电气工程测试6电力电缆

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1、电力电缆基本知识,引入： 一、基础知识 二、电缆工基本技能 三|、电缆试验和故障测寻 四、电缆敷设 五、电缆终端和接头 六、电缆线路运行和检修 七、电缆工程管理和新技术应用,第一章 基础知识 第一节 电力电缆的应用 一、电力电缆的应用和制造,2030年代 低压橡胶电缆,51年56年 油浸纸绝缘电缆,60中70年代初 高压充油电缆,60末70年代初635kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆,90年代以后,交联聚乙烯绝缘电力电缆,二、电缆的特点 电力电缆供电的特点是：电力电缆敷设在地下、室内、沟道、隧道、井内，不需用杆塔架设，整齐美观，占地少，不会对市容、厂容造成影响。电缆供电受自然环境的影响小。电缆供电

2、传输性能稳定，可靠性高，人不易接触，即使发生故障，也不易造成对人身的伤害，供电安全性高。电力电缆的电容大，可提高供电系统的功率因数。,电缆线路的优点和缺点 （1）优点：占地少；整齐美观；受气候条件和周围环境的影 响小；传输性能稳定，故障少，供电可靠性高；维工作量少。 （2）缺点：电缆线路的投资大总投资时同容量架空线路的57倍；线路不易变动；寻测故障点难，检修费用大；电缆不易分支；电缆终端的制作工艺要求复杂。,电缆在电网中的作用： 1、电力线路密集的发电厂和变电站； 2、城市的繁华市区和主要街道； 3、供电可靠性和安全运行要求较高、重要线路和重要用户； 4、负荷密度较高的住宅区和架空线不宜通过的

3、街道和地区； 5、改善电力系统的功率因数，降低供电成本。,第二节 电缆结构和种类 一、电缆结构 （一）导体：导体是电缆中具有传导电流特定功能的部件 1、电缆导体材料及其性能 （1）铜和铝,（2）电缆导体有圆形、扇形、腰圆形和中空形,（3）绞合导体经过挤压成为挤压的导体,挤压前,挤压后,2、电缆导体电阻计算 （1）直流电阻 （2）交流电阻 Ra= Rd （1YsYp）,Rd=,20,A,1a（20）k1k2k3k4106,（二） 绝缘层 具有耐受电网电压的特定功能，主要有三种 1、油纸绝缘（PILC）,2、挤包绝缘（XLPE） （1）交联聚乙烯绝缘,2、挤包绝缘 （2）交联聚氯乙烯绝缘PVC （

4、3）聚乙烯 PE,2、挤包绝缘 （3）乙丙橡胶EPR 3、压力电缆绝缘,（三）护套 1、电缆护套的作用和结构 作用：a、保护绝缘层不受水分及其他物质进入； b、承受安装及运输时的正常机械外力； C、使电缆不受机械损伤和各种环境运输影响； d、确保电缆绝缘的电器性能长期稳定。 结构：取决于电缆的电压等级、绝缘材料和使用环境,金属护套：具有完全不透水性 非金属（橡胶）护套：有一定透水性 组合（综合）护套：透水性比塑料护套低,2、电缆护套,按材料分,3、外护套的作用和结构 作用：包裹在电缆护套外面，保护电缆免受机械损伤和 腐蚀的保护层。 结构: 金属护套分为 内衬层 铠装层 外被层,（四）、屏蔽层

5、1、屏蔽层的作用和结构 作用: 电阻率较低且较薄的半导电层，改善电缆绝缘内电力线 分布的一项措施； 结构：分为导体屏蔽（内屏蔽）和绝缘屏蔽（外屏蔽）。,2、交联聚乙烯电缆（XLPE）屏蔽层结构特点 （1） 采用挤包半导体屏蔽层； （2）绝缘屏蔽层有可剥离屏蔽和粘结屏蔽两种； （3）绝缘屏蔽外有金属屏蔽层。,二、电力电缆种类 （一）按电压等级分类： 额定电压的表示 U0/U（UM） U0 额定工频电压（导体对地电压） UM额定线电压（为使用设备的系统最高电压的最大值 ） U为导体与导体之间电压 低压电缆：适用于固定敷设在交流50Hz，额定电压1kv及以下 的输配电线路上作输送电能用。 使用特性：

