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1、高压电缆线路试验标准和条件国家电力公司武汉高压研究所 二二年一月高压电缆线路试验标准和条件 1电力电缆线路概述 2电缆的技术性能 1) 通流性能(电缆的导体电阻 线芯损耗 载流量 电容 电感) 2）绝缘性能(绝缘电阻 工频耐电强度) 3) 防护性能(机械强度 密封防水性能 阻燃耐火性能) 4）护层接地方式(感应电压及计算) 3 电缆行业标准概述(电力行业电缆标委会，CSBTS，IEC，CIGRE) 4电缆性能的监测与试验技术 4.1概述（试验类型及目的） 4.2 电缆性能监测主要试验项目 1）塑料电缆（重点：交联聚乙烯绝缘电缆）的试验项目及标准要求A. 交联电缆主要性能特点 B. 交联电缆最重
2、要的性能参数C. 交联电缆产品标准技术要求的新内容与趋势2）油纸绝缘电缆的试验项目及标准要求 4.3 当前国内外开展的交联电缆线路性能新试验技术简介 附录 国家电力公司超高压电缆实验室简介1.电力电缆线路概述电力电缆线路- 1电缆本体（一般简称电缆）2 附件- 中间接头终端（户内型、户外型、可分离终端 或连接器）3 其他安装器材（桥架、穿管、防火材料等 电力电缆线路由电缆本体和附件及其他安装器材组成 l 电缆之间的接续由中间接头完成。 l 电缆与其他电器设备的连接由终端或可分离终端完成 电缆线路输电特点：高压输电导线通过固体绝缘 体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部 （架空输电线路：高压输电导线
3、通过空气绝缘体 隔离，大地为地电极。）电力电缆本体基本结构及各组成部分的作用和特点图1 电力电缆的结构l导体 提供负荷电流的通路。主要技术指标和要求： 1）导体截面和直流电阻：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 合适的导体截面，其直流电阻应符合规定值，以满足 电缆运行时的热稳定要求。2）导体结构：导体也是电缆工作时的高压电极，而且其表 面电场强度最大，如果局部有毛刺则该处的电场强度会更大。因此，设计和生产中以及使用部门在制作接头的导体连接时，要解决的主要技术问题之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺，以改善导体表面电场分布。l金属屏蔽1）形成工作电场
4、的低压电极，当局部有毛刺时也 会形成电场强度很大的情况，因此，也要力图使导体 表面尽量做到光滑圆整无毛刺。2）提供电容电流及故障电流的通路，因此也有一 定的截面要求。 l半导电屏蔽层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，同时提高绝缘表面耐电强度的重 要技术措施。 1）首先代替导体形成了光滑园整的表 面，大大改善了表面电场分布。 2）能与绝缘紧密接 触，克服了绝缘与金属无法紧密接触而产生气隙的弱 点，而把气隙屏蔽在工作场强之外。在附件制作中也 普遍采用这一技术。l绝缘将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构1）承受工作电压及各种过电压长期作用，因此其耐电 强度及长期稳定性能
5、是保证整个电缆完成输电任务的最 重要部分。2）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由绝缘技术的进步所决定。从生 产到运行，绝大部分试验测量项目都是针对监测绝缘的 各种性能为目的的。 l护层保护绝缘和整个电缆正常可靠工作的重要 保证。针对各种环境使用条件设计有相应的护层结构。主要 是机械保护（纵向、径向的外力作用），防水、防火、 防腐蚀、防生物等。可以根据需要进行各种组合。电力电缆终端及接头基本结构及作用特点电缆的电场分布特点E x=0 = U(vReqMK) 1/2 cth(vReqMK) 1/2 l = Ucth(l )其中：=(vReqMK) 1/2 ，式中：v：
6、绝缘层介电常数，M：周围媒质介电常数， Req ：等效半径= riln(ri/rc)，ri： 绝缘层半径, rc： 导体半 径，K：与周围媒质性质有关的系数。当(vReqMK) 1/2 l 1.5时, cth(vReqMK) 1/2 l 1, 即增加l对E x=0值几乎没有影响。只有增加周围媒 质介电常数M、等效半径Req 和表面电容（与周围媒质 性质有关的系数K）可以降低E x=0值。2 电缆的技术性能指标及评价1）通流性能：电缆的导体电阻 直流电阻： R R0 1+20（c20）,m（交流）有效电阻： R R1+Ys+Yp, m线芯损耗： c I 2 R , Wm 恒定负载载流量： （co
7、）Wi T1）R T2 1/2，A 电缆的电容： C 18 ln(R/rc)10-6，F/km电缆的电感： L1 210-4 ln(S/GMR)，H/km2）绝缘性能绝缘电阻： Rx （2） ln(R/rc)，/m工作电场强度： E Ur ln(R/rc)，MV/m耐电强度与时间关系（寿命曲线）：E E + Ct1/n或： E 1 n t1 E2 n t2 CON3）防护性能 机械强度 防水密封性能：径向阻水、纵向阻水； 防火阻燃性能：阻燃性能：非金属材料总体积：A类7L、燃烧40min， B类3.5L、燃烧40min， C类1.5L、燃烧20min；耐火性能：火焰温度A类：9501000 ，
8、90min；B类：750800 ，90min 防白蚁，微生物等性能4）护层接地方式(感应电压及计算)感应电压应控制在50V（有防护时为100V）。-正常运行时感应电压计算(三相等边) US 2j ln(2s/Ds)10-7，V/m-短路运行时感应电压计算-护层接地方式1）金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用。2）金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用。3）金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用。4）敷设“三七开”回流
