电力电缆及附件基础知识

第一章电力电缆的基本结构1.2挤包绝缘电力电缆：交联聚乙烯绝缘电缆，聚氯乙烯、聚乙烯(PVC)绝缆。二、电缆结构组成及作用1、导体(分紧压与非紧压型)导体是提供负荷电流的通路。由于电流通过导体时因导体存在电阻而会产生热，因此要根据输送电流量选择合适的导体，其直流电阻应符合规定值，以导体是电缆工作时的高压电极，而且其表面电场强度最大，如果局部有毛刺内半导电屏蔽层是中高压电缆采用的一项改善金属电极表面电场分布的重a、承受工作电压及各种过电压长期作用，因此其耐电强度与长期稳定性能b、能耐受发热导体的热作用而保持应有的耐电强度。电缆技术的进步主要是由绝缘技术的进步所决定，从生产到运行，绝大部作为近年来广泛使用的交联聚乙烯绝缘(XLPE),它的主要优点是：a、优良的电气性能：耐电强度高(工频击穿强度20～30kV/mm,介损小 (tgδ≤0.0005),介电常数小(2.3～2.5);(注：空气的工频击穿强度为1.7—2.1kV/mm,也是局部放电起始场强)b、耐热性能好(连续工作温度90℃),因而载流量较大；因而，交联聚乙烯绝缘电缆对于超高压长距离输电非常有利。但交联聚乙烯所以，交联电缆的生产特别强调纯净，尤其是高压超高压电缆的质量更是由材料的纯净度决定的。对于交联电缆附件，除了结构设计正确合理外，最重4、绝缘屏蔽层(也称外半导电层):保证能与绝缘层紧密接触，克服了绝缘层与金属屏蔽层无法紧密接触而产生气隙的弱点，能把气隙屏蔽在工作场强之外，在附件制作中也普遍采用这a、形成工作电场的低压电极，当局部有毛刺时也会6、内护层(仅中低压电缆)7、金属铠装层(仅中低压电缆，高压电缆中即为金属屏蔽层)8、外护层起密封保护作用，针对各种环境使用条件设计有相应的护层结构，如防火、第二章电缆附件二、电缆附件的电应力控制为了分析电缆附件电场情况，通常用电力线及等位线(等电位线)来形象化的表示电场分布状况。(1)电力线与等位线直角相交(正交);(2)用电力线分析电场时，集中的部位电场强度高；(3)用等位线分析电场时，曲率半径愈小的地方场强越对终端来说：电缆畸变最严重处为外屏蔽断开处；对接头来说：除外屏蔽断开处，还有电力电缆绝缘末端切断处。为了改善电力电缆绝缘屏蔽层切断处采用应力锥缓解电场应力集中。b.参数型电应力控制法：采用高介电常数材料或非线性电阻材料缓解电场应力集中。1、几何型电应力控制方法(应力锥):几何型电应力控制方法就是改变电场集中处的几何形状，降低该处的场强。有应力锥应力锥的曲线曲率，及屏蔽套的两端口曲率半径直接影响到电场分布。2、参数型电应力控制方法：其原理是采用合适的电气参数的材料复合在电力电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上，以改变绝缘表面的电位分布，从而达到改善电场的目的。目前应力控制材料的产品已有热缩应力管、冷缩应力管、应力控制带等等，一般这些应力控制材料的介电常数e都大于20,体积电阻率为108(a)没有应力控制管(b)装有应力控制管应力控制材料的应用，要兼顾应力控制和体积电阻两项技术要求。虽然在理论上介电常数是越高越好，但是介电常数过大引起的电容电流也会产生热量，促使应力控制材料老化。同时应力控制材料作为一种高分子材料，老化后的应力控制材料的体积电阻率会发生很大的变化，体积电阻率变大，应力控制材料成了绝缘材料，起不到改善电场的作用，体积电阻率变小，应力控制材料成了导电材料，使电缆出现故障。这就是应用应力控制材料改善电场的热缩式电缆附件为什么只能用于中压电力电缆线路和热缩式电缆附件经常出现故障的原因所在，同样采用冷缩应力管和应力控制带的电缆附件也有类似问题。