6、电缆导体的最高额定温度为90。 短路时（最长持续时间不超过5秒）电缆导体的最高温 度不超过250。 中压电缆： 635kV（一般指及以下）：聚氯乙烯绝缘电缆，聚乙烯绝缘电缆，交联聚乙烯绝缘电缆等。,高压 45150kV（一般为及以上）：聚乙烯电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等。 超高压 220501kV 特高压电缆：1000kV及以上。 电力电缆线路是传输和分配电能的一种特殊电力线路，它可以直接埋在地下及敷设在电缆沟、电缆隧道中，也可以敷设在水中或海底。与架空线路相比，虽然具有投资多、敷设麻烦、维修困难、难于发现和排除故障等缺点，但它具有防潮、防腐、放损伤、运行可靠、不占地面、不妨碍观瞻等优点，所以应

7、用广泛。特别是在有腐蚀性气体和易燃、易爆的场所及不宜架设架空线路的场所（如城市中），只能敷设电缆线路。,（二）按绝缘和结构不同分类： 1、纸绝缘电缆：主绝缘用经过处理的纸浸透电缆油制成，具有绝缘性能好、耐热能力强、承受电压高、使用寿命长等优点。应用于35KV及以下的输配电线路。 （1）带绝缘电缆：又称为统包型电缆、非径向型电缆。 优点:结构紧凑，节约原材料，价格低； 缺点：绝缘内部电场分布不均匀，其应用历史最长。它安全可靠，使用寿命长，价格低廉。主要缺点是敷设受落差限制。 。,非径向型电缆 电场分布,（2）分相铅套和分相屏蔽型电缆：主要应用于2035kV，又称为径向型电缆。 电场分布,径向型电

8、缆,2、挤包绝缘电缆：以橡胶或塑料为绝缘，经挤出成型，也称橡塑电缆。 包括聚氯乙烯电缆（PVC） 、聚乙烯电缆（PE） 、交联聚乙烯电缆（XLPE）、乙丙橡胶电缆（EPR）等。,橡胶电缆（EPR）,乙丙橡胶的优良电绝缘性、耐候性和耐腐蚀性，在许多电气部件中采用了此类橡胶。例如用乙丙橡胶生产电缆，尤其是海底电缆用EPDM或EPDM/PP代替了PVC/NBR制作电缆的绝缘层，电缆的绝缘性能和使用寿命有了大幅度提高。在变压器绝缘垫、电子绝缘护套方面也大量采用了乙丙橡胶制作。乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性，电性能优于或接近聚乙烯和交联聚乙烯。,塑料电缆结构简单制造加工方便，重量轻，敷设安装方便

9、不受敷设落差限制 ，交联聚乙烯是利用化学和物理方法，改变聚乙烯分子的结构。具有结构简单、外径小、质量小、耐热性能好、芯线允许工作温度高、载流量大、可制成较高电压等级、机械性能好。适用于1110KV的输配电线路。主绝缘是橡皮，性质柔软、弯曲方便；缺点耐压强度不高、遇油变质、绝缘易老化、易受机械损伤等。用于6KV及以下的输配电线路。多用于厂矿车间的动力干线和移动式装置。,3、压力电缆：在电缆中充以能够流动，具有一定压力的电缆油或气体的电缆。 单芯自容式充油电缆 压力电缆 钢管电缆 充气电缆,（三）按电缆特殊用途分类 1、输送大容量电能的电缆 （1）管道充气电缆：以压缩的SF6气体为绝缘的电缆。 （

10、2）高温超导电缆：利用超低温下出现失阻现象的某些金属及 合金作为导体。 2、防火电缆：具有防火性能，包括阻燃电缆和防火电缆。,3、光纤复合电力电缆：将光纤组合在电力电缆的结构层中，其具有电力传输和光纤通讯两种功能的电缆。,第三节 电缆型号和选用 一、电缆型号 编制方法：字母及数字组合 字母表示电缆的产品系列、导体、绝缘、护套、特征及派生 代号；数字表示电缆外绝缘。 电缆额定电压、芯数、标称截面和标准号。 电缆型号的组成形式：,（1）电缆的产品系列代号,（2）电缆的导体代号 T 铜导体 L 铝导体 （3）绝缘层代号 绝缘层代号与产品系列代号相同时，可以省略；自容式充油纸绝缘电缆的绝缘层代号“Z”

