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各型號(hào)電纜報(bào)價(jià)材料核算匯總-電線(xiàn)電纜材料定額計(jì)算

安徽京儀股份有限公司

引言

本文系統(tǒng)地歸納整理了圓形電線(xiàn)電纜材料定額的計(jì)算方法及相關(guān)參數(shù)，電線(xiàn)電纜是料重工輕的產(chǎn)品，其材料用量對(duì)成本有很大影響。依據(jù)電線(xiàn)電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行材料定額（凈重）計(jì)算，是工藝控制和成本控制的要求，也是電線(xiàn)電纜產(chǎn)品報(bào)價(jià)的基礎(chǔ)。

電線(xiàn)電纜的定額計(jì)算，在王春江主編的《電線(xiàn)電纜手冊(cè)》（第1冊(cè)）中的“電線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)計(jì)算”一章中已作了闡述，但由于缺乏詳細(xì)說(shuō)明及相關(guān)參數(shù)，很多讀者在理解和應(yīng)用中感到困難。本文試圖對(duì)電線(xiàn)電纜定額計(jì)算方法進(jìn)行歸納整理和詳細(xì)闡述，并舉例說(shuō)明計(jì)算過(guò)程，希望對(duì)讀者有所幫助。

1 電線(xiàn)電纜基本結(jié)構(gòu)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電線(xiàn)電纜是用以傳輸電（磁）能、信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線(xiàn)材產(chǎn)品，主要有裸電線(xiàn)、繞組線(xiàn)、電力電纜、通信電纜和光纜、電氣裝備用電線(xiàn)電纜五大類(lèi)，大類(lèi)下面又分為很多小類(lèi)。雖然種類(lèi)眾多，但基本結(jié)構(gòu)是相同的，都由導(dǎo)體、絕緣和護(hù)套三部分組成，如下圖：

圖1 電線(xiàn)電纜截面基本結(jié)構(gòu)

 各種電線(xiàn)電纜，根據(jù)不同的用途，在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充、刪減或變化，就形成了適用于不同環(huán)境和場(chǎng)合的特定結(jié)構(gòu)。作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要產(chǎn)品，國(guó)家和行業(yè)制訂了許多關(guān)于電線(xiàn)電纜的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1），以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。電線(xiàn)電纜的材料定額計(jì)算也必須依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。

表1 電線(xiàn)電纜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（常用）

標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)	標(biāo)準(zhǔn)號(hào)	名    稱(chēng)
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)	GB/T 12706-2008	額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件
	GB/T 9330-2008	塑料絕緣控制電纜
	GB/T 12527-2008	額定電壓1kV及以下架空絕緣電纜
	GB/T 14049-2008	額定電壓10kV架空絕緣電纜
	GB/T 5023-2008	額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜
	JB 8734-1998	額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線(xiàn)和軟線(xiàn)
	GB/T 1179-2008	圓線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)
材料標(biāo)準(zhǔn)	GB/T 3952-2008	電工用銅線(xiàn)坯
	GB/T 3953-2009	電工圓銅線(xiàn)
	GB/T 3954-2008	電工圓鋁桿
	GB/T 3955-2009	電工圓鋁線(xiàn)
	GB/T 17048-2009	架空絞線(xiàn)用硬鋁線(xiàn)
	GB/T 3428-2002	架空絞線(xiàn)用鍍鋅鋼線(xiàn)
	GB/T 8815-2008	電線(xiàn)電纜用軟聚氯乙烯塑料
	JB/T 10437-2004	電線(xiàn)電纜用可交聯(lián)聚乙烯絕緣料
	JB/T 10738-2007	額定電壓35kV及以下擠包絕緣電力用半導(dǎo)電屏蔽料
	GB/T 11091-2005	電纜用銅帶
	YB/T 024-2008	鎧裝電纜用鋼帶
基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)	GB/T 3956-2008	電纜的導(dǎo)體
	GB/T 19666-2005	阻燃和耐火電線(xiàn)電纜通則

各廠(chǎng)家在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上編制了自己的工藝文件，電線(xiàn)電纜材料定額的計(jì)算需要從工藝文件中獲取相關(guān)參數(shù)。

