電線電纜材料淨重計算
黃紅鼎 2023年1月
一、電線電纜計算標準
電線電纜標準有國家標準（gb或gb/t）、iec標準（國際電工委員會標準）和企業內部標準等。不同標準中規定的電線電纜的種類和結構有所不同。通常按國家標準計算。
計算前需蒐集相關資料。下面列出一些常見電線電纜的國家標準號：
銅鋁芯塑料線：gb 5023-1997、jb 8734-1998；
架空電線：gb/t 1179-1999、gb 12527-90、gb 14049-93；
控制電纜：gb 9330-88；
電力電纜：gb/t 12706-2002。
二、電線電纜的種類和基本結構
電線電纜有很多種類，2023年《電線電纜產品出廠**目錄》中概括得較為全面。常見的有銅鋁芯塑料線、架空電線、控制電纜和電力電纜等。不同種類的電線電纜其結構不同，只有先了解電線電纜結構，才能進行正確的淨重計算。
電纜的基本結構由導體、絕緣和外護套三部分構成。單芯電纜基本結構如下圖：
多芯電纜基本結構如下圖：
導體為銅線或鋁線；絕緣主要有聚氯乙烯絕緣（pvc混合料）和交聯聚乙烯絕緣（xlpe混合料）；導體和絕緣構成乙個「線芯」，多個線芯用包帶紮緊後稱為「電纜芯」，包帶有無紡布、pvc帶和膜等；外護套一般為聚氯乙烯料。另外在包帶和外護套之間還可以用鋼帶作鎧裝。
電線電纜的結構可參考《常見電線電纜結構圖》。
三、電線電纜的型號、電壓和規格
要指定一種電纜，通常表示為以下形式：
型號—電壓—芯數×截面
如yjlv—0.6/1kv—3×240mm2，yjv22—6/10kv—3×50mm2。
型號：電線電纜型號一般用大寫字母表示，例中的yj表示「交聯聚乙烯絕緣」，l表示鋁芯（銅芯代號省略），v表示聚氯乙烯護套，22表示鋼帶鎧裝，前乙個2表示雙鋼帶鎧裝，後乙個2表示聚氯乙烯護套。要
電壓：表示各種電線電纜適用的電壓，一般形式為：相電壓/線電壓。
如上例中的0.6kv和6kv即相電壓，指導體對地或金屬遮蔽之間的額定電壓；1kv和10kv即線電壓，指導體間的額定電壓。
芯數×截面稱為「規格」，芯數即「線芯」的根數，如上例中的3。截面指「導體」的截面積，有標稱截面和計算截面之分，電纜規格通常用標稱截面表示，如上例中的50mm2和240mm2。常用的標稱截面有（單位：
mm2）：0.5、0.
75、1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630等，計算截面不一定等於標稱截面，在標稱截面上下變動。
四、電線電纜的導體結構
電線電纜的導體由一根或多根單線絞合而成。導體結構表示為n/d，n為單線根數，d為單線直徑（單位mm），意為n 根直徑為d的單線絞合成乙個線芯的導體。如7/2.
20。國標中對n和d的搭配並沒有強制性規定，一般對某種導體只規定n的最少根數或d的最大直徑。n=1時稱為第1種「實心導體」，n>1時，分為第2種絞合導體、第3種束線導體、第5種和第6種軟導體。
具體可參看gb/t 3956-1997《電纜的導體》。
五、導體淨重計算
電線電纜導體的淨重計算公式如下：
——單線直徑，——單線根數，即為導體截面積；注意，按此計算出的截面稱為「計算截面」，其值與標稱截面有一定偏差。
——導體比重。銅線為8.89g/cm3，鋁線為2.703g/cm3；
——導體單線平均絞入係數。多根單線成芯時並不是平放，而是分層絞入的，如圖所示：
圖中長為的一根單線絞入後得到長度為的絞線，與的比值即為這根單線絞入係數，即：
多根單線則分層絞入，絞入層分為中心層、內層和外層，同一層的絞入係數可視為相同。各層的絞入係數則不同，故需求各層的平均絞入係數,按下式計算：
——分別為中心層、內層和外層的單線根數；
——分別為中心層、內層和外層的絞入係數。
各層的絞入係數可以通過實測獲得，不同單線根數的平均絞入係數各不相同。通常平均絞入係數在1.012~1.025之間；n=1時則不絞入，絞入係數為1。
鋼芯鋁絞線的平均絞入係數較特殊，如下表所示：
——導體的線芯根數。如三芯電纜，則n=3；
——「線芯成纜」絞入係數。其物理意義與單線絞合是一樣的道理。成纜絞入係數與線芯根數和線芯結構有關，通常在1.
