全塑市内通信电缆的全称是“铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套全塑市内通信电缆”,简称市话电缆,“全塑”电缆是指:凡是电缆的芯线绝缘层、缆芯包带层及护套均采用高分子聚合物——塑料制成的电缆。全塑市内电缆属于低频对称电缆,主要用于市内、近郊和局部地区(如厂矿)的电话线路中。这种电缆一般用于300~3400Hz的音频信号传输,通话距离较短,但通过采用脉码调制通信,即PCM制,大大提高了电缆的利用率,已开通多路通话。随着Internet的普及,这类线缆也可应用于有线电视、电话、计算机三网合一的网络,传输速率可达到6Mbit/s。
全塑市内通信电缆的最基本元件是铜芯绝缘单线(芯线),两根单线绞合成对绞组,若干对绞组捆绞成基本单位或子单位,若干基本单位或子单位绞合成超单位,若干超单位绞合成缆芯,缆芯外挤包铝塑粘接综合护套,有的电缆还要在护套外加上铠装层。如图3-6所示为HYA型全塑市内通信电缆。
图3-6 HYA型全塑市内通信电缆
全塑市内通信电缆导电芯线多采用无氧铜线,为单股铜线,标称直径有0.32mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm和0.8mm等5种。此外,曾出现过0.63mm、0.7mm和0.9mm,现已逐渐减少。我国部颁标准中只规定了前述5种标称线径。为了节省铜资源,也可用铜包铝代替铜线作为市内通信电缆的导电线芯,当用铜包铝作导电线芯时,铜包铝线的直径比纯铜线的直径增大20%。例如,铜芯电缆中铜线直径为0.4mm,当采用铜包铝线作为导体时,铜包铝线的直径d=0.4×1.20mm=0.48mm。因此,我们采用CCA-15A-0.485~0.492mm铜包铝线替代直径为0.4mm的铜线。
全塑市内通信电缆的绝缘材料多采用聚乙烯、聚丙烯或乙烯-丙烯共聚物等高分子聚合物塑料,称聚烯烃塑料。因高密度聚乙烯塑料(HDPE)适应于高速生产而被广泛应用。绝缘结构形式可以是实心绝缘、泡沫绝缘或泡沫/实心皮绝缘,三种绝缘结构形式的绝缘效果由好到差的顺序依次为实心绝缘、泡沫/实心皮绝缘、泡沫绝缘。当然,它们均能满足电话通信的需求。各种塑料绝缘芯线适用的电缆和使用频带见表3-3。
表3-3 塑料绝缘芯线适用的电缆和使用频带
全塑市内通信电缆线组采用对绞组,即两根不同颜色的绝缘导线绞合在一起,其绞合节距在任意一段3m长的线对上均不超过155mm。节距小些,虽然可以更好地减轻干扰,但如果过小,将会降低生产效率;相反节距过大,生产效率会提高,但不能很好地减轻干扰。
线组内绝缘芯线的颜色分为普通色谱和全色谱两种。
1)普通色谱的电缆已使用不多,这里不再介绍。
2)全色谱是指由10种颜色两两组合成的25个组合,a线:白、红、黑、黄、紫;b线:蓝、桔、绿、棕、灰。其基本单位色谱见表3-4,由此组成的25对称为基本单位,用字母U表示,基本单位及超单位组成图如图3-7所示。
表3-4 基本单位色谱
市内通信电缆的缆芯由一定数量的子单位、基本单位或超单位集合而成。可采用层绞式缆芯或单位式缆芯。
(1)层绞式缆芯
其结构是由线对构成的同心圆,当层数较多时这种成缆方式多有不便,故只适用于部分小对数(50对以下)的全塑电缆中。
(2)单位式缆芯
这是全塑市内电缆主要的成缆方式,它主要由基本单位和超单位绞合而成。根据缆芯中芯线线对和单位扎带颜色的不同,单位式缆芯也有普通色谱和全色谱之分,因普通色谱已使用不多,不再介绍,这里主要介绍全色谱单位式缆芯。
图3-7 基本单位及超单位组成图
a)U单位(25对) b)S单位(50对) c)SD单位(100对)
1)由基本单位U形成缆芯。每个U单位内含25对线,其色谱为全色谱,其排列如图3-7a所示。为了形成圆形缆芯结构,充分利用缆内空间,也可将一个U单位分成12对、13对或更少线对的“子单位”,为了区别不同单位,每一单位外部都扎有扎带。U单位的“扎带全色谱”是由“白蓝——紫棕”的24种组合,所以U单位的扎带循环周期为25×24对=600对,即从601对开始,U单位的扎带又变成白蓝。U单位的扎带颜色及序号见表3-5。
