当代电工室内电气配线与布线
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2.3 导线的选择与连接

2.3.1 导线的选择

1.导线截面积的选择

正确地选择线缆的导体截面积,是保证安全、可靠、节约的最重要措施之一,导体截面积也是选择线缆的最重要指标。

线缆的安全载流量,主要取决于导体的材料和截面积,导体材料确定之后,截面积就是第一位应考虑的问题。线缆中导体的电导率越高、截面积越大,其安全载流量就越大,截面积还与线缆的绝缘材质、敷设方式、环境温度等有关。500V单芯聚氯乙烯塑料线明装与穿塑料管暗装时长期连续负载的允许载流量见表2-2。

2-2 500V单芯聚氯乙烯塑料线明装与穿塑料管暗装时长期连续负载的允许载流量 (单位:A)

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注:1.选用的导线型号有BV、BLV;

2.导线线芯最高允许的工作温度为+65℃;

3.周围环境温度为+25℃。

在实际配线施工中,常用的塑料绝缘及护套电线是在塑料外层再加一层聚氯乙烯护套构成的,如果里面采用的是铜芯,型号则为BVV,是室内装修配线最常用的导线。

一般铜芯线的安全载流量为5~8A/mm2,如截面积为2.5mm2BVV铜芯线安全载流量的推荐值为2.5×8A/mm2=20A,截面积为4mm2BVV铜芯线安全载流量的推荐值为4×8A/mm2=32A。考虑到导线在长期使用过程中要经受各种不确定因素的影响,一般按照以下经验公式估算铜芯线截面积。

铜芯线截面积(mm2)≈I/4

例如,某家用单相电能表的额定电流最大值为40A,则选择铜芯线截面积为

I/4≈40/4mm2=10mm2

即选择截面积为10mm2的铜芯线。

按照国家的有关规定,家装电路应使用铜芯线,而且应尽量使用较大截面积的铜芯线。一般来说,在电能表前的铜芯线截面积应选择10mm2以上,家庭内的一般照明及插座铜芯线截面积使用2.5mm2,单独照明的铜芯线截面积可使用1.5mm2,而空调器等大功率家用电器的铜芯线截面积至少应选择4mm2

常见家用电器的用电负荷见表2-3,因家用电器的品牌、型号规格不同,表中的数据仅供读者在选择导线截面积时参考。

另外在选择室内导线时,还应考虑以下几点:

2-3 常见家用电器的用电负荷

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(1)要有足够的机械强度和柔软性。室内配线用的导线必须有足够的机械强度和柔软性。机械强度太小,不能承受人的拉力,易断。采用暗装方式安装时,线缆要穿过固定在墙内的管道中,若机械强度不足,穿线过程中就可能造成芯线折断。临时性插座引入线,因为经常拔插移动,重点应考虑电线电缆的柔软性,一般宜选用多股铜芯线。

(2)绝缘性能好。导线的绝缘性能,是保证安全用电的重要指标。常用导线的绝缘外皮有两种:橡皮和塑料。橡皮绝缘导线多用于交流额定电压在250V以下、长期工作温度不超过+60℃的场合。塑料绝缘导线可用于交流额定电压在500V以下或直流电压在1000V以下、长期工作温度不超过+65℃的场合。

(3)导电性能强。铜线的电导率较高,铝线次之,在电阻相同的情况下,铝芯线截面积是铜芯线的1.68倍,铜芯线的机械强度较铝芯线高;铝芯线价格较廉,不易焊接。

2.导线颜色的选择

在室内配线中,导线颜色的选择容易被忽视。有人把不符合颜色规定的用剩的导线用在室内配线中,例如用原作为相线的红色导线用作接地线等,这是不允许的。

规定导线颜色的目的,除了在安装施工时便于识别外,还为今后维护时提供方便,减少误判而引起的事故。

有关的国家标准已明确规定:三相相线:A(或L1)黄色、B(或L2)绿色、C(或L3)红色;中性线(N)为淡黄色;保护线(PE)为绿/黄双色。

如果室内配线为三相供电,那么开关箱引出的相线必须与进线同色。

三相插座的三根相线用同一种颜色线,这也是不允许的。因为碰到插座断相时,难以判断是断的哪一相。在三相供电系统中,单相插座的相线同样应与电源进线颜色相同。

固定式三相设备的电源线,其色标要求和电源一致。有些室内配线在电源未接通前,设备的电源线已接好,当试运转时,再发现相序不对时,设备端的相线已无法进行调整,于是就在电源端调整,造成相线颜色和配电线路相线颜色不一致,此时只能采取包色带的消极办法了。

