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1、电缆附件基础知识和 注意事项 一 电缆及附件基本知识 1 电力电缆结构特性 A 油浸纸绝缘电缆与XLPE绝缘电缆结构区别 1 油浸纸绝缘统包型电缆 三芯油浸纸绝缘电力电缆结构图 1 扇形导体 2 导体屏蔽 3 油浸纸绝 4 填充物 5 统包油浸纸绝缘 6 绝缘屏蔽 7 铅 或铝 护套 8 垫层 9 钢丝铠装 10 聚氯 乙烯外护套 2 油浸纸绝缘分相铅包 铝包 型电缆 分相铅包电力电缆结构图分相铅包电力电缆结构图 1 导体 2 导体屏蔽 3 油纸绝缘层 4 绝缘屏蔽 5 铅护套 6 内垫层及填料 7 铠装层 8 外被层 3 110kVXLPE 绝缘电缆 110kVXLPE绝缘电缆结构图 B X
2、LPE绝缘电缆结构组成及作用 1 导体 n紧压型线芯作用 a 使外表面光滑 避免引起电场集中 b 防止挤塑半导电屏蔽层时半导电料进入线芯 c 可有效地防止水分顺线芯进入 n注意安装时选择合适的内孔金具及压模 注意铜芯与铝芯 电缆压模不同 n金具壁厚面积 线芯截面积Cu 1 Al 1 5 n金具板部平面面积电流密度 Al 0 32A mm2 Cu 0 44A mm2 2 导电屏蔽层 104 cm n作用 a 屏蔽层具有均匀电场和降底线芯表面场强的作用 b 提高了电缆局部放电的起始放电电压 减少局放的可能性 c 抑制树枝生长 d 热屏障作用 3 绝缘层 n作用 n绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的
3、关键结构 a 承受工作电压及各种过电压长期作用 因此其耐电强度 与长期稳定性能是保证整个电缆完成输电任务的最重要部 分 b 能耐受发热导体的热作用保持应有的耐电强度 n 作为近年来广泛使用的交联电缆的绝缘 是由单一介质 交联聚乙烯 XLPE 构成 它的主要优点是 a 优良的电气性能 耐电强度高 长期工频击穿强度20 30kV mm 冲击击穿强度40 65kV mm 介损小 工 频时tg 0 0002 0 001 介电常数小 2 3 2 5 注 空气的工频击穿强度为1 7 2 1 kV 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 c 不受落差限制 n因而 对于
4、超高压长距离输电非常有利 n但它也有明显的缺点 a 耐局部放电性能差 受杂质和气隙及水份的影响很大 在 这些缺陷处易产生局部电场集中 发生局部放电 造成不 可恢复的永久性损坏 b 热膨胀系数大 热机械应力效应严重 n 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 最重要的问题也是清洁问 题 尤其是附件所涉及绝缘界面往往是电场易变的地方 一但有杂质 气隙等 其绝缘性能会显著下降 1 绝缘材料 n交联聚乙烯与聚乙烯性能对比 性性 能能 项项 目目 聚聚 乙乙 烯烯 交交 联联 聚聚 乙乙 烯烯 体积电阻率体积电阻
5、率 cmcm 3 103 1015 15 5 105 1014 14 介质损耗角正切介质损耗角正切 0 0002 0 0002 0 0006 0 0006 相对介电常数相对介电常数 2 11 2 11 2 11 2 11 击穿强度击穿强度 kV kV mm mm 43 6 43 6 37 8 37 8 抗张强度抗张强度 Pa Pa 130 10130 10 5 5 176 10176 10 5 5 在在1010 盐酸 盐酸7070 浸浸7 7天后天后 78 1078 105 5 82 1082 10 5 5 在苯溶液在苯溶液7070 浸浸7 7天后天后 溶溶 33 1033 10 5 5 伸长