11、不可省略。 （4）护套代号,（5）特征代号：电缆产品的某一结构特征 如F（ F en）表示分相铅包、Z（Zhi）表示直流电缆 （6）外护层代号 原则：内衬层结构基本相同不予表示；一般外衬层按铠装层和外被层结构顺序，以两个阿拉伯数字表示，每一个数字表示所采用的主要材料；充油电缆外护层按加强层、铠装层和外被层的顺序以三个阿拉伯数字表示，每一个数字表示所采用的主要材料。,（7）派生代号：表示电缆产品具有某种特性 如纵向阻水结构以Z(Zong)表示 2、常用电缆型号及其使用范围 （1）黏性浸渍纸绝缘电缆型号及其使用范围,脚标22代表钢带铠装绝缘聚氯乙烯护套 脚标42代表粗钢丝铠装绝缘聚氯乙烯护套,（2

12、）交联聚乙烯电缆型号及其使用范围,脚标23代表钢带铠装缘聚氯烯护套 脚标32代表细钢丝铠装缘聚氯乙烯护套 脚标33代表细钢丝装缘聚氯烯护套,（3）自容式充油电缆型号及其使用范围,（3）聚氯乙烯电缆型号及其使用范围,二、电缆的选用 电力电缆线路在设计、安装、运行选用电缆时，应考虑电缆的使用条件、绝缘水平、电缆类型、导体截面等4个方面因素。 1、使用条件 （IEC国际电工委员会） （1）电缆额定电压U0/U（UM）应符合以下要求： U0为导体对地电压，U为导体与导体之间电压，Um为使用设备的系统最高电压的最大值。其中，U0按系统接地故障持续时间分为三类：A类是单相接地故障时间每一次一般不大于1分钟

13、的 系统，B类是单相接地故障允许最长不超过8小时，每年累计不超过125小时的系统；C类是不属于A类和B类系统，接地故障时间更长的系统，或对电缆绝缘性能要求较高的场所。 例如10kV系统，如中性点经消弧线圈接地的应采用8.7/10kV电缆（或8.7/12），如中性点经小电阻接地的可采用6/10kV电缆（或6/12）。,、电压U0和UM，应分别等于或大于电缆所在系统的额定电压和最高工作电压。,（2）电缆输送容量 应满足系统需求的长期允许载流量，线路较长时，同时考虑电缆的线路压降。 （3）电缆敷设条件 电缆应适应各种不同的敷设方式、排列方式、金属护套接地方式以及周围媒质温度等。 2、电缆的绝缘水平

14、电缆每一导体与屏蔽或金属护套之间的雷电冲击耐受电压峰值，即基本绝缘水平BIL,应符合下表规定： 电缆雷电冲击耐受电压,3、电缆类型 （1）交联聚乙烯电缆和油纸绝缘电缆绝缘性能比 交联聚乙烯电缆和油纸电缆比较具有的优点 易安装，因为它允许最小弯曲半径小、且重量轻； 不受线路落差限制； 热性能好，允许工作温度高、传输容量大； 电缆附件简单，均为干式结构； 运行维护简单，无漏油问题； 价格较低、成本较低； 可靠性高、故障率低； 制造工序少、工艺简单，经济效益显著。,（2）电缆的一般选用,620kV电缆 配电线路,交联聚乙烯 （XLPE）电缆,1kV及以下电缆 配电线路,1、交联聚乙烯（XLPE）电缆

15、； 2、聚氯乙烯电缆（PVC）电缆,35kV及以下电缆 配电线路水下敷设,乙丙橡胶 （EPR）电缆,4、导体截面 其导体截面选择应同时满足电缆线路输送容量和系统最大短路热稳定要求，电力电缆一般选用铜导体。,城市低压电网一般采用四芯电缆，中性线一般应为导体截面的3060 。,中性线,相线,第二章、电缆的预防性试验电力设备预防性试验规程 电缆线路经过运行后，由于过负荷、过电压、绝缘老化或外力损伤等原因会使电缆线路产生缺陷，这些隐患直接威胁供电的可靠性。为了检查电缆线路的运行状态，及时发现、消除电缆线路的隐患，确保供电，必须进行电缆试验。对投入运行后的电缆线路所作的定期试验，称为预防性试验。预防性试验可以提前发现电力电缆的某些缺陷，它是