2 計(jì)算常用公式

2.1 導(dǎo)體單位長(zhǎng)度重量

    導(dǎo)體單位長(zhǎng)度重量的計(jì)算公式如下：

      ①

式中： ——導(dǎo)體單位長(zhǎng)度重量，kg/km；——單線(xiàn)直徑，mm；——單線(xiàn)根數(shù)；

——導(dǎo)體密度，g/cm3；——導(dǎo)體單線(xiàn)平均絞入系數(shù)；——絕緣線(xiàn)芯根數(shù)；

——絕緣線(xiàn)芯絞入系數(shù)；——緊壓系數(shù)。

說(shuō)明：

（1）導(dǎo)體的單線(xiàn)根數(shù)和單線(xiàn)直徑：GB/T 3956-2008《電纜的導(dǎo)體》中規(guī)定了各種導(dǎo)體和截面的較少單線(xiàn)根數(shù)或較大單線(xiàn)直徑，各生產(chǎn)廠(chǎng)需根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行搭配，以使導(dǎo)體達(dá)到合格的電阻。比較普遍的搭配如表2：

表2 電線(xiàn)電纜導(dǎo)體單線(xiàn)直徑和單線(xiàn)根數(shù)

標(biāo)稱(chēng)截面mm2	非緊壓圓形導(dǎo)體		緊壓圓形導(dǎo)體
	根數(shù)	直徑mm	根數(shù)	直徑mm
1.5	1	1.38
2.5	1	1.78
4	1	2.25
6	1	2.76
10	7	1.35	7	1.38
16	7	1.70	7	1.75
25	7	2.14	7	2.20
35	7	2.52	7	2.57
50	19	1.78	7	3.03
70	19	2.14	19	2.20
95	19	2.52	19	2.57
120	37	2.03	19	2.90
150	37	2.25	30	2.57
185	37	2.52	36	2.57
240	61	2.25	36	2.93
300	61	2.52	60	2.57
400	61	2.85	60	2.96
500			59	3.32
630			59	3.73
注：[1] 6mm2及以下為首先種導(dǎo)體，不需緊壓。 [2] 500 mm2及以上應(yīng)采用緊壓導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

 

（2）導(dǎo)體密度：電線(xiàn)電纜的導(dǎo)體通常只有銅、鋁兩種。鋼絲只作為加強(qiáng)芯，不承擔(dān)電流。此處將電線(xiàn)電纜常用材料的密度作歸納，如表3：

表3 電線(xiàn)電纜常用材料密度

材料名稱(chēng)	密  度g/cm3
銅（含銅絲、銅帶）	8.89
鋁（含鋁絲、鋁帶、鋁合金）	2.703
鋼（含鋼絲、鋼帶）	7.78
聚氯乙烯料	1.4
材料名稱(chēng)	密  度g/cm3
交聯(lián)聚乙烯料	0.922
半導(dǎo)電屏蔽料	1.10
PP繩填充料	0.75
無(wú)紡布包帶	0.52

 

（3）絞入系數(shù)：絞入系數(shù)的定義見(jiàn)《電線(xiàn)電纜手冊(cè)》（第1冊(cè)）中“電線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)計(jì)算”一章。它的意義，通俗點(diǎn)講，因?yàn)閷?dǎo)體單絲或絕緣線(xiàn)芯成纜絞合時(shí)是彎曲絞入的，所以一定長(zhǎng)度的單根絞入后就會(huì)變短。要達(dá)到所需的長(zhǎng)度，就必須增加單根線(xiàn)的長(zhǎng)度，那么單位長(zhǎng)度內(nèi)材料用量就相應(yīng)增加，因此在計(jì)算時(shí)就要乘以絞入系數(shù)。絞入系數(shù)通?？梢栽?.008～1.025之間取值，也可根據(jù)絞合節(jié)徑比進(jìn)行測(cè)算。

圓線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)的絞入系數(shù)可參考GB/T 1179-2008標(biāo)準(zhǔn)中的表4。

