电力电缆技术

1、l电缆基本常识及发展史l电缆设计与制造l电缆选型l电缆附件l电缆敷设及安装l电缆附件的安装l电缆试验标准及试验技术l电缆故障的测寻l电缆运行与维护l电缆技术管理l 电缆的定义：（ 构成电缆的三要素）l1）导体 l2）绝缘 l3）外护层l铜电阻系数为0.0184，比重8.9l铝电阻系数为0.031，比重2.703(铜的30%) (66kV及以上不用铝芯)l我国规定的线芯截面（mm2）规格:2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、240、300、400、500、630、800、1000等20种规格l线芯数量与形状：单芯、两芯、三芯、四芯、五芯等五种，并根据线芯的数

2、量，将导线压成圆形、半圆形、扇形等形状；小截面实芯（即独股），大截面多股绞合 1.油浸纸绝缘：怕水,需金属防水层,除500kV及以上超高 压充油电缆外，基本被交联电缆所取代2.橡胶绝缘：乙丙橡胶电缆最高使用电压已达150kV。3.聚氯乙烯绝缘：介损大，含氯，运行温度低，一般只 用于6kV及以下电压等级，将被淘汰。4.聚乙烯绝缘:熔融温度低(70),最高工作电压达500kV5.交联聚乙烯:通过化学或物理方法将聚乙烯分子链间 相互交联。最高运行温度可达90，短路时导电线芯 允许的最高温度可达250。极大地提高了电缆的安 全载流量和短路容量。其最高工作电压达500kV。 从1 kV到220 kV的各

3、种电力电缆中，交联聚乙烯是当前应用最广的一种绝缘材料，几乎完全取代了纸绝缘。l作用: 保护电缆免受外界物质的侵入和防止外力损伤。l组成: 内衬层（或内护套）、铠装层和外被层l材料: 与电缆的绝缘种类、运行电压、使用环境有关. 如：纸绝缘电缆须有密封的金属护套，而中低压的 橡塑电缆就不需要；埋在地下的电缆需要铠装，敷设在海底的电缆需要钢丝铠装，而敷设在隧道、排管、电缆沟内的电缆又可以不要铠装；外被层（或外护套）是用来保护铠装层或内护套的，一般采用聚氯乙烯或聚乙烯，在需要防火的场所也可做成阻燃型。 l1 、纸绝缘电缆（1880年） 1）统包型 2）分相铅包型 3）充油电缆l 2、 聚氯乙烯电缆（P

4、VC）（1957年）l 3、 交联聚乙烯电缆（XLPE）（1960年）l 4、 特种电缆l 5 超导电缆（2000年）l在每相导电线芯上包缠称为相绝缘纸的油浸纸绝缘带，在各相线芯绞合成缆的同时，在各相线芯之间的空隙填以纸绳，外面再包缠称为统包纸的油浸纸绝缘带，l在统包纸外挤压上铅包作防水密封l根据安装场地的需要在其外部再加上不同的保护层l在15kV及以下电压等级 。l每相有一个接地的铅包，电力线完全垂直于绝缘纸l在20kV及35kV采用l致命的缺陷气隙 注：电压再高时用充油电缆特点：在导电线芯中有一油管，利用单独的带有一定压力的油箱向电缆充油并保持一定的压力。可消除纸绝缘中的气隙，提高工作电场

5、强度。最高工作电压已发展到1100kV。l 交联电缆 油纸电缆l介电常数 20 2.3 3.4l介质损耗tg20 0.0005 0.003l体积电阻 .cm 1015 1013l最高运行温度 90 65l允许高差 无 有l安装工艺 简单复杂l制造工艺 简单复杂l金属防水层中低压无全有l中性点的接地方式l1） 直接接地l2） 小电阻接地l3） 消弧线圈接地l4） 不接地l结论： 电缆额定电压（UO/U）的选 定是由系统的不同接地方式 决定的。 电压（U/U0 （kV） 厚度（mm） l0.6/1 0.73.0 （大截面厚）l1.8/3 2.03.0l3.6/6；6/6 2.53.2；3.4l6/

6、10；8.7/10 3.4 ； 4.5 l21/35；26/35 9.3 ； 10.5l48/66 14（） l64/110 16.518 .6 （大截面薄）l127/220 24 .3l（ 注意：U0与试验电压的选择） 定义 ： 除电缆本体以外所有电缆安装用的材料。如终端头、中间接头、电缆安装用的金具、电缆卡子、绝缘材料等。本处仅指电缆终端头和中间接头。 终端头和中间接头： 电缆线路两端与其它电气设备相连接的电缆附件称为终端头，用于户外的称户外终端头，用于户内的称户内终端头；两根电缆相连接的电缆附件称中间接头。 1导体连接好：（1）接触电阻要小且稳定。应能承受故障电流的冲击。 接触电阻应不大

