电缆基础知识(最终版)

电缆基础知识2015.1.28主要内容认识电缆电缆分类电缆的结构和参数电缆的选型要求及载流量计算电缆敷设方式及敷设要点电缆的型号的含义一、认识电缆由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。常见电缆的外观二、电缆的分类纸绝缘电缆1）统包型2）分相铅包型3）充油电缆聚氯乙烯电缆（PVC）交联聚乙烯电缆（XLPE）（现场使用广泛）特种电缆超导电缆三、电缆的结构和参数构成电缆的三要素：导体绝缘保护层聚乙烯电缆结构聚乙烯电缆的结构聚乙烯电缆结构1、导体导体材料：铜、铝、锡、银、金等，其中最常见的导体材质是铜。铜电阻系数约为0.0184横截面积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种规格成本（一次、使用周期）使用性（内阻、载流、塑性、机械强度）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1KV以下尖端效应各种芯线类型电缆紧压原因6KV低压：节约成本中高压：均化电场（场强很大）缺点电导率电阻耗2.绝缘层从1kV到220kV的各种电力电缆中，交联聚乙烯（XLPE）是当前应用最广的一种绝缘材料。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特点：结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、不熔化、耐化学腐蚀，机械强度高。绝缘层油浸纸绝缘：怕水,需金属防水层,500kV及以上超高压充油电缆使用。聚乙烯绝缘：熔融温度低(70℃),最高工作电压达500kV聚氯乙烯绝缘橡胶绝缘3、保护层作用:保护电缆免受外界物质的侵入和防止外力损伤。组成:内衬层（或内护套）、铠装层和外护套材料:与电缆的绝缘种类、运行电压、使用环境有关.如：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。聚乙烯电缆结构四、电缆的选用电线、电缆应按低压配电系统的额定电压，电力负荷，敷设环境及与附近电气装置、设施之间能否产生有害的电磁感应等要求，选择合适的型号和截面。1.类型选择用途：电力电缆、架空绝缘电缆、控制电缆等铺设条件：塑料绝缘、钢带铠装电缆、钢丝铠装电缆、防腐电缆等安全性：不延燃电缆、阻燃电缆、无卤阻燃电缆、耐火电缆等2、电缆截面积选择及载流量计算1）导线截面的选择A、长期工作允许电流B、机械强度C、线路电压损失在允许范围内D、经济电流密度A、根据长期工作允许电流选择导线截面由于导线存在电阻，当电流通过导线电阻时会发热，如果导线发热超过一定限度时，其绝缘物会老化损坏甚至发生电火灾。根据导线敷设方式不同、环境温度不同，导线允许的载流量也不同。通常把允许通过的最大电流值称为安全载流量。B、根据机械强度选择导线截面导线安装后和运行中，要受到外力的影响。导线本身自重和不同的敷设方式使导线受到不同的张力，如果导线不能承受张力作用，会造成断线事故。在选择导线时必须考虑导线截面。C、根据电压损失选择导线截面按允许的电压损失计算绞线截面的公式为这个公式相对复杂一点，Un是线压降，△U是电压损失百分数γ是导电系数，L是长度，P是功率。将铝导线的系数带入后，会得出下边公式，如果是铜导线，那么前边的数字就是83.这就是根据电压损失计算截面积的方法。举例低压动力线因负荷电流较大，故一般按发热条件考虑截面，然后验算其电压损失和机械强度。低压照明线因对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条件选择截面，再验算发热条件和机械强度举例10KV以下通常按发热条件，而35KV以上高压线路，一般先按经济电流密度选择截面，再验算发热条件和允许电压损失。