为了避免上述情况的出现,应在电源接通后先临时接通设备,在相序正确后先切断设备的电源线,再接好线,并正式接通设备。携带式三相设备的电源线允许和配电线路的色标不一致。在室内配线时,三相插座的相序必须按设计要求施工,如果设计未提出要求,则同一室内配线中相序应一致。

如果室内配线是单相供电,为便于判断故障,建议住户开关箱的分路出线采用不同相色的导线,即用黄、绿、红三种颜色的相线,当某灯发生相线故障时,根据导线颜色就知道是哪一分路的故障。

单联照明开关的进出线应用同色相线,无须区分进线还是出线。多联照明开关的进出线为便于区分,可用两种颜色的相线,即进线用一种,出线用另一种。例如三联开关,一根进线是红色时,三根出线用绿色。另外,把不同相色的线压接在一起是不允许的。

2.3.2 导线的连接

在电气配线工作中,常常需要把一根导线与另一根导线连接起来。导线的连接是电工基本操作技能之一。导线连接的质量关系着线路和设备运行的可靠性和安全性。

导线连接过程大致可分为三个步骤,即导线绝缘层的剥削,导线线头的连接和导线连接处绝缘层的恢复。

导线与导线的连接处一般被称为接头,导线接头的技术要求是:导线接触紧密,不得增加电阻;接头处的绝缘强度,不应低于导线原有的绝缘强度;接头处的机械强度,不应小于导线原有的机械强度的80%。

1.导线绝缘层的剥削

绝缘导线塑料绝缘层的剥削通常采用电工刀、钢丝钳或剥线钳来进行,对于规格较大(截面积在4mm2以上)的塑料线或双芯护套线,可用电工刀来剥削绝缘层,具体操作步骤如下:

(1)确定需要剖削的位置。

(2)斜握电工刀,在确定好的剖削线头处,以45°角倾斜切入塑料层。剖削用力需要控制,不能剖削塑料绝缘层里面的铜芯线。

(3)将电工刀向线端推削,只削去上部塑料绝缘层,同样注意控制用力,不可切入线芯。

(4)将余下的塑料绝缘层向后翻,切掉塑料层露出铜芯线。

(5)用电工刀将线头处塑料绝缘层切齐。

用电工刀来剖削双芯护套线绝缘层的操作方法可参看第1章中的1.1.4节。

钢丝钳或剥线钳常用于剖削截面积在4mm2以下电线的绝缘层,用钢丝钳剖削的方法是:在需要剖削的线头根部,用钢丝钳的钳口适当用力(以不损伤芯线为度)钳住绝缘层;然后左手拉紧导线,右手握住钢丝钳头部用力向外勒去塑料绝缘层,如图2-3所示。

剥线钳是专门用来剥线的工具,使用剥线钳剖削绝缘层是最为方便的。操作方法是把导线放入相应的刃口中(刃口比导线直径稍大),然后用手将钳柄一握,导线的绝缘层即被割断自动弹出,如图2-4所示。剥线钳使用方法在第1章中也有介绍。

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图2-3 用钢丝钳剖削导线绝缘层的方法示意图

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图2-4 用剥线钳剖削导线绝缘层的方法示意图

2.铜芯线直接连接

(1)同截面积导线的一字形直接连接,如图2-5所示。连接时,先把两线端×形相交,互相绞合2~3圈,然后扳直两线端,将两线端分别在另一线上紧密地缠绕5~6圈。将多余的线头剪去,要使端部紧贴导线,并去掉切口毛刺。

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图2-5 同截面积导线的一字形连接示意图

(2)不同截面积导线的一字形直接连接,如图2-6所示。连接时按图2-6a~d的顺序操作即可。

(3)软线与单股导线的连接,如图2-7所示。将软线的线芯在单股导线上缠绕7~8圈,再把单股导线的线芯向后弯曲压实。

(4)对于较大截面积(6mm2及以上)的单芯直线连接采用单芯直线缠绕,方法是将两线相互并合,加辅助线后,如图2-8a所示。用绑线在并合部位中间向两端缠卷(即公卷),长度为导线直径的10倍,然后将两线芯端头折回,在此向外再单卷五回与辅助线捻绞两回,如图2-8b所示。