表3-5 U单位的扎带颜色及序号
2)50对超单位S形成缆芯。S=U+U=(25+25)对=50对,其排列结构如图3-7b所示,从1~25对为第一个U单位,从26~50为第二个U单位,为了形成圆形结构的缆芯,同一U单位内的芯线又被分成两束线,如1~12、13~25,但这两束线的扎带颜色仍然相同(即均为蓝白)。S单位的扎带颜色为单色,即1~600为白色,601~1200为红色,1201~1800为黑色,1801~2400为黄色,2401~3000为紫色,而后又重复白色,所以S单位扎带颜色循环周期为600×5对=3000对,其线对序号、组合单位及扎带颜色见表3-6。
表3-6 S单位的线对序号、组合单位及扎带颜色
(续)
3)超单位SD形成缆芯。SD=U+U+U+U=100对,如图3-7c所示,其中U1~U4对应第一个SD单位即SD1;U5~U8为第二个SD单位即SD2,依此类推,每一规定的U单位的扎带颜色必须符合表3-5的规定。SD单位的扎带颜色和S单位的一样,循环周期也为600×5对=3000对,只不过是在相同的电缆对数的前提下,若采用S单位形成缆芯则扎带数量一定比用SD单位形成缆芯时要多。SD单位序号及扎带颜色见表3-7。
表3-7 SD单位序号及扎带颜色
(续)
相同对数的电缆由不同厂家生产出来时其缆芯结构不一定完全一致。因为在其各自成缆时考虑的角度不一样。成缆的原则如下:
1)“圆形原则”。为了有效利用缆内这一有限空间,缆芯必须是圆形的,即当电缆对数大于25对却小于50对时,同一U单位的线对可分成2~3束,这些线束的扎带颜色必须相同(因为它们属于同一U单位);同一U单位分出来的相邻线束间,线号必须连续;使用线对时必须用完第一个U单位的线对后才能用第2个U单位的线对。图3-8a所示为30对电缆芯线排列,从图中可以看出,1~25为第一个U单位,它分成三束,第一束为1~8号线,第二束为9~16号线,第三束为17~25号线,其中,8与9、16与17为衔接线对,同时这三束线的扎带颜色均为白蓝。第二个U单位中的5对线为第四束,扎带为白桔。
图3-8 电缆缆芯的芯线和单位排列
a)30对电缆芯线排列 b)900对、1200对缆芯的单位排列
2)100对以上电缆按以下原则成缆:
①先内后外:缆芯排列时,从中心层开始排起,中心层满以后,接着排第二层、第三层,直到排完为止,因此相邻两层单位的序号是连续的。
②同一层中单位序号在A端是顺时针方向排列的,且单位序号按顺时针方向依次增大,序号彼此衔接。
③各层排列的起始单位应对齐,如图3-8b所示的1200对电缆,由24个S单位构成,分三层,第一、二、三层排列的起始单位分别是S1、S4、S12(图中阴影部分),它们必须对齐。
④缆芯由两种以上单位形成时,单位序号按“替代等价”的原则来编。如图3-8b所示的900对电缆,中间是4个S单位,外层是7个SD单位,其单位序号按SD单位(大单位)序号来编,所以外层是SD3~SD9,中心层是S1~S4,相当于取代了SD1和SD2。
掌握了以上成缆原则后,要正确地画出各种全塑市内通信电缆的端面图仍然较难,因为对于缆芯中单位的选择较难。国家标准对这个问题没有统一的规定,有时靠用户与厂家订立合同解决。推荐的缆芯结构排列见表3-8。
表3-8 推荐的缆芯结构排列
3)缆芯中的备用线对。缆芯中包含有备用线对,一般是标称对数的1%,但最多不超过6对。备用线对处于游离状态,它们没有任何扎带缠绕,一般用“SP”表示,其序号及色谱见表3-9。
表3-9 备用线对序号及色谱
为了保证缆芯结构的稳定和改善其电气及机械等性能,全塑市内通信电缆的缆芯之外重复叠包非吸湿性的介质材料,如聚乙烯或聚酯薄膜等,多采用重叠纵包或重叠绕包,并采用白色的非吸湿性丝带将包带扎牢。缆芯包带应具有很好的隔热性和足够的机械强度,以保证缆芯在形成屏蔽层、挤护套以及使用过程中,不受到损伤、变形或粘接。
全塑市内通信电缆的屏蔽层的主要作用是防止外界电磁场的干扰,介于塑料护套与缆芯包带之间,其结构有纵包和绕包两种,类型包括裸铝带、双面涂塑铝带、铜带、铜包不锈钢带、高强度硬性钢带、裸铝或裸钢双层金属带及双面涂塑裸铝或裸钢双层金属带。其中,裸铝带、双面涂塑铝带是目前本地网中用得最多的屏蔽类型,其他类型均用于一些特殊场合。