高压架空线路还应考虑机械强度。电力线路的类型允许载流量允许电压损失经济电流密度机械强度35KV及以上电源进线无调压设备的6-10KV较长线路6-10KV较短线路低压线路照明动力负荷电流的估算可以从设备的说明书、铭牌上得到额定电流、最大电流等参数。当仅知道负荷大致功率时，可用口诀“单相4.5，电机加倍，三相加半”来估算电流。功率为1KW的负荷，单相时，电流为1000/220≈4.5（A）三相时，每相的电流为1000/380/1.732≈1.5（A）当负荷为三相电机时，因启动电流大，运行时间长、功率系数低，电流每KW取为2A。载流量计算导线截流量可按以下口诀粗略估算：“10下五，100上二；25、35四、三界；70、95两倍半；穿管温度八、九折；铜线升级算；裸线加一半。”铝导线截面积≤10mm2，许用电流约5A/mm2；≥100mm2时,2A/mm2；10mm2~25mm2，4A/mm2；35mm2~70mm2时，3A/mm2；70mm2、95mm2，2.5A/mm2；如穿管敷设，应打8折；如环境温度超过35°C，应打9折，铜导线的许用电流大约与较大一线铝导线的许用电流相等，裸导线许用电流可提高50%。注：铜线的载流量是同线径铝线的1.29倍。导线截流量也可通过载流量表查询各种工具书、规范等均附有电缆载流量表五、电缆线路敷设电力电缆常用敷设方式：1）直埋式敷设2）砖砌电缆沟敷设3）隧道电缆敷设4）非开挖式电缆敷设1、直埋式敷设直埋式铺设是被广泛使用的敷设方式，投资较少。但由于安全性问题，需进行多项保护措施。1、直埋敷设方式一般用于少量、临时性或不十分重要线路的敷设。直埋电缆沟的挖设，一般深度为80cm，宽度为1根电缆40~50cm，2根电缆60cm，电缆条数增加按比例放宽。2、电缆敷设后现在上覆盖10cm细土或砂，再盖上电缆保护板，覆土后应在相关位置埋设电缆标桩。保护措施（1）机械损伤：加电缆导管；（2）化学作用：换土并隔离（加陶瓷管）；（3）地下电流：加套陶瓷管或采取屏蔽；（4）振动：用地下水泥桩固定；（5）热影响：用隔热耐腐材料隔离；（6）腐殖物质：采取换土或隔离；（7）虫鼠危害：加保护管等2、砖砌电缆沟敷设①电缆沟一般由砖砌成，沟顶部和地面齐平的地方可用钢筋混凝土盖板(或钢板)盖住，电缆可直接放在沟底或用电缆支架承托。为保持电缆沟干燥，应适当采取防止地下水流入沟内的措施，还应在沟内设置适当数量的积水坑。②电缆在沟内宜保持下面图表所列的最小允许距离。③沟的全长应装设连续的接地线，接地线两头与接地极相连。允许的最小距离名称最小允许距离两边有电缆支架时，支架间水平距（通道宽）500沟深小于600mm时为300mm一边有电缆支架时，架与壁间水平距（通道宽）450沟深小于600mm时为300mm最上层支架横撑至沟顶净距150~200最下层支架横撑至沟顶净距50~100电缆支架各层间垂直净距10kV及以下15010kV及以下200电缆间净距35优点投资相对较少占地少走向灵活且能容纳较多的电缆便于敷设便于故障电缆更换便于电缆扩容便于电缆事故查找及定点等缺点沟内空间小检修维护不便容易积水需大力要做好防火防爆措施等3、隧道电缆敷设优点：可敷设回路数多，易于巡检缺点：造价高4、非开挖方式电缆敷设电缆桥架敷设（应用广泛）配管敷设（电缆数量少、敷设距离短）六、电缆型号的含义电缆的结构，使用场合和某些特征。型号由类别、导体、绝缘、内护层、派生部分等组成，其代号用汉语拼音和阿拉伯数字组成。汉语拼音表示电缆的用途、绝缘材料、线芯数目及特征；数字表示铠装层类别和外护层类型电缆型号框图示意电缆型号的规范表示与举例ZLQ20－10，3×120表示铝芯、纸绝缘、铅包、裸钢带铠装、额定工作电压10KV、三芯、截面积为120mm2的电力电缆。