本文介绍了带有地线的电力电缆的由来及其发展的过程，对如何选择地线的 钱面作了较详细论述，并展望该产品的发展方向。本文所要评述的“带有地线的电力电缆"，是指在无铝装层(钢丝、钢带铝装)；无金属屏蔽层(铜丝、铜带)；无铝、铅金属套的电力电缆中，包含有一根用作保护接地的导体，这种导体的英文名为Grounding Conductors，简称为地线。在传统的电缆结构中，某些构件(铝装、屏蔽、金属套等)在一定的条件下，虽然也有地线的功能，但不属于本文讨论的范围。 1 市场情况 众所周知，在我国现行的力线标准中，没有这样的产品。就国际而言，从我们接触到的资料中，Grounding Conductors这个词作为电缆构件之一出现在电缆标准中的时间是1991年：美国UL标准，UL－1277电力和控制托架电缆(Electrical Po- wer And Control Tray Cables)第二版(1989年3月版)，并在1991年11月的修订中，在电缆结构一章内，列入了接地导体(Grounding Conductors)一节，分6个问题及3个表，对接地导体的材料、截面、结构、标志等作了详细规定。 紧随其后，以美国的南方电线公司(South Wire CO.)和通用电缆公司(Gen- eralCable CO.)为代表的电力电缆生产厂家于1992年推出了“TC型带有地线的电力电缆"——“Type TC Power cable With Ground"，TC是托架电缆(Tray C- able)的缩写。该类型电缆由于敷设在托架(盘)上，无需铝装，无需金属屏蔽层及金属外护套，其使用电压为600V。导体材料全部是铜，绝缘材料有XLPE和PVC／ NYLON两种，电缆工作温度90℃。电缆有三芯带地线和四芯带地线两个系列，导电线芯的几何形状和不带地线的电缆一样，全是圆形。多芯电力电缆不采用扇形是美国电线一大特色，其规格范围从8A WG(8.367mm2)到1000 kcmil(千圆密耳)， 1000 kcmil＝507mm2。 就国内情况而言，虽然没有“带有地线的电力电缆"的名称出现，但以“五芯电缆"命名的产品出现至今已近10年。五芯电缆实质上就是带有地线的四芯电力电缆。80年代末四川电缆厂生产的第一根五芯电缆，用于成都新体育馆工程，规格是 4×185mm2＋I×95mm2。这些年来，虽然批量不是很大，但几乎每年均有五芯电缆的生产合同。市场的需要，导至了一项实用新型专利的诞生。四川电缆厂于1991年 11月申请了专利：《一种瓦形截面导电线芯的多芯电缆》，国家专利局于1992年5 月发布申请公告(公告号CN2103853U)，同年8月，由国家专利局颁布了第85893号决定书，授予四川电缆厂拥有该实用新型的专利权。在公告中明确指出了该专利的特征：《其特征是径向分布的各个导电线芯分别为瓦形截面导电线芯，正是这种截面形状的导电线芯使得径向分布的各个这种线芯组合后，电缆中心部位可以置放其他电缆构件的圆形截面空间》。 为了适应五芯电缆的出现，四川电缆厂曾于1994年编制和发布了相应的企业标准(Q／CSD B715—94)。在标准中首次与中性线芯并列引入了“地线线芯"这个名词，对地线线芯的结构、色标作了规定。在此期间，国内许多电缆厂也和四川电缆厂一样，承接了不少的五芯电缆的生产任务，在《电线电缆》杂志和各地区的情报刊物上，有关探讨五芯电缆结构设计的文章也时有所见。 带地线的三芯电缆国内情况又是如何呢？从字面上看，好像没有出现这样的产品，但仔细分析一下生产记录，可以认为带地线的三芯电缆国内已在生产，已有用户，例如在我厂近年来承接的生产合同中，常有一些“非标准"的四芯电缆生产合同，在1998年6月的生产计划中，就有这样一些非标准的四芯电缆： (1)3×95＋1×25mm2(标准产品应是3×95＋1× 50mm2； (2)3×95＋1×35mm2(标准产品应是：3×95＋1×50mm2； (3)3×70＋1×25mm2(标准产品应是：3×70＋1×35mm2； (4)3×50＋1×16mm2(标准产品应是：3×50＋1×25mm2； (5)3×185＋1×70mm2(标准产品应是：3×185＋1×95mm2; 这些非标准产品的共同特点是第四芯(中性线芯)截面小于标准的规定。由于销售人员在签订合同时，没有向用户询问订购该产品的用途，但可以推断，用户将该产品的第四芯不是用作三相四线制系统中的中性线，极有可能是作地线使用。因为如作中性线使用，是既违反标准又不合潮流。电缆标准GB12706.1－91公布近10年了，设计人员不可能不知道或公然违反；说不合潮流是指四芯电缆中的三大一小正在被四等芯取代。在GB 50054－95低压配电设计规程》中，第2.2.7条：“以气体放电灯为主要负荷的回路中，中性线截面不应小于相线截面"。