引言：电缆是什么？
电缆是由一根或多根相互绝缘的导电线心（导体）置于密封护套中，并加以覆盖外护层而制成的连接导线，它的核心功能是传输电能（电力电缆）或电信号（通信电缆）。
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电缆工艺技术，就是围绕“如何高效、稳定、可靠地制造出满足各种性能要求的电缆”而形成的一整套系统性方法、流程和操作规范。
第一部分：电缆工艺技术原理
电缆的制造过程可以形象地比喻为“给电流或信号建造一条坚固、通畅、安全的隧道”，这条“隧道”需要精心设计和建造,其工艺原理主要围绕以下几个核心组件展开：
导体工艺原理
- 功能： 传输电流或信号，是电缆的“核心通道”。
- 材料： 主要使用高纯度的电解铜（导电率最高）或铝（成本较低、重量轻）。
- 关键工艺与原理：
- 拉丝： 将大截面的铜杆或铝杆通过一系列孔径逐渐变小的拉丝模具，拉制成符合规定直径的细丝。原理： 利用材料的塑性变形，通过施加拉力，使材料横截面积减小、长度增加。
- 绞合： 将多根单丝按照一定的规则（如同心绞、束绞）绞合在一起，形成导体。原理：
- 增加柔软性： 单丝比整根导体柔软得多,便于敷设。
- 提高机械强度： 多根单丝共同受力,比单根实心线更耐弯曲和拉伸。
- 保证结构稳定： 绞合后的结构更紧密,不易松动。
- 趋肤效应补偿： 在高频下，电流倾向于在导体表面流动（趋肤效应），采用绞合方式，特别是束绞，可以使所有单丝都有机会处于导体外层,更均匀地承载电流。
绝缘工艺原理
- 功能： 包裹在导体外部，防止电流或信号泄漏到外部，并确保线心之间相互绝缘，是电缆的“内墙”。
- 材料：
- 塑料类： 聚乙烯、交联聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等,最常用。
- 橡胶类： 乙丙橡胶、天然橡胶等,用于柔性或耐候性要求高的场合。
- 纸类： 浸渍纸绝缘，多用于高压电缆,现逐渐被XLPE替代。
- 关键工艺与原理：
- 挤塑： 将绝缘材料（塑料粒子或橡胶）加热熔融，通过挤出机头和模具，均匀地连续包覆在导体上。原理： 利用螺杆的输送和压缩作用，使物料塑化、均匀混合，并在压力下通过特定形状的模具，冷却定型后形成紧密、光滑的绝缘层。
- 交联： 这是中高压电缆绝缘技术的核心。原理： 通过物理（如辐射交联）或化学（如过氧化物交联、硅烷交联）方法，使线性或支链状的高分子链段之间形成化学键（“交联”），从热塑性塑料转变为热固性橡胶。目的： 大幅提升绝缘材料的耐热性、机械强度、抗老化性和电气性能,使其能承受更高的工作温度和电压。
屏蔽工艺原理
- 功能： 均匀电场、屏蔽电磁干扰、防止导体产生的高电场对外造成影响，是电缆的“防弹衣”和“信号屏蔽网”。
- 材料： 通常由铜带、铜丝或半导电材料构成。
- 关键工艺与原理：
- 绕包/纵包： 将铜带以螺旋方式或纵向方式包裹在绝缘层外。原理： 构建一个导电屏障，将电场限制在绝缘内部,防止局部放电。
- 编织： 用铜丝或镀锡铜丝像编辫子一样编织成网状套在绝缘上。原理： 主要用于通信电缆的信号屏蔽,能有效屏蔽外部的电磁干扰和防止自身信号干扰其他设备。