（4）緊壓系數(shù)：對(duì)于緊壓導(dǎo)體，由于緊壓后導(dǎo)體截面變小，單位長(zhǎng)度內(nèi)的材料用量相應(yīng)變小，因此要乘以緊壓系數(shù)。緊壓系數(shù)可在0.90～0.97之間取值，緊壓技術(shù)越成熟，緊壓系數(shù)越小，從而就能在節(jié)約材料的同時(shí)保證導(dǎo)體結(jié)構(gòu)緊湊。

（5）公式較后計(jì)算出的數(shù)值的單位是kg/km。對(duì)此很多初學(xué)者難以理解。其實(shí)，圓形結(jié)構(gòu)電線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)計(jì)算基本都以“圓”為原型，擴(kuò)展到線(xiàn)材，我們就可以看做“圓柱”，從圓柱體的重量計(jì)算公式我們可以推得電線(xiàn)電纜導(dǎo)體單線(xiàn)的重量計(jì)算公式為：截面積×單線(xiàn)長(zhǎng)度×密度。我們?nèi)?000米進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)公式的約分化簡(jiǎn)后，較后計(jì)算出的單位就是kg/km。

2.2 圓形護(hù)層單位長(zhǎng)度重量

護(hù)層主要包括實(shí)體護(hù)層（如絕緣、護(hù)套、半導(dǎo)電屏蔽層）、繞包護(hù)層（如銅帶屏蔽、鋼帶鎧裝）和編織護(hù)層（如銅絲編織層）等，其定額計(jì)算公式如下：

（1）實(shí)體護(hù)層：

      ②

（2）繞包護(hù)層：

      ③

（3）編織護(hù)層：

      ④

②～④式中：——護(hù)層單位長(zhǎng)度重量，kg/km；——護(hù)層前外徑，mm；

——護(hù)層厚度，mm；——護(hù)層密度，g/cm3；——護(hù)層線(xiàn)芯根數(shù)；

——護(hù)層線(xiàn)芯絞入系數(shù)；——繞包層數(shù)；——搭蓋率或間隙率；

——編織絲直徑，mm；——編織層單向覆蓋率；——編織交叉系數(shù)。

 

除以上幾種護(hù)層外，還有一種鋼絲鎧裝護(hù)層（如YJV32的鎧裝層），其結(jié)構(gòu)形式與導(dǎo)體的外層排列相同，因此其單位長(zhǎng)度重量計(jì)算公式如下：

    ⑤

                          其中：

式中：——鎧裝鋼絲單位長(zhǎng)度重量，kg/km；——鋼絲直徑，mm；

——鋼絲根數(shù)（計(jì)算值向下取整）；——鋼絲密度，g/cm3；

——鋼絲絞入系數(shù)；——護(hù)層前外徑，mm。

      

說(shuō)明：

（1）護(hù)層的計(jì)算也以“圓”為原型。如圖1所示，護(hù)層材料的截面呈圓環(huán)形狀，我們就按照“空心圓柱”重量的計(jì)算原理，經(jīng)過(guò)公式推導(dǎo)和化簡(jiǎn)，即可得出護(hù)層重量的計(jì)算公式。

（2）護(hù)層厚度值取相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)稱(chēng)厚度。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

（3）護(hù)層密度：見(jiàn)表3。

（4）絞入系數(shù)：意義同2.1第（3）條。

（5）繞包層數(shù)和搭蓋率（間隙率）：鎧裝層一般繞包2層，間隙率約30%，公式③中使用1+k；包帶和金屬屏蔽層搭蓋率約15%，公式③中使用1-k，層數(shù)見(jiàn)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（6）編織護(hù)層：編織絲直徑和單向覆蓋率在相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定（見(jiàn)表1），編織交叉系數(shù)一般取1.02。

 

 

2.3 圓形成纜填充料單位長(zhǎng)度重量

   ⑥

式中：  ——填充料單位長(zhǎng)度重量，kg/km；——成纜外徑，mm；

——絕緣線(xiàn)芯外徑，mm；——絕緣線(xiàn)芯根數(shù)；——填充料密度，g/cm3；

——填充系數(shù)；——絕緣線(xiàn)芯絞入系數(shù)。

說(shuō)明：

（1）公式中的成纜外徑指絕緣線(xiàn)芯絞合后的外接圓直徑。

（2）填充系數(shù)：一般取0.90。

2.4 圓形外徑計(jì)算

上述的材料重量計(jì)算中需要用到電線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)尺寸，結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算公式如下：