XLPE绝缘电缆，由于其绝缘材料的特殊性能，使这种电缆的绝缘强度很高，在一般情况下，本体主绝缘击穿的可能性很小，同时配合交联聚乙烯的电缆附件，不论是什么形式(如热缩、预制、冷缩等)都是用很好的绝缘材料制成，附件本身的绝缘不成问题，所以关键要解决电缆绝缘本体和附件之间的界尽管我们设计附件时采用了适当的裕度，保证一般电缆使用中不会出现问题，但由于电缆制造工艺的千差万变，使得同一截面的电缆绝缘外径相差非常大，例如：8.7/10kV240mm2XLPE电缆标称绝缘外径应为φ21.5mm,而电缆终端外绝缘材料主要分为两种：无机材料和有机材料；无机材料主要有瓷、玻璃等；有机材料主要有橡胶、环氧树脂、交联聚乙烯等。对材料有以下几点要■优良的电气绝缘性能；■优良的耐污秽性能；湿闪距离和泄漏距离(爬距)。这三个参数对外绝缘将产生不同的影响。对于一种附件，只有取三个参数计算■湿闪距离：淋雨状态下，因升高电压而产生放电的途径；■泄漏距离(爬电距离):从高压端到接地端之间沿绝缘表面拉伸的长度干闪距离是指上金属电极至下金属电极间的最短直线距离。例如，我国电缆运行规程规定：10kV户内电缆终端金具与地和其它相的最小距离不得小于125mm,这就是指最小干闪距离，因为在户内不存在污闪和湿闪问题。现在很将接线端子和接地线的一部分金属绝缘起来，从而延长了主绝缘，使得总长度仍然大于125mm,对于户外10kV附件，一般干闪距离应大于250mm。如图所示，终端外绝缘长度L=a+c+d或L=0.32(U干-14),式中U干为干放湿闪距离是指当雨水以45°角淋在附件上时，附件上仍存在的干区长度，如右上图所示，a+b等的组合。湿闪电压一般为干闪的70%~80%。近附件引起的闪络。如上图中所示：湿闪距离=n×b(cm)式中n为裙边数。泄漏距离又称爬电距离、污闪距离，是指附件外绝缘从上金具至下接地部位全部绝缘表面距离。这是由于污秽是均匀附取3.1cm/kV;对于户内一般取三级，即2.5cm/kV。例如，10kV户外污闪距离一般应大于31mm/kV×12kV=372mm。110kV户外污闪距离一般应大于泄漏比距=泄漏距离/额定电压(cm/kV)盐雾法固体层法等值盐(NaCL)密度I一轻Ⅲ一重IV一很重安全净距是指无论在正常最高工作电压或出现内部、外部过电压时，不致室内、室外配电装置的安全净距运行电压(KV)6室内相～相带电部位～地室外相～相带电部位～地注：表中110、220KV的安全净距是中性点直接接地系统的规定值6.2主要试验：分型式试验、抽样试验、出厂试验和交接试验等■d.冲击试验：考核耐受过电压的能力；■f.盐雾试验(潮湿试验):检验附件外绝缘耐污秽水平■h.机械性能试验：考核附件承受外力，内部热胀压力及电动力的能力1、瓷套式户外终端主要由接线柱、应力锥、应力锥罩、瓷套和尾管等零4、应力锥采用进口的橡胶材料注橡成型，并采用弹簧锥托顶紧，克服了应力锥由于材料老化带来的弹性松弛、应力锥与电缆绝缘间界面压力不够等弊结构特点：1、具有瓷套式终端的全部优点，但其外绝缘由瓷套改为复合套管。2、复合套管由一个环氧玻璃纤维管外部覆盖耐气候的绝缘硅橡胶雨裙，两端由通过阳极氧化处理的铝合金法兰封住。具有优良的机械特性，可避免发生爆炸时对周围设备的损坏，具有优良的防爆性能。3、重量轻，复合套管重量不足瓷套重量的20%,便于装卸运输，方便安装操4、硅橡胶伞裙具有优良的耐污性、抗紫外线及良好的抗老化性能。另外由于硅橡胶具有良好的憎水性，即使表面污染相当严重，也很难发生污闪。7.3110kVGIS终端(可分为插拔式和装配式两种)可以免受大气条件和污秽的影响，加上SF6气体的良好绝缘特性，所以GIS终端的外绝缘采用环氧树脂套管，其尺寸比户外终端小得多。它的内绝缘也是采用应力锥加弹簧锥托顶紧结构，且为全干式结构，不需加任何绝缘浇注剂，杜2、IEC60859标准规定了GIS终端与GIS设备的具体配合尺寸以及电缆制造厂与开关制造厂各自供货的范围。因此，按IEC60859标准设计制造的GIS终端可以安装在任何厂制造的标准型GIS设备上。但IEC60859标准中规定了两种接口高度，即分别为470型和757型，因此在GIS终端产品选型时需与GIS开3、我公司GIS终端的结构形式可分为插拔式和装配式两种，两者也就是在顶部密封处理及尾管结构上有所不同，其他主要结构一致。