7、于同长度、同截面、同材料导体的电阻的1.2倍。（2） 有足够的机械强度。应能承受一定的拉力。（3） 耐腐蚀，满足使用环境的要求。（4） 价格低廉、便于现场安装。2绝缘性能高：（1）耐压强度高、介质损耗低、化学性能稳定。用于户外时还应能耐受紫外线照射和大气污染。（2）有合理的改善电场分布的措施和与电缆绝缘相匹配的绝缘余度。应力锥或应力控制管等被用来改善该处的电场分布。3密封性能可靠： （进水是电缆附件发生故障的主要原因之一）4适应使用环境：诸如恶劣气候条件、耐受紫外线照射及各种污染、水下长期浸泡、机械拉力或压力等等。5结构简单，便于现场安装1 绕包型：手工与机械绕制2浇注型 ：一般仅用于10kV

8、及以下电压等级的中间接头3 热收缩型：简单、安装方便、价格低廉、适应性强，广泛用于中、低压等级。4预制型：特点是集终端头的内外绝缘、密封和改善电场分布的应力锥于一体，安装工艺简单，绝缘性能好，安装质量易于控制但价格为热缩型附件的3-6倍。5冷收缩型（也称常温收缩型与预制型电缆附件完全相同，原料也是有三元乙丙橡胶和硅橡胶两种。 l1 例行试验（出厂试验）l2 抽样试验l3 型式试验l4 交接试验l5 预防性试验l注释：上述第一、二项由制造厂完成； 第三项由制造厂委托权威试验机 构完成； 第四、五项由使用单位或受使用单 位委托的试验机构完成。l对任一种新型电缆，制造厂在投入批量生产之前，为了检验其

9、性能所进行的试验。l对同一种类型电缆，型式试验无须重复。l证明制造厂所生产的电缆符合基本技术条件l及时发现有制造缺陷的电缆。l所有出厂电缆均应进行l证明制造厂所生产的电缆符合技术条件l对部分出厂电缆进行，每批按一定比例抽取l检查电缆及附件的安装质量，并据此决定电缆能否投入运行。l对运行电缆定期进行l发现运行电缆中尚未引发事故或会影响其正常使寿命的隐患lIEC 60840 AMD 2(1993) 额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)的挤压绝缘电力电缆的试验 第2号修订 （高电压等级电缆参照使用）lIEC 60502-1 （1kV3kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆

10、及其附件 lIEC 60502-2 （6kV30kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆及其附件 l相关制造标准lGB50150-91 lDL/T596-1996 (原电力部部颁标准)l (华北电力集团公司颁布)(2002)l (天津市电力公司颁布)(2001)l相关制造标准l绝阻l直流耐压l电缆容性电流很大l绝缘 电压(kV) 截面(mm*2) 电容(uf/km) 电流Ic(A/km)lXLPE 8.7/10 240 0.34 0.61lXLPE 26/35 240 0.18 1.14l绝缘纸 8.7/10 240 0.58 1.05l绝缘纸 26/35 185 0.27 1.7l结论：现场难以进行

11、电缆的工频耐压试验 1）安全措施（注意另一端的安全） 2）注意杂散泄露电流的屏蔽 3）注意与历史数据的比对 4）电缆本体温度对泄露电流的数值影响很大（季节差、试验前电缆负荷状况、 电缆埋设环境等）l导体直流电阻测定l交流耐压试验l局部放电试验l外护层耐压试验（对护层绝缘有要求的电缆）l五阻值测量： （主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻）（后四项仅对10kV35kV 等级电缆）l主绝缘耐压试验 （0.1Hz、1300Hz变频谐振）l交叉互联系统l相位检查l外护层耐压试验(66kV及以上）l主绝缘电阻值、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻的测量 (注：发现外护套绝缘电阻、

12、内衬层绝缘电阻有问题时，进行铜屏蔽电阻和导体电阻的测量）l交叉互联系统（66kV及以上）l主绝缘耐压试验 （ 0.1Hz、1300Hz变频谐振）l注意: l1. 0.6/1kV电缆使用1kV 兆欧表l2. 0.6/1kV以上电缆使用2.5kV 或5kV兆欧表l因直流耐压试验而在XLPE 电缆主绝缘中产生的积累效应会缩短电缆的使用寿命 （空间电荷效应）l直流耐压试验不能有效的发现危及XLPE 电缆安全运行的缺陷 （阻性分布与容性分布）l结论:变频谐振耐压试验方法最为适宜 (CIGRE 1997)l1）直流耐压试验（2003年7月1日后停用）l2）VLF 0.1Hz （国外用于30kV及以下） a. 余弦方波电压法; b. 正弦方波电压法 （余弦方波电压法比正弦方波电压法更有效）l3） 变频谐振耐压试验（1Hz300Hz） (耐压时间的选定)l4） 振荡波耐压试验 a.初始电压震荡幅值4Uo; b.冲击次数520次(间隔为2秒)l注：目前各类标准尚处于摸索阶段，有待于进一步完善。注：1.工作电流仅为谐振前的1/201/50 2.谐振点接近工频时最为有效 3.结合局放测量更为理想l五阻值测量： 主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻l 故障性质的判断l故障测寻方法l1