ZQF2－35，3×95表示铜芯，纸绝缘，分相铅包，钢带铠装，额定电压35KV，三芯，截面积为95mm2的电力电缆。ZR－VLV29－3，3×240＋1×120表示聚氯乙烯绝缘，钢带铠装，阻燃聚氯乙烯护套，电压为3KV，三芯，截面积为240mm2、加一芯120mm2的电力电缆。YJLV22－3×120－10－300表示铝芯、交联聚乙烯绝缘、聚乙烯内护套、双层钢带铠装、聚氯乙烯外被层、三芯，截面积为120mm2、电压为10KV、长度为300m的电力电缆。1、代号含义第一位字母表示电缆类别（用途）。对于电力电缆可以省略。其它电缆类别的表示方法为:K─控制电缆;P─信号电缆;B─绝缘电线;R─绝缘软线;Y─移动式软电缆;H─内电话电缆。第二位字母表示绝缘材料（绝缘结构）:Z-纸绝缘；V一聚氧乙烯绝缘；Y一聚乙烯绝缘；YJ一交联聚氯乙烯。代号含义第三位字母表示导体（电缆线芯）材料：1一铜芯〔不标注）;l一铝芯。C一钢芯。第四位字母表示内护层类型：Q一铅包；I，一铝包；V一聚氯乙烯；Y一聚乙烯；H一橡胶护套；F一氯丁橡胶护套。第五位字母表示结构特征：D一不滴流，F一分相．［一滤尘用；CY一充油；Pes贫油干绝缘．2一直流；无特征不标注。代号含义第六位为数字，表示恺装层类型，从0一4标记共五种：0一无；1一双层细钢丝；2一双钢；3一细钢丝；4一粗钢丝。第七位为数字，表示外被层类型，从0一4标记共五种：0一无；2一无纤维外被；3一聚氯乙烯护套；4一无聚乙烯护套。阻燃电缆在代号前加ZR；耐火电缆在代号前加NH。代号含义第八位为数值，表示电缆线芯数目：1一单芯（可不表示，省略）;2一两芯；3一三芯；4一四芯；5一五芯。第九位为数值，表示电缆截面面积，单位为mm2。十位为数值，表示电缆长度，单位为m。七、电缆维护电线电缆老化故障的最直接原因是绝缘降低而被击穿。导敏绝缘降低的因素有多个方面1.外力损伤很多电缆故障都是由于机械损伤引起的。电线电缆敷设安装时不规范施工，容易造成机械损伤；在直埋电线电缆上搞土建施工也极易将运行中的电线电缆损伤等。如果损伤不严重，要几个月甚至几年才会导致损伤部位彻底击穿形成故障，有时破坏严重的可能发生短路故障，直接影响用电。2.绝缘受潮一般发生在直埋或排管里的电线电缆接头处。比如：电缆接头制作不合格和在潮湿的气候条件下做接头，会使接头进水或混入水蒸气，时间久了在电场作用下形成水树枝，水树枝发展到一定程度就会在尖端引发电树枝，并在较短时间内造成电缆绝缘击穿而造成故障。3.长期过负荷运行超负荷运行时，由于电流的热效应，负载电流通过电缆时会导致导体发热，使电缆温度升高。长期超负荷运行时，过高的温度会加速绝缘的老化，以至绝缘被击穿。尤其在炎热的夏季，电缆的温升常常导致电缆绝缘薄弱处首先被击穿4.化学腐蚀电缆直接埋在有酸碱作用的地区，往往会造成电缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀，保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀，致使保护层失效，绝缘降低，也会导致电线电缆故障5、电缆接头故障电缆接头是电缆线路中最薄弱的环节，由人员直接过失(施工不良)引发的电缆接头故障时常发生。施工人员在制作电线电缆接头过程中，如果有接头压接不紧、加热不充分等原因，都会导致电缆头绝缘降低，从而引发事故6、环境和温度电缆所处的外界环境和热源也会造成电缆温度过高、绝缘击穿，甚至起火正常检查内容电缆外观检查：外防护层检查，重点检查电缆拐弯处、进出防护管及配电柜处。电缆运行环境检查：检查电缆敷设环境有无腐蚀介质、金属尖锐物等。电缆绝缘检查：送电前检查电缆绝缘电阻。