全塑市内通信电缆护套粘接地包在屏蔽层外面,组成综合护套。材料是高分子聚合物塑料,常用(线性)低密度聚乙烯。主要有单层护套、双层护套、综合护套、粘接护套(层)和特殊护套(层)等。下面我们将分别叙述。
(1)单层护套。它由低密度聚乙烯树脂加炭黑及其他辅助剂或普通聚氯乙烯塑料融合挤制而成,具有加工方便,质轻柔软,容易接续等特点。
黑色聚乙烯护套分为PE-HJ和PE-HH两大类,前者用于一般场合,后者用于耐高温等条件苛刻的场合。(www.xing528.com)
聚氯乙烯护套是发展较早,应用较广泛的一种护套,具有耐磨、不延燃、耐老化、柔软等特点。一般局用、室内用电缆都采用这种护套,主要是看重它的不延燃性。
黑色聚乙烯护套的防潮性及机械强度比聚氯乙烯护套好,又具有耐腐蚀性,所以广泛应用在其他双护套、综合护套或粘接护套(层)中。
(2)双层护套。主要有聚乙烯-聚氯乙烯双层护套和聚乙烯-黑色聚乙烯双层护套,其结构如图3-9所示。聚乙烯-聚氯乙烯双层护套同时具有聚乙烯和聚氯乙烯的特点,可以取长补短,从而使护套的使用性能更加完善;聚乙烯-黑色聚乙烯双层护套则能提高电缆的机械强度和防潮效果。
以上几种护套均由单纯的高分子聚合塑料组成,称为“普通塑料护套”,它的主要缺点是具有一定的“透潮性”,因为高分子聚合物的分子比水分子大,所以当这类护套的电缆在湿度较大的环境下使用时,就会因为护套内外存在水汽浓度差,使得水分子从浓度较高的一侧透过高分子聚合物向浓度低的一侧“跃迁”,形成扩散(这种扩散不包括由于护套缺陷所造成的进水现象)。因此,普通塑料护套电缆尽量不要在潮湿的环境中使用。
(3)综合护套。通常将电缆铝带屏蔽层与塑料护套组合在一起,称为电缆“铝塑综合护套”。它包括两层,先在缆芯包带外纵包一层0.15~0.2mm厚的铝带,外面再挤上一层黑色聚乙烯(或聚氯乙烯)护套。
图3-9 双层塑料护套结构
(4)粘接护套。黑色聚乙烯护套和铝屏蔽紧密粘接,构成了铝-塑粘接护套。粘接护套的挤包过程是:采用化学处理和直接粘接的方法,先在屏蔽铝带的两面各粘覆一层塑膜(即聚乙烯薄膜、乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-缩水甘油甲基丙烯酸-醋酸乙烯薄膜等)制成双面涂塑铝带,然后在涂塑铝带的外面热挤包一层黑色聚乙烯护套,利用护套挤制过程中的热量及附加热源,将双面涂塑铝带的纵包搭缝处熔合,并使双面涂塑铝带外表面的聚合物薄膜层与黑色聚乙烯外护套融为一体,形成铝-塑粘接护套。其防潮、防电磁干扰和机械强度等方面的性能,都比上述一些塑料护套优良,其中,防潮效果提高了50~200倍。其结构如图3-10所示。现在本地通信网络中外线电缆(架空和管道)绝大部分都采用这种护套。
(5)特殊护层。用于改善电缆护层力学和屏蔽性能的裸钢;铝双层金属-聚乙烯护层;双面涂塑钢、铝双层-聚乙烯粘接护层;铜包钢带-聚乙烯护层;高强度硬性钢带-聚乙烯护层;铜带-聚乙烯护层。用于防昆虫(如白蚁)叮咬的半硬塑料护套层。用于防裂冻的耐寒塑料护套等。
全塑电缆的外护层有内衬层、铠装层和外被层三层。
(1)内衬层。在内护套外纵包一层阻水纸带,并用纱线扎牢;或者重叠绕包两条阻水纸带。
(2)铠装层。在内衬层外纵包一层涂塑钢带(厚0.15~0.20mm);或者绕包两层防腐钢带,并浇注防腐化合物。对于过河或其他水下敷设的全塑电缆,应根据抗拉强度的要求,在内衬层外绕细圆或粗圆钢丝,并浇注防腐混合物形成铠装层。
(3)外被层。为保护铠装层,应在金属铠装层外加一层1.4~2.4mm厚的黑色聚乙烯或聚氯乙烯外层。带有外护层的铠装电缆如图3-11所示。
图3-10 铝-塑粘接护套(层)结构
图3-11 带有外护层的铠装电缆
2.全色谱全塑对绞通信电缆的类型、端别和选用原则
(1)全塑电缆的类型
全塑电缆分为普通型和特殊型两大类,而特殊型又包括填充型、自承型和室内电缆等。为了帮助大家对各种类型的全塑电缆及其型号有一个清楚的了解,列成了表3-10以供大家今后从事设计、施工时查用(选自行业标准)。