当我们环顾四周，不论是室内外的公共场所，还是工、商业建筑，乃至生活居室，到处都可以看到气体放电灯，难怪在我们承接的订货中四等芯电缆越来越多，三大一小越来越少，在美国等发达国家中，几乎全是四等芯电缆。因此，作者认为出现在我国的这些非标准的四芯电缆就是国际上的带地线的三芯电缆。 从以上分析，可以看出，在经济日益全球化的今天，我国的电缆工业及其市场基本上和国际上同步，例如90年代初国际上出现了带有地线的电力电缆，我们国内出现了“五芯电缆"和“非标准四芯电缆"，两者名称不同，但本质为一。只是我们的生产是“各自为政"，没有统一的标准。在上述引用的事例中，同样的电缆标称截面为3×95mm2，甲用户要求第四芯为25mm2，乙用户要求为35mm2，这样状况的弊端是不言而喻的，这就是本厂最近编制和发布《带有地线的电力电缆》企业标准的背景，这也标志着市场呼唤我国的带有地线的电力电缆标准及早问世。 2 地线截面的选择 在原有的各种规格的电缆中加一根地线，首先碰到的问题是地线截面如何选择？这些年来，从我厂的经历看，地线截面的选择权在用户手里，由于没有统一的标准，所以用户的选择也就不尽一致。就五芯电缆而言，归纳起来，有三种情况： (1)地线截面等于导电线芯标称截面，如1998年6月我厂就生产过4×185＋1× 185mm2。 (2)地线截面等于GB12708.1-91中第6.4节规定的不等截面四芯电缆中的第四芯截面，即地线截面等于中性线截面。 (3)地线截面符合规定： 注：当采用此表若得出非标准截面时，应选用与之最接近的标准截面导体。 在制订我国的电线电缆标准过程中，提出“向国际标准靠拢"的口号恐怕有20 年以上的历史了，现行的电线电缆标准，众所周知是参照IEC的标准制定的，限于作者孤陋寡闻，不了解 IEC是否有“带有地线的电力电缆"这一类的产品标准？能找到的参考标准就是UL标准(UL－1277)以及美国公司根据UL－1277等标准制定的企业标准。现将UL－1277中的有关内容摘泽介绍如下。 UL－1277是一个综合性的基础标准，不是具体地某一种特定产品的标准，按电缆的工作温度90℃，75℃，6O℃等分列3个表，并规定了不同的地线截面；每个表中依导体材料的不同，又分钢和铝及铜包铝两类，为了节省篇幅和便于读者阅读，这里只介绍90℃、铜导体的有关规定，单位已由美国线规AWG换算成公制。 前面提到的美国南方电线公司，通用电缆公司推出的TC型带有地线的电力电缆就是基于规定的地线截面。 鉴于UL标准的权威性已为国际产业界公认，在我国的带有地线的电力电缆标准尚未问世之际，参照UL标准制定带有地线的电力电缆的企业标准应该说是适宜的。这将有利于和国际市场接轨，有利于参与国际市场的竞争。 3 展望 3.1 带有地线的电力电缆结构型式 地线截面确定之后，即可进行带有地线的电力电缆结构设计了。自五芯电缆—— 带有地线的四芯电缆在中国电缆市场出现后，各厂都根据各自的具体情况，设计制造了不同结构类型的五芯电缆，都在总结经验，探索一种最佳的结构模式。所谓“ 最佳"，无非就是在保证质量(电缆的使用性能)的前提下，制造时省工省料，安装时施工方便。展望将来，带有地线的电力电缆占主导地位的结构模式，恐怕将是以圆形导体和以瓦形导体为基础的两种结构模式。 写到这里，顺便谈谈“瓦形"、“弓形"名称之争。这虽非本质问题，但作者愿意介绍一下1991年所申请专利时定名为“瓦形"的理由。本人设计的截面形状，从像形角度看，称之为“弓形"、“扇形"等都可以。但翻开我国的电缆文献、著作，这两个名字并不陌生，如电缆行业公认的权威著作——已故的西安交通大学刘子玉教授编的西安交大教材《电气绝缘结构设计原理》一书中，多次提到“弓形" 这个名词，至于“扇形"用的更普遍、频繁。面对这种状况，给它取一个新名称不是更好吗？ 3.2 带有地线的电力电缆的市场前景展望 二芯带地电缆的市场：单相三线制线路和系统。和人们生活息息相关的居室内布线、办公室内的布城都在用单相三线制取代过去的单相两线制。即用“工作零钱(中性线)和保护零线(地线)分开"代替过去惯用的工作零线和保护零线共用一根导线。 三芯带地电缆，主要用于电动机及其他用电设备的电源引入线。现在的电动机大多是三角形接法，用三根相线供给电源，而用作保护接地的地线，须另找一根导线连接。这种工作方式就决定了一台电动机的保护接地质量会因单位、因人而异。用三芯带有地线电缆作电源线将会有利于改变这种状况，有利于提高用电设备接地保护的可靠性，也给安装施工带来很大方便。 四芯带地电缆的市场——三相五线制系统，也就是国际电工委员会推荐的TN－S 系统和TN－C－S系统。这两种系统越来越广泛用于低压配电回路。 伴随着经济的发展，人民生活水平的提高，对用电安全的要求越来越严格，这就为带有地线的是电力电缆提供了广阔的市场。