9、线：对于金属护套一点接地的较长电缆线路，沿线路敷设一条或多条两端接地良好的金属导线，即“回流线”，可以抵消部分感应电压。回流线 “三七开” 敷设，即1.7s,0.3s,0.7s敷设时效果最好。3 电缆行业标准化工作概述1) 标准化工作机构与组织电力行业电缆标委会（秘书处：国家电力公司武汉高压研究所）CSBTS 全国电线电缆标准化技术委员会IEC 国际电工委员会CIGRE 国际大电网会议我国标准化工作的基本原则是：采用IEC 标准， 一致性程度分三种： 等同采用（idt）：结构、内容完全一致，即翻译版 等效采用（eqv）：结构允许改变、内容实质上一致 修改采用：结构允许改变、内容基本上一致，允许
10、一定程度的修改2） 电力电缆的名称和型号规格表示方法电缆的名称及型号反映了电缆的主要结构要素 导体、绝缘和护层的型式。规格主要表示额定电 压和导体芯数与截面。由此来表示该种电缆的特 点及适用场合。 （ ） 绝缘 导体 护层 额定电压 导体截面 标准代号YJ V 228.7/10 3240 表示为额定电压8.7/10kV，导体截面为240mm2 的三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯钢带铠 装电力电缆。3）电力电缆电压系列及试验电压值国际电工委员会（IEC）的表示方法为U0 / U（ Um ）U0为电缆的设计电压，一般相当于电缆所处的电力系统的相电压，但有时不完全一致。U为电缆可用于的系统额定线电
11、压。 Um为电缆可用于系统的额定最高线电压。 试验电压值 统一以 U0或 （ U0+ U ）/ 2 为基准，用n U0或 n （ U0+ U ）/ 2来表示，或直接用计算出的具体电压值来表示IEC推荐U0/U序列为：中低压： IEC60502（U=130（Um=36）GB127060.6/1；1.8/3；(3.6/3)、3.6/6；(6/6)、6/10；(8.7/10) 、8.7/15；12/15；12/20；18/30；(21/35)；（26/35)； 高压：IEC60840（U=45150（Um=170）GB11017(26/35)、26/4547；36/6069；64/110115；76
12、/132138；87/150161； 超高压：IEC62067（U=220500（Um=550）GB/Z 127/220230；160/275287；190/330345；220/380400；290/500。上述序列中，括号内电压仅为中国系统采用。4）接地方式对电缆的影响 （电缆的ABC分类及中国电网概况）IEC标准将电力系统划分为三类： A类：该系统任一相导体与地或接地导体接触，能在1min 内与系统分离； B类：该系统仅包括单相导体与地或接地导体接触，接地故障时间不超过8h，每年总累积时间不超过125h； C类：该系统为所有不属于A类及B类的系统。预期会经常处于接地故障运行的系统，选用C
13、类为宜。A U0 AU正常时 故障时B C B C中性点非有效接地系统在单相接地故障时相量原理图中性点有效接地系统一般选用U0相当于系统相电压的 电缆，如10kV系统选用6/10的电缆，35kV系统选21/35 的电缆。中性点非有效接地系统，一般选用U0比系统相电压高 一档的电缆。如10kV系统，选U0为8.7的电缆，35kV系 统选用26/35的电缆。其原因是，中性点非有效接地系 统在单相接地故障时，三相之间电压关系不变，允许电 缆继续运行一定时间，但这时电缆非故障相电压会升高 至线电压。所以为保证电缆长期可靠性（寿命）而选择 高一档电缆。电力电缆的发展过程及常用电力电缆类型1）油纸绝缘型2
14、）塑料绝缘型 3）橡皮绝缘型因此了解电缆的型号规格对于正确使用电缆、正确选用电缆附件是非常重要的。电压等级（绝缘性能）导体截面（通流性能） 护层结构（保护性能） 的正确选择是保证电缆达到预期安全可靠运行寿命所需要认真考虑的最重要内容。4 电力电缆线路性能监测与试验技术4.1 电缆试验概述（试验类型及目的）为了对电力电缆的性能质量进行监测，从研究设 计及生产，到安装以及投入运行后，都制定了相应的 检测项目。根据检测目的，可以分成如下几类试验：电缆出厂前由制造部门完成的试验分为： a.例行试验，也称为出厂试验，主要目的是检验每个 产品是否存在偶然因素造成的缺陷。全部产品电缆均 必须做，均为非破坏性
15、试验。 b.抽样试验，主要目的是验证生产过程中产品的关键 性能是否符合设计要求。一般是定期定量（一般为 10%）做，也多为破坏性的，c 型式试验，主要是为了确定电缆产品的设计是否满足 预期的使用要求。一般是一次性的做过后不再做了，而 且多为破坏性的，它是全性能的，包括电气性能，机构 物理性能及各种特定要求的性能等。 d.预鉴定试验 220kV及以上超高压电缆新增加的项目 ， 必须通过该项试验，电缆才具备商业运行资格。电缆出厂后由使用部门完成的试验分为： e.交接试验，主要目的是检查电缆及附件敷设安装的质 量，是否存在偶然缺陷。在电缆线路安装完成后做，有 时在安装过程中也做，也属于非破坏性的试验。 f.预防性试验，对运行中电缆线路定期进行检测，以监 测电缆线路性能是否发生了无法保证可靠运行的变化。 以避免突发故障造成各种损失。也属于非破坏性试验。4.2 电缆性能监测主要试验项目 一）塑料电缆（重点：交联聚乙烯绝缘电缆）的试验项目及标准要求-交联电缆主要性能特点及参数的意义-最新IEC标准对有关项目指标修改的评价-敷设后及运行中电缆线路性能监测主要试验项目 A） 交联电缆绝缘的性能特点交联电缆绝缘由单一介质交联聚乙烯（XLPE）构成它的主要优点：1 优良的电气性能：耐电强度高(长期工频击穿强度2030MV/m，