- 半导电屏蔽： 在绝缘层内外各包覆一层半导电材料（电阻介于导体和绝缘体之间）。原理： 使导体表面、绝缘表面与电场接触平滑过渡，消除气隙和杂质引起的电场畸变，防止局部放电,这是高压电缆绝缘结构的关键。
成缆工艺原理
- 功能： 将多根绝缘线心（缆芯）按照一定的规则绞合在一起,形成圆形或扇形的缆芯。
- 关键工艺与原理： 与导体绞合原理类似，但规模更大。目的：
- 形成电缆的基本结构。
- 增加电缆的柔软性和弯曲性。
- 使电缆结构稳定，各缆芯受力均匀。
护套工艺原理
- 功能： 保护缆芯免受机械损伤、化学腐蚀、水分侵蚀和外界环境的影响，是电缆的“外装甲”。
- 材料： 聚氯乙烯、聚乙烯、尼龙、钢带、钢丝等。
- 关键工艺与原理：
- 内护套： 在缆芯外挤塑一层非金属护套,起到绝缘和缓冲作用。
- 铠装： 在内护套上纵包或缠绕钢带/钢丝。原理： 提供极高的机械抗压和抗拉能力，用于直埋、水下或需要承受较大张力的场合。
- 外护套： 在铠装层或内护套外挤塑一层最终的保护层。原理： 提供耐磨、耐腐蚀、耐候、阻燃等最终保护，材料的选择取决于电缆的使用环境（如室内、室外、地下、海上等）。
第二部分：电缆工艺技术的应用
电缆工艺技术的应用极其广泛，渗透到现代社会生产和生活的方方面面，根据电缆类型的不同,其应用领域也各有侧重。
电力电缆
- 应用场景： 发电厂、变电站、城市电网、工矿企业、高层建筑、海底输电等。
- 工艺特点与应用关联：
- 低压电缆 (0.6/1kV)： 工艺相对简单，主要采用PVC或PE绝缘和护套,广泛用于建筑内部配电。
- 中高压电缆 (10kV - 500kV)： 核心技术是交联工艺和屏蔽工艺，必须使用XLPE绝缘，并配备完善的导体屏蔽和绝缘屏蔽层，以确保在高电场下的长期稳定运行，220kV海底电缆，其绝缘和屏蔽工艺要求极高,同时需要厚重的铠装层来保护光缆和承受海底环境压力。
通信电缆
- 应用场景： 固定电话网络、有线电视网络、计算机网络（如局域网线）、综合布线系统等。
- 工艺特点与应用关联：
- 对称通信电缆 (如市话电缆)： 采用绞对工艺（将两根绝缘线心按一定节距绞合），目的是为了抵消外部电磁干扰，双绞线的绞合节距越精密,抗干扰能力越强。
- 同轴电缆 (如CATV)： 由内导体、绝缘介质、外导体（屏蔽层）和护套组成，其核心是保证特性阻抗（通常为75Ω或50Ω）的精确和稳定,这依赖于绝缘层的介电常数和尺寸的精密控制。
- 数据/网线 (如Cat5e, Cat6, Cat7)： 采用更精密的双绞和屏蔽结构（如铝箔屏蔽、金属编织网屏蔽），Cat6及以上标准对线对间的串扰衰减要求极高,需要通过精确的绞合节距和高质量的屏蔽工艺来实现。
电气装备用电缆
- 应用场景： 机械设备、家用电器、仪器仪表、新能源汽车、机器人等。
- 工艺特点与应用关联：
- 柔软性和耐弯曲性： 常采用束绞导体（多根极细单丝束合）和橡胶绝缘，以满足频繁弯曲、移动的需求，行车电缆、机器人手臂电缆。
- 耐高低温、耐油、耐腐蚀： 根据使用环境选择特种材料，如硅橡胶、氟塑料等，新能源汽车的高压线束需要耐高温、阻燃、耐化学溶剂。
- 轻量化： 在航空航天领域，广泛使用铝导体和薄壁绝缘,以减轻重量。
特种电缆
- 应用场景： 核电站、石油平台、航空航天、冶金、铁路等
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