（1）導(dǎo)體外徑：

      ⑦

（2）護(hù)層外徑：

      ⑧

（3）成纜外徑：

     等芯成纜：      ⑨-1

 三大一小芯：      ⑨-2

三大二小芯：      ⑨-3

四大一小芯：      ⑨-4

⑦～⑨式中：——導(dǎo)體外徑，mm；——外徑比；——導(dǎo)體單線(xiàn)直徑，mm；

               ——護(hù)層線(xiàn)芯外徑，mm；——護(hù)層前外徑，mm；——護(hù)層層數(shù)；

                ——護(hù)層厚度，mm；——成纜外徑，mm；——大芯外徑，mm；

                ——小芯外徑，mm。

說(shuō)明：外徑比指絞合外徑與絞合前單線(xiàn)外徑之比，它與單線(xiàn)根數(shù)和絞合形式有關(guān)。一定數(shù)量的單線(xiàn)按照一定的形式排列，其外徑比是一定的。按正規(guī)絞合（中心1根，第二層6根，向外每層依次多6根的排列形式）排列的外徑比如表4所示：

表4 正規(guī)絞合的外徑比

單線(xiàn)根數(shù)	外徑比	單線(xiàn)根數(shù)	外徑比
2	2	24	6
3	2.154	25	6.154
4	2.414	26	6.154
5	2.7	27	6.154
6	3	28	6.414
7	3	29	6.414
8	3.3	30	6.414
9	3.7	31	6.7
10	4	32	6.7
11	4.154	33	6.7
12	4.154	34	7
13	4.414	35	7
14	4.414	36	7
15	4.7	37	7
16	4.7	44	8
17	5	48	8.154
18	5	52	8.414
19	5	59	9
20	5.154	60	9
21	5.3	61	9
22	5.7	91	11
23	6	127	13

 

緊壓圓形導(dǎo)體的外徑不適用外徑比進(jìn)行計(jì)算，在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們總結(jié)了圓形導(dǎo)體緊壓后的外徑，見(jiàn)表5：

表5 各國(guó)圓形緊壓導(dǎo)體外徑

標(biāo)稱(chēng)截面mm2	緊壓外徑mm
	瑞典	荷蘭	法國(guó)	中國(guó)
10				3.8
16				4.8
25	6.0	5.9	5.9	6.0
35	7.0	6.9	7.0	7.0
50	8.3	8.1	8.2	8.3
70	10.0	9.7	9.9	10.0
95	11.6	11.4	11.5	11.6
120	13.0	12.8	13.0	13.0
150	14.6	14.2	14.5	14.6
185	16.2	16.0	16.1	16.2
240	18.4	18.3	18.6	18.4
標(biāo)稱(chēng)截面mm2	緊壓外徑mm
	瑞典	荷蘭	法國(guó)	中國(guó)
300	20.6	20.4	20.6	20.6
400	23.8	23.2	23.8	23.8
500	26.6	26.2	26.6	26.6
630	30.0	29.8		30.0

3 計(jì)算示例

以YJV22-0.6/1kV-3×50為例，說(shuō)明電線(xiàn)電纜材料定額計(jì)算的基本過(guò)程。

3.1 截面示意圖

圖2  YJV22-0.6/1kV-3×50橫截面示意圖

                           （以六邊形表示緊壓導(dǎo)體的單絲）

3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)

表6  YJV22-0.6/1kV-3×50的結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)	材料	項(xiàng)目	參數(shù)
導(dǎo)體	銅	單線(xiàn)根數(shù)	7
		單線(xiàn)直徑(mm)	3.03
		導(dǎo)體緊壓外徑(mm)	8.3
絕緣	交聯(lián)聚乙烯	厚度(mm)	1.0
		絕緣外徑(mm)	10.3
		成纜外徑(mm)	22.2
包帶	無(wú)紡布	包帶厚度(mm)	0.2
		層數(shù)	4
		搭蓋率	15%
		外徑(mm)	23.8
鎧裝	鋼帶	鎧裝帶厚度(mm)	0.2
		層數(shù)	2
		間隙率	30%
		外徑(mm)	24.6
護(hù)套	聚氯乙烯	厚度(mm)	1.9