6、率伸长率 600600 526526 性性 能能 项项 目目 聚聚 乙乙 烯烯 交交 联联 聚聚 乙乙 烯烯 在在1010 盐酸 盐酸7070 浸浸7 7 天后天后 3737 8383 在苯溶液在苯溶液7070 浸浸7 7天后天后 碎碎 9494 在在5050 二甲苯中应力二甲苯中应力 开裂时间开裂时间 h h 1 1 5 5 7500 7500 耐热老化性能耐热老化性能 在在110110 以上完以上完 全熔融全熔融 在在150150 下浸下浸1414天天 机械性能基本不 机械性能基本不 变变 耐热变形性能耐热变形性能 在在110110 加加5N5N负荷负荷 完全压出 变形率 完全压出 变形率
7、 达达9595 在在120120 下加下加5N5N负负 荷变形达荷变形达3030 4040 n聚乙烯经过交联后大大地提高了聚乙烯的机械 耐热抗蠕 变以及抗环境开裂性能 n各种绝缘材料的物理性能 材料材料 名称名称 常用常用 符号符号 抗拉强度抗拉强度 kg cmkg cm 2 2 伸张度伸张度 密密 度度 g cm g cm 3 3 抗磨性抗磨性 抗切割性抗切割性 聚氯乙烯聚氯乙烯PVC PVC 1681682602601 2 1 51 2 1 5差差差差 聚乙烯聚乙烯 PE PE 98983003000 920 92差差差差 交联聚乙交联聚乙 烯烯 XLPE XLPE 21021012012
8、01 21 2适中适中适中适中 聚四氟乙聚四氟乙 烯烯 TFETFE2102101501502 152 15适中适中适中适中 氟化乙氟化乙3030 丙烯丙烯 FEPFEP2102101501502 152 15差差差差 材料名称材料名称常用符号常用符号 抗拉强度抗拉强度 kg cm kg cm 2 2 伸张度伸张度 密密 度度 g cm g cm 3 3 抗磨性抗磨性抗切割性抗切割性 ETFEETFE Tefzel Tefzel ETFE ETFE 4204201501501 71 7好好好好 氯丁 二烯 橡胶氯丁 二烯 橡胶KynarKynar497 497 3003001 761 76 好
9、好好好 硅胶硅胶SiliconeSilicone56 12656 126100 800100 8001 15 1 381 15 1 38适中适中差差 氯丁橡胶氯丁橡胶NeopreneNeoprene10 5 28010 5 28060 70060 7001 231 23好好好好 丁基橡胶丁基橡胶ButylButyl49 10549 105500 700500 7000 920 92适中适中适中适中 EPDMEPDMEPDMEPDM84 11984 1193003000 86 0 870 86 0 87适中适中适中适中 橡胶碳氧化合物橡胶碳氧化合物VitonViton1681683503501
10、4 1 951 4 1 95适中适中适中适中 聚氨酯聚氨酯UrethaneUrethane350 560350 560100 600100 6001 24 1 261 24 1 26好好好好 聚酰亚安聚酰亚安NylonNylon280 490280 490300 600300 6001 11 1好好好好 薄膜薄膜KaptonKapton126012607077071 421 42优优优优 聚酯薄膜聚酯薄膜MylarMylar9109101851851 391 39优优优优 PolvakenePolvakene140 490140 490200 300200 3001 761 76好好好好 n各
11、种绝缘材料的电性能 材料名称材料名称 常用符号常用符号 绝缘强度绝缘强度 kV cmkV cm 1 1 介电介电 常数常数 损耗损耗 系数系数 体积电阻率体积电阻率 cm cm 聚氯乙烯聚氯乙烯PVC PVC 16165 75 70 020 022 102 1014 14 聚乙烯聚乙烯PE PE 19192 32 30 0050 005101016 16 交联聚乙烯交联聚乙烯XLPE XLPE 28282 32 30 0050 005101018 18 聚四氟乙烯聚四氟乙烯TFETFE 19192 12 10 00030 0003101018 18 氟化乙氟化乙3030丙烯丙烯 FEPFEP