(5)多芯铜线缠绕绑绞直线连接。方法是先剥去导线两端绝缘层,然后把多芯线打开,把中心线切短,将导线逐根拉直,并用细砂纸清除氧化膜,再把两头多线芯顺序交叉插进去成为一体,加辅助线一根(1.5mm2的裸铜线)做绑线,在导线连接线中部,用绑线中间开始向两端分别缠卷,其长度为导线直径10倍,余线与其中一根连接线芯捻绞两回,余线剪断,如图2-9所示。

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图2-6 不同截面积导线的一字形直接连接示意图

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图2-7 软线与单股导线的连接示意图

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图2-8 单芯导线缠绕绑绞连接示意图

3.铜芯线分支连接

(1)单芯导线的分支连接,如图2-10所示。连接时,要把支线芯线线头与干线芯线十字相交,使支线芯线根部留出约3~5mm。较小截面积芯线按图2-10a所示方法先环绕成结状,再把支线线头抽紧扳直,紧密地并缠6~8圈,然后剪去多余芯线,去掉切口毛刺。较大截面积芯线绕成结状后不易平服,可在绞接处先用手将支线在干线上粗绕1~2圈,再用钢丝钳紧密绕5圈,如图2-10b所示,将余线割掉;或直接用钢丝钳密绕5圈,然后剪去多余芯线。

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图2-9 多芯铜线缠绕绑绞直线连接示意图

(2)多股导线与单股导线的连接,如图2-11所示。先在多股导线的一端,用螺钉旋具将多股导线分成两组,如图2-11a所示;然后将单股导线插入多股导线芯,但不要插到底,应距绝缘切口留有5mm的距离,以便于包扎绝缘。如图2-11b所示;再后将单股导线按顺时针方向紧密缠绕10圈,绕后切断余线,镊平切口毛刺,如图2-11c所示。

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图2-10 导线的分支连接绞接接法示意图

(3)对于较大截面积(6mm2及以上)的单芯线分支连接。单芯线T形分线缠绕是将分支导线折成90°紧靠干线,其公卷长度为导线直径10倍,再卷5圈,如图2-12所示。

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图2-11 多股导线与单股导线的连接示意图

(4)对多芯铜线分支接法也可采用缠绕绑绞连接。多芯铜导线分线缠绕线方法是将分线折成90°靠紧干线,在绑线端部相应长度处弯成半圆形,将绑线短端弯成与半圆形成90°,与分接线靠紧,用长端缠卷,长度达到导线结合处直径5倍时,将绑线两端部捻绞2回,剪掉余线,如图2-13所示。

4.绝缘层的恢复

(1)绝缘胶带法

1)直线连接后的绝缘包扎。在距绝缘切口两根带宽处起,先用自粘性橡胶带绕包缠至另一端。以密封防水,如图2-14a所示;包缠绝缘带时,绝缘带应与导线成45°~55°的倾斜角度,每圈应重叠1/2带宽缠绕,如图2-14b所示;再用黑胶布从自粘胶带的尾部,按另一斜叠方向包缠一层,也是要每圈重叠1/2的带宽;若导线两端高度不同,最外一层绝缘带应由下向上包缠。

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图2-12 大截面积单芯导线缠绕绑绞分支连接示意图

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图2-13 多芯铜导线缠绑接法分线连接示意图

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图2-14 直线连接后的绝缘包扎示意图

2)导线分支连接后的绝缘包扎。在主线距绝缘切口两根带宽处开始起头,先用自粘性橡胶带绕包。便于密封防止进水,如图2-15a所示;包扎到分支线处时,用一只手指顶住左边接头的直角处,使胶带贴紧弯角处的导线,并使胶带尽量向右倾斜缠绕,如图2-15b所示;当缠绕右侧时,用手顶住右边接头直角处,胶带向左缠与下边的胶带成×状,然后向右开始在支线上缠绕。方法类同直线并应重叠1/2带宽,如图2-15c所示;在支线上包缠好绝缘,回到主干线接头处,贴紧接头直角处再向导线右侧包扎绝缘,如图2-15d所示;包至主线的另一端后,再用黑胶布按上述的方法包缠黑胶布即可。

(2)带接线帽法

线帽有多种规格,适合多股软线接线头使用(实际情况硬线上也在用)。即将线头裸露部分的长度控制在1.5cm,套上线帽后用老虎钳在线帽内铜圈位置钳压即可。

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图2-15 导线分支连接后的绝缘包扎示意图

(3)穿热缩管法

可备用ϕ2.5mm~ϕ8mm之间各种规格的热缩管,用它替代电工绝缘胶带,比用绝缘胶带的接头密封、绝缘,外观干净、整洁,非常适合家庭应用。如上面导线焊接后就可用热缩管作多层绝缘,即在接线前就将大于裸线段4cm合适规格的热缩管各端穿上,接线后先移套上裸线段,用家用热吹风机(或打火机)热缩,冷却后再将另一段穿覆上去热缩。若是接线头,头部热缩后可用尖嘴钳钳压封口。