1)普通式全塑电缆是使用最多的一种,广泛使用于架空、管道、墙壁及暗管等施工形式中,其中典型型号为HYA、HYFA、HYPA三大类。例如:HYA 400×2×0.5,表示400对线径为0.5mm的铜芯实心聚烯烃或聚乙烯绝缘涂塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套电话通信电缆。
其他字母的含义见表3-10。
2)填充式全塑电缆。普通塑料护套电缆由于存在“透潮”问题而影响使用,即使是防潮性能较好的铝/塑粘接护套,当护套受损或粘接不完备时,也会造成缆芯进水。1963年有人提出了电缆填充的理论,导致了填充式全塑市内通信电缆的出现。其中,发展最快的是石油膏填充型全塑市内通信电缆。石油膏填充材料主要采用石油膏烃类混合物。石油膏烃类混合物的技术性能对电缆的传输特性、防潮性能、机械强度和使用寿命关系很大,电缆制造厂家应选用最佳配方和优质石油膏混合物,以确保电缆的电气特性和力学性能。
目前,本地网中使用的石油膏填充的全塑市话电缆(与充油电缆的填充物一样)主要用于无需进行充气维护或防水性能要求较高的场合,如南方多雨潮湿的地区。其型号为HYAT、HYFAT、HYPAT、HYAGT、HYAT铠装、HYFAT铠装、HYPAT铠装等,字母含义见表3-10。
表3-10 全塑电缆选型表
3)自承式全塑市内通信电缆。这种形式的市话电缆是为架空敷设而设计的。特点是电缆和钢绞线合为一体,架设时不需另装吊线和电缆挂钩,施工和维护都极为方便。钢绞线有塑料护套保护,不易发生锈蚀与电击,可以延长电缆寿命并减少障碍。
自承式全塑市内通信电缆的一般结构特性与全塑市内通信电缆相同,电缆带有自承吊线。自承吊线为钢绞线,它与缆芯处在同一护套内,安装后承受电缆自身重量与附加载荷。自承式全塑电缆的钢绞线必须符合规格要求:外径12mm以下的电缆使用7×1.0mm的钢绞线;外径为12.1~36mm的电缆使用7×1.6mm的钢绞线,外径为50~63.1mm的电缆使用7×2.0mm的钢绞线。自承式全塑市内通信电缆的钢绞线必须与电缆平行,钢绞线应紧密扭合,端头剥除20cm塑料护套后,钢绞线不得松散。
自承式全塑市内通信电缆分为同心型和葫芦型两种结构。葫芦型自承式全塑市内通信电缆如图3-12所示。其型号有HYAC、HYPAC。
4)室内全塑电缆。室内电缆又称为成端电缆或局内配线电缆,其芯线的绝缘层及护套均由聚氯乙烯材料制成,有阻燃性。内部结构同普通式全塑电缆,均为对绞式屏蔽塑套结构,型号为HPVV。
(2)全塑市内通信电缆的规格目前,国内生产的各种线径的全塑市内通信电缆的规格见表3-11。
图3-12 自承式电缆的结构
1—自承钢绞线 2—护套 3—屏蔽 4—缆芯包带 5—芯线
表3-11 全塑市内通信电缆的规格
注:1.自承式电缆的最大对数为300对。
2.33型或43型电缆的最大及最小对数由用户与厂商协商。
(3)全塑电缆的端别
同心式全塑电缆一般不分端别,100对以下的单位式全塑电缆也不分端别。100对以上的单位式全塑电缆施工布放时按规定区分A、B端并按要求布放。
1)单位式全塑电缆端别的规定。面对电缆端面,抓起同一层中的任何两个单位(基本单位或超单位均可),如果这两个单位中的基本单位扎带颜色按白、红、黑、黄、紫顺时针排列则为A端,反之则为B端。
新出厂的电缆A端一般有红色标记,B端有绿色标记。
2)单位式全塑电缆A、B端的布放。
汇接局—分局(端局),以汇接局为A端。
分局—支局,以分局为A端。
端局—交接箱,以端局为A端。
端局—用户,以端局为A端、
总之,A端总要向着局方,以局为中心向外铺设。
3)全色谱全塑电缆线对序号的编排。
从中心层第一个单位开始分配,线对序号从中心到外层按由小到大的顺序排列。
(4)全塑电缆的选用
各型号全塑电缆的使用场合见表3-12。
表3-12 各型号全塑电缆的使用场合
注:用户对外护层有特殊要求时,可与制造厂商协商。除外护层外,电缆仍应符合此标准。
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