高压电气设备预防性试验(电缆)

1高压电气设备预防性试验(电缆)2第五章电缆及其附件第一节电缆的种类、结构和特点第二节高压电缆的绝缘特性第三节电缆线路的输送容量第四节电缆终端和中间接头第五节电缆的绝绝试验第六节电缆的故障探测3电缆的种类、结构和特点1.电力电缆的种类(1)按绝缘材料分有：油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡皮绝缘、和交联聚乙烯等。此外还有正在发展的低温油浸电缆和超导电缆。(2)按电压分为：高压电缆和低压电缆。(3)接使用环境分有：直埋、穿管、河底、矿井、船用、空气中、高海拔、潮热区、大高差。(4)按线芯数分有：单芯、双芯、三芯和四芯。(5)按结构特征分有：统包型、分相型等。如图目前,6KV及以下主要使用橡皮绝缘电缆,10KV及以上均使用交联聚乙烯电缆。4电缆的种类、结构和特点2、电力电缆的基本结构由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。(1)线芯：铜、铝。电缆的截面采用规范化的方式进行定型生产。芯线按数目分单芯、双芯、三芯和四芯；按截面形状分为圆形、半圆形、和扇形。根据电缆不同品种与规格,线芯可以制成实体,也可以制成绞合线芯,绞合线芯由单线和成型单线绞合而成。(2)绝缘层：包在导线外面起绝缘作用。绝缘层材料要求选用耐压强度高、介质损耗低、耐电晕性能好、化学性能稳定、耐低温、耐热性能好、机械加工性能好、使用寿命长、价格便宜的材料。可分为纸绝缘、橡皮绝缘、塑料绝缘三种。5电缆的种类、结构和特点(3)屏蔽层：屏蔽层的作用：1.防止由电晕形成的损环；2.限制介质场进入电缆或导体绝缘内侧；3.给出对称的场强，平滑电压强度；4.减少感应电压；5.增加对人的安全性。6KV及以上的电缆一般都有导电屏蔽层和绝缘屏蔽层。导电屏蔽层的作用是消除导体表面的不光滑(多股导线绞合产生的尖端)所引起导体表面电场强度的增加，使绝缘层和电缆导体有较好的接触。同样为了使绝缘层和金属护套有较好接触，一般在绝缘层外表面均包有外屏蔽层。油纸电缆的导体屏蔽材料一般用金属化纸带或半导电纸带。绝缘屏蔽层一般采用半导体电纸带。塑料、橡皮绝缘电缆的导体或绝缘屏蔽材料分别为半导电塑料和半导电橡皮。对无金属护套的塑料、橡胶电缆，在绝缘屏蔽外还包有屏蔽铜带或铜丝。6电缆的种类、结构和特点(4)保护层：保护电缆免受外界杂质和水分的侵入以及防止外力直接损坏电缆护套――起保护绝缘层的作用。可分为铅包、铝包、铜包、不锈钢包和综合护套等。外护层――一般起承受机械外力或拉力的作用，以免电缆受损。主要有钢带和钢丝两种2、常用电缆种类及适用范围(1)不滴漏油浸纸带绝缘型电缆：统包型电缆,使用于10KV及以下电压等级结构如图1所示。(2)不滴漏油浸纸带绝缘分相型电缆：使用于20～35KV电压等级,个别使用在66KV电压等级上,结构如图2所示。7电缆的种类、结构和特点3、电力电缆的型号(1)型号：由几个大写的拼音字母和数字组成，字母表示电缆的类别、导体材料、绝缘种类、内护套材料的特征，用数字表示铠装层类型和外层类型。字母含义见表电缆型号中各字母的含义类别导体绝缘内护套特征电力电缆（省略）K控制电缆P信号电缆B绝缘电线R绝缘软线Y移动式软线H市内电话电缆T---铜线（省略）L---铝线Z---纸绝缘X天然橡胶X---橡胶（X）E乙丙橡皮V---PVC聚氯乙烯Y----PE聚乙烯YJ---XLPE交联聚乙烯Q---铅包L---铝包H橡套（H）F非燃性橡胶V---PVC聚氯乙烯护套Y---PE聚乙烯护套D--不滴油F--分相金属套P---屏蔽CY---充油外护套代号含义第1个数字第2个数字代号铠装层加强层外被层或外护套0无联锁钢带无1双钢带纤维绕包2双钢带细圆钢丝聚氯乙烯护套3细圆钢丝细圆钢丝聚乙烯护套4粗圆钢丝粗圆钢丝8电缆的种类、结构和特点型号中拼音部分和数字部分排列组成方式为：類别――绝缘――导体――密封层（内护层）――其它结构特点――外护层（数字。第1位铠装、第2位外皮层）――芯数――截面积――电压――长度例：ZLQ22－3－120－10－500铝芯油纸绝缘铅包钢带聚氯乙烯护套电缆，3芯120mm2，10KV，长度500m的电力电缆。例：YJLV22-3×150-10-400铝芯交联聚乙烯绝缘、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套,3芯，截面150mm2，电压10KV，长度400m的电力电缆。选择电缆的选用，除了按电气特性由计算而作出选择外，适用场所的选择非常重要。考虑的因数有：导体的材料；绝缘和内护层；铠装和外护层；电压及芯数。9电缆的种类、结构和特点聚乙烯和交联聚乙烯绝缘电力电缆如不用铅、铝包而用聚乙烯作护套时，为了对故障电流提供回路，在电缆绝缘层的半导体屏蔽层外尚需有一层铜带。