第3章 导线及电气设备的选择与安装
3.1 导线的选择与连接
3.1.1 导线型号的选择
家庭常用导线有单芯线、双芯线(如塑料护套线、双芯电缆)、三芯线(如电冰箱、空调器、电热水器、消毒柜、微波炉、电熨斗等电源线)和四芯线(如用作三相异步电动机或水泵电源线的电缆,其中三根为相线,一根为零线,零线的截面积约为相线截面积的1/3)。
用于室内布线的绝缘导线型号很多,应根据电源电压和不同使用场所选用导线的型号。
(1)按电源电压选择
通常使用的电源有单相220V和三相380V。不论是220V供电电源还是380V供电电源,导线均应采用耐压500V的绝缘电线;而耐压为250V的聚氯乙烯塑料绝缘软电线(俗称胶质线或花线),只能用作吊灯用导线,不能用于布线。
(2)根据不同的用途选择
几种常用导线及其主要用途,如表3-1所列。
表3-1 几种常用导线及其主要用途
常用低压电缆的型号及主要用途见表3-2。
表3-2 常用低压电缆的型号及主要用途
型号说明:“YH”表示橡套电缆或软线;“Q”表示轻型;“Z”表示中型;“C”表示重型。
3.1.2 导线颜色的选择
敷设导线时,相线(火线)L、零线N和保护零线PE应采用不同颜色的导线。相线、零线和保护零线颜色的有关规定,如表3-3所列。
表3-3 相线、零线和保护零线的颜色标志
3.1.3 导线截面的选择
导线的截面积以平方毫米(mm2)为单位,除了弱电系统使用的软线外,有以下常用规格:1.0mm2、1.5mm2、2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2、16mm2、25mm2、35mm2、50mm2等。住宅最常用的导线截面积:铜芯线为1.5mm2、2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2;铝芯线为2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2、16mm2等,但铝线在住宅布线中已被淘汰了。
用于室内布线的导线、电缆的截面积,可按以下三个基本要求选择:
①允许电流(即安全电流);
②电压损失;
③机械强度。
如果电压降太大,用电设备将得不到足够的电压,不能正常工作,也可能造成事故。
(1)按允许电流选择
导线必须能承受负载电流长时间通过所引起的温升。各类导线通过电流时,由于导线本身电阻所引起的电流热效应会使导线发热,温度升高。如果温度超过某一限度,导线绝缘体就要损坏,导线有可能因过热而起火。为了保证导线不致过热,一定截面积的导线规定有一个允许电流(即安全电流)值。该数值是根据绝缘的种类、允许温升、表面散热情况,以及散热面积的大小等条件确定的。如胶质线的最高工作温度不得超过70℃;橡胶绝缘线不得超过65℃;一般裸导线不得超过70℃。为了使用方便,制造厂都预先根据导线的允许温升,规定了各类导线在不同敷设条件下允许的持续电流。在选择导线时,导线中流过的电流不允许超过规定值(安全载流量)。
几种常用导线的安全载流量如表3-4~表3-7所列。BVV和BLVV型聚氯乙烯护套线的安全载流量参见表2-18。
表3-4 铜芯绝缘导线穿钢管敷设时安全载流量
表3-5 铜芯绝缘导线穿PVC塑料管敷设时安全载流量
表3-6 橡胶绝缘纱编织软线(花线)的主要规格
表3-7 聚氯乙烯绝缘导线(胶质线)的规格
所选导线的安全载流量应大于最大连续使用的负荷电流。换句话说,该线路内所有可能同时使用的家用电器都接入时,所计算出的电流应小于该线路导线的安全载流量,并要考虑一定的余量,以便确保安全以及能适应以后用电量的增加。住宅一般所选导线的安全载流量比负荷电流大1.5~3倍为宜。
(2)按电压损失选择导线截面积
线路的电压损失应在允许范围之内。电流在导线中流动,由于导线有电阻,在导线上会有电压损失,因此实际加在负荷上的电压要比电源供电的电压低。国家对不同用电设备的电压波动都有一定要求,如国产电冰箱电压允许的波动范围约为±15%;一般家用电器为±10%;照明灯则最好不超过±5%。
电压的高低一般由供电部门及供电线路的导线长度和截面积决定,用户无法决定。但为了防止电压降低过多,室内导线也不宜过细;一条线路上或一个插座上不宜接入过多的用电设备;电热水器、空调器、电炉等大负荷用电设备应单独敷线供电,不宜与照明等其他线路合用。
(3)按机械强度选择
导线必须保证不因一般机械损伤而折断。由于导线本身有一定的自重,再加上受到各种外力的作用,因此容易断线。为了不使导线断线,在选择导线时,必须考虑到机械强度。表3-8列出了根据机械强度选择的导线的最小截面积。
表3-8 根据机械强度选择的导线的最小截面积
应当注意:移动式电器要采用铜芯软线;接户线和沿绝缘支持件敷设的导线一般不应采用软线。
3.1.4 导线的连接方法
敷设线路时,常常会由于导线太短,或者线路分支,需要把一根导线与另一根导线连接起来,这个连接处通常称为接头。