另外插拔式GIS终端可分为470型和757型两种，装配式仅有757型一种。1、整体预制户外终端选用优质的进口硅橡胶材料，在工厂整体成型，其内部复合了半导电硅橡胶应力锥，可靠的改善了电缆屏蔽切断处的电场分布，与瓷套式(复合套管式)户外终端相比，结构得以大大简化，产品重量只有瓷套式终端的10%。2、安装时只需将电缆处理好，将终端主体套入电缆绝缘上即可，安装极为方便，3、终端为全干式结构，不需添加任何绝缘剂，杜绝了漏油现象，且具有良好的1、保护壳体采用高强度铜材制造，壳内浇注8016高性能绝缘防水密封双组份2、产品结构紧凑合理、体积小，安装简便，运行后无渗漏，防爆性能好。3、接头最外层还可配套玻璃钢保护盒，盒内浇注8010高性能绝缘防水密封双组份胶。具有良好的防腐蚀性能，可确保接头长期在恶劣环境下安全稳定运行。8.1通用注意事项>安装前需仔细检查电缆是否受潮，特别应检查线芯是否进水；>严格控制剥切尺寸，每剥除一层不可伤及内层结构；>外半导电层断口处应平滑过渡；>绝缘层表面应无轴向划痕、无半导电颗粒，要求打磨光滑，并应进行清■安装前检查冷缩件，不允许有开裂现象，同时应避免利器和刀片划伤冷■安装前不要抽冷缩件的支撑骨架；■三芯终端三叉口包绕填充胶后，在填充胶的上半部分包一层PVC胶带，■严格按工艺尺寸进行剥切，并作好临时标记，冷缩件收缩好后应与标记■安装接头时，电缆绝缘端都不能削成锥体，压接伸长后应重新确定两绝缘之间的中心位置，以此中心为标准向一端◆a.收缩热缩附件时用火不宜太猛，以免灼伤材料，火焰沿圆周方向均匀◆b.收终端手套时应从中间往两端收缩，收终端热缩管时应从下端往上收◆c.收应力管时，应力管必须与屏蔽层搭接，应力管的上端超过屏蔽断口第三章接地处理单芯电缆的导线与金属屏蔽(或护套)的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当电缆的导线通过交流电流时，其周围产生的一部分磁力线将与金属屏蔽层铰链，使金属屏蔽层产生感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比。当电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，金属屏蔽层上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。如果金属屏蔽层两端同时接地使屏蔽线路形成闭合通路，金属屏蔽中将产生环形电流，电缆正常运行时，金属屏蔽层上的环流与导体的负荷电流基本上为同一数量级，将产电缆金属护套感应电压与其接地方式有关。三芯电缆因自身具有良好的磁屏蔽，可在线路两个终端处将金属护套直接接地。而由三根单芯电缆组成的交如果像三芯电缆一样，两端金属护套都直接接地，金属护套中感应电压将形成以大地为回路的循环电流，这就在金属护套中产生电能损耗，并影响电缆线路高压电缆线路安装运行时，按照GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》4.1.9项要求：单芯电缆线路的金属护套只有一点金属护套的安全措施时不得大于50V,采取有效措施时，不得大于100V,并对当电缆线路长度为500~700m及以下时，可采用一端通过直接接地箱接地，另一端通过接地保护箱接地。这种接地方式还可安装一条的回流线。敷设回流线时应使它与中间一相电缆的距离为0.7s(s为相邻电缆间的距离),并在线路一半处换位。回流线的作用：当电缆导体上通过接地故障电流时，回流线上的感应电压将形成以大地为回路的逆向接地电流，从而抵销了导体中通过的大部分故障电当线路长度在1000~1400m时，需采用金属屏蔽中点接地的方式。金属屏蔽A、在线路的中间位置，安装一个直通接头4、接地电缆6、直接接地箱5、接地保护箱B、在线路的中间位置，安装一个绝缘接头4、接地电缆5、直接接地箱6、接地保护箱以上两种金属屏蔽中点接地方式的比较：通过直通接头接地，可减少一台“接地监控箱”,但