003~1.03之間； =1時， =1。電力電纜的成纜絞入係數在1.
003~1.015之間，控制電纜的成纜絞入係數在1.025~1.
03之間。
——對於需緊壓的導體，其淨重應乘以緊壓係數，它是延伸係數的倒數，即：，延伸係數與線芯截面有關：
標稱截面為25~70mm2 時，
標稱截面為95~120mm2時，
標稱截面 >=150mm2時，
延伸係數還與緊壓技術有關。緊壓程度越好，則延伸係數越大，緊壓係數越小，從而就越節約材料。一般緊壓係數取0.95~0.96。
導體淨重計算結果保留到小數點後1位即可，導體淨重計算結果單位為：kg/km。下同。
六、導體外徑的確定
導體有普通圓形導體、緊壓圓形導體、緊壓半圓形或扇形導體、瓦形導體、束線或復絞線導體。
1、普通圓形導體外徑：對於結構為n/d的導體，若n=1，則其普通圓形導體的外徑就等於單線直徑d，即
若n>1，則其普通圓形導體外徑按以下公式計算：
m稱為外徑比，外徑比與單線根數和單線絞合形式有關。絞合形式一般為分層形式的正規絞合，即當n >=7時，中心層為1根單線，第二層為6根單線，第三層為12根單線，每增一層多6根，這樣依次下去，一定的單線根數就對應一定的外徑比。如下表所示：
2、緊壓圓形導體外徑
標稱截面在10mm2及以上的架空絕緣電纜和交聯聚乙烯絕緣電力電纜的導體為緊壓圓形導體。圓形導體經過緊壓後，導體外徑變小，從而節約了護層材料。緊壓導體外徑與導體截面和緊壓技術有關。
受緊壓技術影響，各國的緊壓導體外徑不盡相同，各廠家的緊壓導體外徑也不盡相同。如下表所示：
緊壓圓形導體外徑一般為緊壓前導體外徑的90%~94%，如：
或3、半圓形或扇形緊壓導體
為了節約成纜後的護層材料，有的電線電纜導體採用半圓形或扇形緊壓結構。半圓形或扇形導體用導體高度來表徵。也與線芯截面有關，如下表所示：
受緊壓技術影響，各廠家的半圓形或扇形緊壓導體高度不盡相同。
由於扇形導體是不規則的扇形，包絕緣後扇形高度分別為：
2芯：（t為絕緣厚度）
3芯：4芯：
3+1芯：
4、束線或復絞線導體外徑
軟線或軟電纜，如bvr、kvvr等，與普通導體相比，其導體結構是更多根、更細的金屬線的絞合。軟導體的絞合稱為「束合」，束合出來的股線稱為「束線」，多股束線再束合，稱為「復絞線」。束線和復絞線各單線間的位置相互不固定，所以束線的外徑不一定呈圓形。
因此束線和復絞線外徑比須在普通絞線外徑比的基礎上進行調整。束線調整外徑比如下表：
注：7根及以下束線外徑比同普通絞線。
復絞線調整外徑比如下表：
注意：導體外徑的計算結果須進行修約，保留到小數點後2位。
七、絕緣和護層的計算
護層有擠包護層、繞包護層和編織護層等。
1、擠包護層
擠包護層有絕緣、遮蔽、內襯層（高壓電纜的內襯層稱為隔離套）和外護套等。護層淨重計算式如下：
——擠包護層前的外徑。
——擠包護層的厚度。擠包護層的厚度一般由國家標準規定。