3.3 計(jì)算過(guò)程

（1）導(dǎo)體

利用公式①：

（2）絕緣

利用公式②：

（3）填充

利用公式⑥：

（4）包帶

利用公式③：

（5）鎧裝

也是利用公式③：

（6）護(hù)套

利用公式②：

 

3.4 材料定額整理

表7  YJV22-0.6/1kV-3×50的材料定額（凈重）

材料名稱(chēng)	材料定額（kg/km）
銅	1318.0
交聯(lián)聚乙烯	81.5
填充料	93.2
無(wú)紡布	35.4
鋼帶	182.0
聚氯乙烯	237.3
總重	1947.0

 

3.5 計(jì)算方法小結(jié)

由上述計(jì)算過(guò)程可以看出，要計(jì)算某種型號(hào)規(guī)格的電線(xiàn)電纜的材料定額，首先應(yīng)搞清楚該電纜的結(jié)構(gòu)及材料組成。不同用途的電線(xiàn)電纜，其結(jié)構(gòu)和材料組成是不同的，可以從產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工藝文件中獲取這些信息。其次要整理出各結(jié)構(gòu)和材料的相關(guān)參數(shù)，然后選用適合的公式分別計(jì)算各材料定額，較后進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并計(jì)算出總重。

各材料定額和總重是電線(xiàn)電纜的重要參數(shù)，在實(shí)際中，它是工藝控制、成本控制和貨物流轉(zhuǎn)的重要參考，也是產(chǎn)品報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

但是，電線(xiàn)電纜的型號(hào)規(guī)格極其繁多，如果按以上過(guò)程逐一計(jì)算，工作量會(huì)相當(dāng)之大。我們可以借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行電線(xiàn)電纜材料定額的批量計(jì)算。

 

4 材料定額的電算化

Microsoft office Excel可以用于電線(xiàn)電纜材料定額的批量計(jì)算。以YJV22-0.6/1kV三芯電纜的計(jì)算為例，計(jì)算框架示例如圖3：

 

圖3 材料定額電算化的基本框架示例

由于計(jì)算中需要用到電線(xiàn)電纜的芯數(shù)、導(dǎo)體單線(xiàn)根數(shù)、包帶和鎧裝的層數(shù)等參數(shù)，所以較好把這些參數(shù)單獨(dú)作為一列，以便計(jì)算。材料定額的計(jì)算需要以結(jié)構(gòu)尺寸為基礎(chǔ)，因此導(dǎo)體外徑、絕緣外徑、成纜外徑等參數(shù)的計(jì)算要緊跟推進(jìn)。

建立計(jì)算框架以后，再把材料定額的計(jì)算公式轉(zhuǎn)化為Excel的計(jì)算公式，即可依次計(jì)算出電線(xiàn)電纜的材料定額。   

5 結(jié)語(yǔ)

    本文系統(tǒng)地歸納整理了圓形電線(xiàn)電纜材料定額的計(jì)算方法及相關(guān)參數(shù)，另外，電線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)還有扇形、瓦形、長(zhǎng)方形等結(jié)構(gòu)，由于它們是不規(guī)則的幾何體，其結(jié)構(gòu)計(jì)算較圓形更加復(fù)雜，這需要我們進(jìn)一步研究。

收 集、歸納、整理了電線(xiàn)電纜材料定額計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、常用公式和具體參數(shù)，并對(duì)參數(shù)的意義作了詳細(xì)闡述，接著以一種型號(hào)規(guī)格的電纜為例說(shuō)明材料定額計(jì)算的基 本過(guò)程，讓讀者對(duì)電線(xiàn)電纜材料定額計(jì)算有一個(gè)系統(tǒng)化的了解和掌握。較后簡(jiǎn)述運(yùn)用Excel軟件實(shí)現(xiàn)材料定額批量計(jì)算的方法。

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