2.3.3 导线线头与接线柱的直接连接

电器设备接线柱有针孔式、螺钉式(平压式)、瓦形式3种。

1.导线线头与针孔式接线柱的连接

针孔式接线柱通常用黄铜制成矩形方块,端面有导线承接孔,顶面有压紧导线的螺钉。当导线端头芯线插入承接孔后,再拧紧压紧螺钉,就实现了两者之间的电气连接,即依靠位于针孔顶部的压紧螺钉压住线头来完成连接的。电流容量较小的接线柱有1个压紧螺钉,电流容量较大的接线柱有两个压紧螺钉。

单股芯线线头与针孔式接线柱的连接如图2-16所示。通常情况下,芯线直径都小于针孔直径,可直接插入承接孔。当芯线直径小于承接孔直径的2倍时,可把线头的芯线折成双根(单股线端直接插入孔内,芯线会被挤在一边)并列状后,并以水平状插入承接孔,以能使并列面来承受压紧螺钉的顶压。因此,芯线线头的所需长度应是两倍孔深。如图2-16a所示。

芯线端头必须插到孔的底部。绝缘层剥去太少,部分绝缘层被插入孔内,接触面积被占据;绝缘层剥去太多,孔外芯线裸露太长,影响安全用电。

凡有两个压紧螺钉的,应先拧紧近孔口的一个,再拧紧近孔底的一个。若先拧紧近孔底的一个,万一孔底较浅,芯线端头处于压紧螺钉端头球部,这样当螺钉拧紧时就容易把线端挤出,造成空压。

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图2-16 单股芯线线头与针孔式接线柱的连接示意图

多股芯线线头与针孔式接线柱的连接必须把多股芯线按原拧紧方向进一步绞紧。由于多股芯线的载流量较大,针孔上往往有两个压紧螺钉,连接时应先拧紧靠近端部的一个螺钉,再拧紧另外一个螺钉。当芯线直径与针孔大小相匹配时,把芯线绞紧后插入针孔;针孔过大时,可用一根单股线在已绞紧的芯线线头上紧密排绕1层,如图2-16b所示;针孔过小时,可把多股芯线剪掉几根,7股线剪去中间1根,19股芯线剪去中间1~7根,然后绞紧进行连接。

直导线与针孔螺钉的连接方法如图2-17所示。先按针孔深度的两倍长度,并再加约5~6mm的芯线根部富余度,剥离导线连接点的绝缘层;然后在剥去绝缘层的芯线中间折成双根并列状态,并在两线根部反向折成90°转角;再把双根并列的芯线端头插入针孔,并拧紧螺钉。

2.导线线头与平压式接线柱的连接

单股导线线头与平压式接线柱的连接,通常利用圆头螺钉的平面进行压接,且中间多数不加平垫圈,如灯座、灯开关和插座等都采用这种结构,其连接方法如图2-18所示。

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图2-17 直导线与针孔螺钉的连接方法示意图

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图2-18 单股导线线头与平压式接线柱的连接示意图

在照明干线或一般容量的电力线路中,截面积不大于16mm2的7股绝缘硬线,可采用将压接圈套入接线柱螺栓的方法进行连接。但7股线压接圈的制作必须正规,切不可把7股芯线直接缠绕在螺栓上。

3.导线线头与瓦形(或桥形)接线柱的连接

为防止线头脱落,在连接时把线芯按图2-19a所示方法处理;若有两个线头时,应按图2-19b所示方法处理。

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图2-19 导线线头与瓦形接线柱的连接示意图

4.导线压接接线端子法

导线与大容量的电气设备接线端子的连接不宜采用直接压接,需经过先压“线端子”作为过渡,然后将线端子的一端压在电气设备的接线端子处。这时需选用与导线截面积相同的接线端子,清除接线端子内和线头表面的氧化层,导线插入接线端子内,绝缘层与接线端子之间应留有5mm裸线,以便恢复绝缘,然后用压接钳进行压接,压接时应使用同截面积的压模。压接后的形状如图2-20所示。压接次序如图a、b所示。

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图2-20 导线压接线端子法