一、前言
随着通信事业的飞速发展和改革开放的逐步深入人与人之间的交往日益增多，各地区、各部门的通信网络也在逐年增加，因此通信电缆在市场上占有主导地位，目前我国铁路通信电缆内包括三个通信网，即干线通信网、局线通信网和区段通信网、进入八十年代末期，随着光纤通信的出现，主干线长途通信网均采用光缆通信，但各局线和区段仍离不开长途对称电缆，因此铁道部设计院对通信电缆的对地电容不平衡提出了新的规定见表1。
表1 HEYFL23 7×4×0.9(低)＋6×2×0.6(信)
标准类别
项目
国家标准
GB4011－83
国家标准
ZBK13001－87
铁道部标准
TB1478－83
新铁道部标准TB/T2461－93
对地电容不平衡 e1、e2
PF/Km
大值
2588
2588
2588
800
平均值
660
660
660
330
从表1中可明显看出新铁道部标准TB/T2461－93对e1、e2提出了更高的要求，所以本文下面着重讨论对地电容不平衡 e1、e2 问题。
二、对地电容不平衡的定义
对称电缆的对地电容不平衡是指电缆的任意一个工作线对与地之间的电容不平衡，即任意一个工作线对的两根线芯对地之间的部分电容差，见图1
e1=C10-C20 e2=C30-C40
图1 星绞四线组部分电容
在理想情况下C10=C20，C30=C40则e1、e2等于“零”是佳值，但在实际生产中是不可能的，因为每根线芯在工艺上不可能制造得一致，只能做到尽量接近一致。在通信电缆中，除了回路之间的干扰以外，还可能受到外部干扰，外部干扰的能源包括电力线路、电气化铁道触线网等。这些外部干扰的电流流经接地的金属套而对通信回路产生干扰。对的干扰电流，干扰的大小决定于各线芯对地电容不平衡的程度。e值的大小对电缆的传输特性，通话的清晰程度有很大关系，因此对e值的大小有的限制。
三、减小对地电容不平衡的途径
首先让我们从物理直观的方法可以看出，要想保证二个对称线对之间的距离相等，a13=a14=a24=a23、C10=C20，C30=C40 见图1、图2，使四线组中每根绝缘线芯直径在制造过程中尽量保持一致，才能满
足上述条件。
聚乙稀
图2 星绞组
其次再让我们分析一下影响e值的主要因素：
1、导线直径尺寸的偏差
2、绝缘厚度和绝缘外径的偏差。
3、四线组的对称性是否良好。
4、四线组绞合节距匹配是否合理。
下面让我们选择其中一项绝缘偏心是如何影响e值的？
e值不但与偏心程度有关，还与四线组偏心的相对位置有关，现假设一根绝缘严重偏心，而另外几根绝缘不偏心，如图3，这种偏心状态影响e值的程度相当大，以这种情况来分析e值的变化是很具有代表性的。我们定义偏心度为K。
聚乙稀
图3 星绞组示意图
K%= 大绝缘厚度—小绝缘厚度 ×100%
大绝缘厚度
通过大量统计资料表明，e 值与偏心度K的关系近似于一条抛物线见图4
（PF/Km）
图4电缆对地电容不平衡e值与绝缘偏心度K示意图
编心度K较小时，曲线比较平缓，K大时曲线急剧上升，K的变化范围为0至10，对于直径0.9mm的对称电缆,我们把绝缘厚度偏差定为≤0.05mm,此时K≤5.7%刚好位于曲线的平缓部分。偏差过小，生产中难以掌握，偏差过大，e值将急骤增大。
四、减小对地电容不平衡的主要措施
为了使e值满足新铁标的要求，我们主要从以下几个方面进行了工艺试验：首先强化操作者质量意识和自检频率，另外采用单机配组方法，即同一台班，同一台设备生产出来的绝缘单线组合成四线组，这种方法，主要克服了多机配组过程中容易产生线径尺寸偏差较大的缺点，但是为了保证电缆中绝缘线芯的制造精度，我们主要采取了如下措施：
1、导线直径及伸长率的控制
导体生产中采用在机连续软化退火，以保证线径均匀性和柔韧性，并利用SC－IJ伸长试验仪，XJY－Za外径测量控制仪对每盘绝缘单线取样进行中间控制。
0．9mm导线直径控制范围：0.895～0.903mm
0.9mm导线伸长率控制范围：18～22%
2、绝缘外径的控制
电缆绝缘外径是采用随机的激光显示测径仪检验，并将结果反馈在控制屏上，若绝缘外径出现波动可随机调整，一般0.9mm绝缘外径控制范围在:2.55～2.65mm。
3、绝缘偏心的控制
绝缘的偏心情况由投影仪来控制，即将生产完绝缘单线取样，剪开其断面，在投仪下检验，一般绝缘偏心度控制在≤5.7%。经过上述数据的测量，记录分析之后，将测量结果比较接近一致的组合成四线组进行绞合，以保证各线组对地电容不平衡达到小值。
4、星绞节距的控制
星绞节距采用优化组合，选择佳节距匹配。
5、星绞张力的控制
星绞过程中，放线张力的控制十分重要，它是保证每个四线组均匀对称，的重要环节之一，所以要求四线组在生产过程中放线张力始终保持一致，并采用弹簧拉力秤进行放线张力测量，以保证各工作线对之间的均匀性，其次是星绞模具的承线径长度，它是保证四线组通过模具瞬间时刻的稳定性和均匀性的前提条件之一，所以我们将星绞模承线长度由原20mm改为30mm，目的就是提高四线组结构稳定性和对称性，改后模具见示意图5。
图5 星绞模示意图
通过上千盘电缆测试统计的数据说明采取上述工艺控制手段，对解决e值及改善四线组内结构均匀性和稳定性起到了非常重要的作用。
下面是7组低频对称通信电缆对e值测试统计的一组数据见表2，表3。
表2 控制前 PF/Km
盘号
001
002
003
004
005
006
007
008
eave
420
160
175
575
230
90
167
480
emax
960
500
270
850
450
105
350
830
表3 控制后 PF/Km
盘号
001
002
003
004
005
006
007
008
eave
96
86
60
40
75
30
80
10
emax
105
12
90
60
87
50
120
30
从表2，控制前可以看出eave 、emax明显有超出标准330和800PF/Km，并且散差较大，根据数据统计eave、emax超出标准约占总数的37.5%，从表3、控制后的测试数据表明采取措施，加强中间控制以后e值明显减小，并且符合新铁道部标准规定。所以说、提高通信电缆的制造精度，采取必要的检测手段来加以控制，是减小e值的有效途径。
五、 结束语
通信电缆的线对对地电容不平衡e值的大小与电缆绝缘线芯的制造工艺精度，有直接关系，严格控制电缆导体和绝缘外径的尺寸公差、采用单机配组方式、控制好四线组绞合时的放线张力、星绞节距采取优化组合、模具承线径适当增加、加强中间控制，是可以减小线对对地电容不平衡。
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长途对称通信电缆系列