——擠包護層比重。常用擠包護層的比重如下（單位：g/cm3）：
；；；。
比重單位均為g/cm3。
——成纜絞入係數。在前面已作過闡述。
2、繞包護層：
繞包護層有無紡布、pvc帶、銅帶、鋼帶和鋁合金帶等。淨重計算公式如下：
——繞包前外徑。
——繞包層數。
——繞包帶厚度。
無紡布和pvc帶一般用於包紮線芯成纜。無紡布厚度為0.2mm，pvc帶厚度為0.3mm。一般電纜包一層，電力電纜包兩層。
銅帶一般用作遮蔽，厚度在0.05~0.15之間，取值依具體要求而定。
鋼帶和鋁合金帶用作鎧裝，鋼帶厚度有0.2mm、0.5mm和0.8mm三種規格；鋁合金帶厚度有0.5mm和0.8mm兩種規格。
——包帶比重。無紡布比重為0.52；pvc帶比重為1.16；銅帶比重為8.89；鋼帶比重為7.8；鋁合金帶比重為2.703。比重單位均為g/cm3。
——實際重疊率或間隙率。鋼帶為間隙繞包，其他包帶一般為搭蓋繞包。搭蓋繞包用，≈15%；間隙繞包用，≈15%，但是注意：兩層鋼帶間隙繞包時實際間隙率約為30%~33%。
3、編織護層
編織護層主要有銅絲編織（用作遮蔽）和鋼絲編織（用作鎧裝）。編織護層淨重計算式如下：
——編織前外徑；
——編織金屬絲直徑；銅絲在0.15~0.3之間；鋼絲在0.8~2.5之間。
——編織層的單向覆蓋率；與編織密度有關：
的值由標準規定，一般在65%~80%之間。對應的值在0.4084~0.5528之間。
——交叉消耗係數，一般取1.02；
——編織金屬絲比重，銅絲為8.89；鋼絲為7.8。
包裹護層後的線芯稱為「絕緣線芯」，根據護層的不同，絕緣線芯的外徑計算公式如下：
（1）圓形擠包護層絕緣線芯外徑：
（2）圓形繞包護層絕緣線芯外徑：
（3）編織護層絕緣線芯外徑：
其中為包裹護層前外徑，為護層厚度，為護層層數，為編織護層的金屬絲直徑。
注意：絕緣線芯外徑的計算結果須進行修約，保留到小數點後2位。
八、成纜外徑的計算
將多根絕緣線芯用包帶紮緊成為電纜芯的過程叫做「成纜」。成纜外徑由絕緣線芯外徑決定。成纜有等圓芯成纜、大小芯成纜和扇形芯成纜。
1、等圓芯成纜的外徑計算類似導體外徑的計算，公式為：
，——絕緣線芯外徑；——成纜係數，意義與外徑比相同。
2、大小芯成纜有3+1芯、3+2芯和4+1芯，計算公式如下：
3+1芯：
3+2芯：
4+1芯：
——大絕緣線芯外徑；——小絕緣線芯外徑。
3、扇形芯成纜外徑計算公式：
3芯：4芯：
3+1芯：
注：關於扇形芯成纜外徑的計算公式，有不同的觀點。有的認為3芯成纜係數為2.11，4芯成纜係數為2.32。總之一切以成纜外徑為標準，成纜外徑可以進行單獨控制。
注意：成纜外徑的計算結果須進行修約，保留到小數點後2位。
九、填充料的淨重計算
填充料淨重計算式如下：
——成纜外徑；——絕緣線芯外徑；
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