12、20202 12 10 0030 003101018 18 氯丁 二烯 橡胶氯丁 二烯 橡胶KynarKynar 6 6 7 77 70 020 022 102 1014 14 硅胶硅胶SiliconeSilicone23 2823 283 3 63 3 60 0030 0032 102 1015 15 氯丁橡胶氯丁橡胶NeopreneNeoprene4545 9 9 0 030 03101011 11 丁基橡胶丁基橡胶ButylButyl24242 32 30 0030 003101017 17 EPDMEPDMEPDMEPDM24242 32 30 0030 003101017 17 橡胶
13、碳氧化合物橡胶碳氧化合物VitonViton20204 24 20 140 142 102 1013 13 聚氨酯聚氨酯UrethaneUrethane18 2018 206 7 7 56 7 7 50 0550 0552 102 1011 11 聚酰亚安聚酰亚安NylonNylon15154 104 100 020 024 5 104 5 1013 13 材料名称材料名称 常用符号常用符号 绝缘强度绝缘强度 kV cmkV cm 1 1 介电介电 常数常数 损耗损耗 系数系数 体积电阻率体积电阻率 cm cm 薄膜薄膜KaptonKapton1061063 53 50 0030 003101
14、018 18 聚酯薄膜聚酯薄膜MylarMylar1021023 13 10 150 156 106 1016 16 PolvakenePolvakene74743 53 50 0280 0286 106 1013 13 导体截面导体截面 mm mm 2 2 标称绝缘层厚度标称绝缘层厚度 mm mm 24024019 019 0 30030018 518 5 40040017 517 5 50050017 017 0 63063016 516 5 80080016 016 0 1000100016 016 0 1200120016 016 0 2 绝缘层厚度 64 110kVXLPE电缆绝缘层
15、厚度 GB11017 89 3 气隙和杂质对绝缘的影响 n几个国家厂商对绝缘中气隙尺寸要求及生产水平 厂商及品种厂商及品种 气隙尺寸气隙尺寸 m m 内层内层中外层中外层 上海电缆厂干法工艺上海电缆厂干法工艺 3 3 3 3 上海电缆厂湿法工艺上海电缆厂湿法工艺 数微米数微米10 3010 30 德国德国110kV110kV电缆电缆 3 3 20 20 日本住友电工干法日本住友电工干法 5 5 日本住友电工湿法日本住友电工湿法30 5030 50 日本高电压试验专业委员会电缆高压试日本高电压试验专业委员会电缆高压试 验分委员会 验分委员会 RPSTRPST 规定 规定1111 77kV77kV
16、 电缆电缆 80 80 美国联合爱迪生照明公司交联聚乙烯电美国联合爱迪生照明公司交联聚乙烯电 缆规范缆规范 76 76 且 且 5050的在的在16 4cm316 4cm3中不超过中不超过3030个个 我国交联电缆小组拟订我国交联电缆小组拟订 电缆电缆 8020 体积电阻率 为 108 1012 cm 应控管安装在 附件中 使电场中电力线在两种不同介电常数介质的界面上 遵循一定的折射规律 应力控制片是利用其电阻率与 外施电场成非线性关系变化的特性 即当外施电场增加时 电阻率下降 n 2 参数法 应力带或应控管 如热缩附件 n应力锥主要由绝缘和半导电两部分组成 其中绝缘部 分用以增强电缆绝缘 半导电部分与电缆外半导电屏蔽结 合 以控制电场分布 界面上折射图 由此可见 两种介质的介电常数差别越大 发生折射的角度 也越大 当高介电常数的材料有一定厚度时 电力线在另一面 的位移就大 位移越大 场强越小 图 应力层中电力线位移 图 终端应力层等值电路模型 a 等值电路 b 等值参数电路 应力控制管的最小长度按经验公式确定 即 L KU0 式中 U0 相电压 kV K 泄漏比距 一般取K 1 2c
