色,信号的准确性与实时性直接决定整个系统的安全与效率。在实际工程中,应根据以下原则进行选型与施工:
●
按需选型:结合信号类型(数字/模拟)、环境条件(温度、湿度、电磁干扰)、敷设方式(明敷、穿管、桥架、直埋)合理选择电缆结构;
●
规范敷设:控制电缆应与动力电缆分层敷设,保持安全间距,避免平行走线;屏蔽层应单点接地,防止地环路干扰;
●
可靠连接:端子压接牢固,屏蔽层有效接地,避免虚接、氧化导致信号中断;