接头常常是故障的所在。由于接头处导线的松脱或接触不良,会产生火花或造成高电阻,因而过热而烧坏接头上的绝缘胶布;胶布缠绕不良或日久脱落,会使导线的芯线裸露;在胶布缠绕处也可能发生滴落水或受潮现象。这些都容易造成短路和触电事故,有时也会引起火灾。
为此,首先应避免接头,当不可避免时,对接头要作认真处理:接头必须连接紧密,以减小接触电阻;接头的机械强度不可小于导线机械强度的80%;要求有良好的绝缘;注意防潮;避免铜和铝导线接头。因为铜、铝是两种不同的金属,在接触处因材料电阻系数不同,通电后两者间存在着电位差,容易造成氧化腐蚀。氧化膜形成后,接触电阻增大而使局部发热,天长日久便引起接触不良或接头处断裂,造成电气事故。
两导线连接时,先将接头的绝缘剥干净,根据接头不同,剥去4~8cm。
(1)导线绝缘的剖削
剖削导线的绝缘不可损伤导线的芯线,正确的方法是:对于较细的导线最好使用专用的剥线钳(但它只能剥去导线端头一小段绝缘);较粗的导线使用电工刀。但在家庭条件下,一般没有剥线钳,对于较细的导线,可用尖嘴钳或电工钳的钳刃口剥去绝缘。即一面用钳刃口轻轻剪压导线绝缘,一面转动导线,使刃口沿导线绝缘四周剪压,估计导线绝缘已有70%~90%的厚度被剪压裂时,一手拉住导线,一手将钳子往外拉,从而把导线绝缘拉出。这种方法通常适用剖削导线端头小段绝缘的情况。若要剥去较长的绝缘,也可用该方法分段剖削,但最好还是先将所需长度处的绝缘按上法压裂,然后用手捏住导线向外拉,将整段绝缘一起拉出。
对于较粗的导线,可用电工刀(或钝刃剪刀)剖削。电工刀的刀口不宜太尖,略微有圆弧,剖削时把刀略微翘起,用刀刃的圆弧抵住芯线,这样不易削伤芯线。如果要剥去较短的绝缘,可把导线放在手上剖削;如果要剥去较长的绝缘,可把导线放在大腿上剖削。剖好导线上边的绝缘后,把剩余的绝缘往下翻,在导线下边再削一刀。注意,不能垂直削割,以免损伤芯线。
对于双芯塑料护套线,其绝缘的剖削,可以用刀或剪对准两芯线的中间部位,把导线一剖为二后,把外层绝缘翻出,再按上述方法把导线绝缘剖削掉。
几种正确的剖削导线绝缘的方法如图3-1所示。
图3-1 几种正确的剖削导线绝缘的方法
有人也利用剪刀剪切导线绝缘,由于操作时很难控制受力情况,而且刀刃垂直对着导线,因此极容易割伤芯线。若一定要使用剪刀(无其他工具),则刃口宜钝,操作时应沿导线轴向(不是横向)剪去绝缘,同时要十分小心,不要剪及芯线。
(2)导线的连接
小截面积(10mm2以下)的单芯导线多采用绞接法连接。绞接时,先将导线(芯线)清洁干净,然后用电工钳绞紧,使两导体紧密接触,但同时又不能损伤导体。
导线的连接步骤如下(见图3-2)。
图3-2 导线的连接
①2根导线直线连接时先互相缠绕2~3圈,然后2个线头再各缠绕6~10圈;
②分路连接时,将支路线头顺时针方向缠绕6~8圈;
③连接时用钢丝钳钳绞,最后切去余下的芯线并修平末端,用绝缘胶布包缠。
单芯铜导线绞接如图3-3所示。
图3-3 单芯铜导线绞接
软导线与单股导线的连接法如图3-4所示。先将软导线线芯往单股导线上缠绕,再把单股导线的线芯往后弯曲,然后用尖嘴钳或电工钳压紧(注意用力要适当,过分用力会将软线芯线压断),紧接着用绝缘胶带扎紧。但为了可靠起见,应先用电烙铁焊接,再包缠绝缘胶带。
图3-4 软导线与单股导线的连接法
大截面积(10mm2以上)的多芯导线,可采用缠绕法和绑接法连接。
铝导线之间的连接,最好采用铝线套管压接(粗导线)、钎焊、电阻焊及气焊等方法。用绞接方法两导线接触面容易生成氧化膜,使接触不良,甚至造成断路或熔断。
(3)包缠绝缘胶带
包缠的具体包法是,从完整的保护层开始,自左向右,每圈压叠半幅带宽。如包两层,第2层要接在第1层的尾端,用同法按另一斜叠方向包缠。包缠时要将绝缘胶布拉紧,包缠紧密,使潮气不易透入。绝缘胶布不可放在温度高的地方,也不可触及油类。绝缘胶布如失去黏性,不可再使用。
平接头、分支接头和终端接头的绝缘层包缠方法如图3-5~图3-7所示。
图3-5 平接头的绝缘层包缠
图3-6 分支接头的绝缘层包缠
图3-7 终端接头的绝缘层包缠
导线与接线桩头连接时,可按图3-8的步骤进行。
图3-8 导线与接线桩头的连接
①对于针孔式接线桩头,只要将芯线插入针孔(对于多根细丝的软芯线,要先绞紧后插入),再旋紧螺钉即可。切不可使细铜丝外露,以免发生短路事故。
②对于螺钉式接线桩头,若是单根芯线,可弯一个比螺钉略大的圆圈,圆圈弯曲的方向与螺钉旋紧的方向一致,然后套入旋紧;若是多根细丝的软芯线,应先绞紧后再顺着螺钉旋紧的方向绕螺钉一圈,并在线头的根部绕一圈,然后旋紧螺钉,剪去余下的芯线。
在不得已的情况下采用铜和铝导线连接时,应采用下述方法处理。
①用一端镀锡的铜线作过渡接头,铝线与镀锡铜线连接。因锡、铝间的电阻系数比铜、铝间的电阻系数要小,所以产生的电位差也较小,因而电化学腐蚀有所改善。
②将适当尺寸的圆形铝管压成三角形,铝管内涂以适量的导电膏或凡士林,一端压铝线,一端压铜线,使铜、铝紧密接触,空气和水分渗透不进去,从而能防止局部电化学腐蚀。