截面应满足在单向接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求。交联电缆的铠装层和屏蔽层应分别用带绝缘的胶合导线单独接地，铜屏蔽层接地线的截面积不应小于25mm2（如铜丝屏蔽接地线截面与铜丝屏蔽层截面积相等），铠装层接地线的截面积不应小于10mm2。使金属护层上任一点非接地处的正常感应电压，在未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50V。电缆的内衬层和外护套破坏后进水的确定，对电缆外护套的绝缘电阻，6～10kV电缆要求不低于0.5MΩ，35kV电缆要求不低于1.5MΩ。低于此标准还需用万用表检查电缆是否已形成原电池，就可判断外护套和内衬层已破损进水。“预规”附录D、E10电缆的种类、结构和特点交联电缆的铜屏蔽层如果开断，那么铜屏蔽层的充电电流要强行通过半导体层，使外半导体层处发热、老化，甚至引燃电缆，在一些企业已发生过此类事故。为此对单芯交联电缆要测量铜屏蔽层直流电阻、芯线直流电阻及其比值，对照交接时的和历年的试验数据，如比值变化超过15%应引起注意，并适当缩短试验周期，当比值明显增加时，表明铜屏蔽层直流电阻明显增大，铜屏蔽层有可能被腐蚀，如发现铜屏蔽层开断，要立即寻找开断点，加以修复。11电缆的主要参数4、电缆的主要参数电缆的长期允许载流量。电缆的长期允许载流量，这是指在允许的导线工作温度下和一定的环境温度下的允许通过电流。电缆的短时允许负载电流。实际上过载能力一般不大于3KV者为10%；6~10KV者为15%；連续2h允许短路电流决定于电缆温度不超过其允许短路温度来决定的。电压值电力电缆的额定电压是以导体对地（金属屏蔽）之间的设计电U0和导体之间的设计电压U表示。其适用于电力系统的最高电压Um是根据U0和U而规定的12电缆的主要参数U01.83.668.7183664127290U366/1010/1530/3360/66/69110/115220/230500Um1.67.27.2/1212/17.53672.5123245525≤35kV2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、625、800≥110kV180、240、270、300、400、500、600、700、850、1000、1200、1500、2000IEC推荐的U0、U及适用Um导线截面积我国电缆截面积系列13电缆的主要参数电缆种类电缆护套结构多芯单芯油浸纸绝缘电力电缆铅包有、无铠装铝包有、无铠装＜40mm铝包有、无铠装＞40mm15倍25倍30倍20~25倍橡塑及交联绝缘电力电缆橡皮或聚乙烯护套裸铅护套铅护套钢带铠装有金属屏蔽层铠装无铅护套10倍15倍20倍8倍12倍10倍弯曲半径：弯曲半径应不小于电缆外径的倍数电缆类型最大允许位差(m)电缆类型最大允许位差(m)普通粘性浸渍电缆1~3kV铠装无铠装6kV10kV20~35kV铅护层铝护层252520251520155不滴流电缆塑料绝缘电缆橡皮绝缘电缆无限制自容式充油电缆110~330kVZQCY22ZQCY2530150(暂定)最大允许位差：电缆的允许最大位差14高压电缆的绝缘特性从上表可看出浸渍剂的体积膨胀系数约为电缆其它材料（固体）的10倍。当电缆温度上升时，由于浸渍剂的体积膨胀系数大，铅套必然受到浸渍剂的膨胀压力而胀大。但当温度下降时，由于铅套的塑料性不可逆变形，在铅套内部、在绝缘层中必然形成气隙。气隙在绝缘层中的分布与浸渍剂的物理性能有关，气隙一般分布在绝缘层的内层、靠近线芯的表面。因为冷却时，热量从电缆表面散出，绝缘外层先开始冷却，这时绝缘层内层的温度较高，浸渍剂的粘度较低，因此内层浸渍剂可以补偿外层浸渍剂的体积收缩，在绝缘层外部形成气隙的可能性小。以后，绝缘层内层逐渐冷却，由于浸渍剂的粘度增大，流动性减小，浸渍剂冷却体积收缩得到补偿的可能性越来越小，越接近线芯，这一现象越严重，因此靠近线芯形成气隙的可能性越大。浸渍剂的体积膨胀系数越大，粘度温度曲线越陡，则靠近线芯绝缘层形成气隙量也越大。材料名称铜铝电缆纸浸渍剂铅体积膨胀系数，1/℃51×10－672×10－690×10－6（800~1000）×10－669×10－61、浸渍纸绝缘击穿机理粘性浸渍纸绝缘电缆各组成部分材料的体积膨胀系数15高压电缆的绝缘特性气体的介电常数比浸渍纸的小得多，因此绝缘层受电压时，气体一方面比浸渍纸承受高得多的场强，另一方面，气体的击穿强度又比浸渍纸的低得多，因此在较高电压作用下，首先在气隙发生击，即所谓局部击穿或局部放电。由于线芯表面电场强度最高，这一现象往往容易最先以生在靠近电缆线芯表面绝缘层的间隙，如下图（A）所示。浸渍剂在局部放电的作用下分解，放出气体，扩大气隙，产生离子撞击下一层纸带，赶走纸带中所含的浸渍剂，游离放电穿过纸带继续向前发展，如下图（B）所示。在局部放电的持续作用下，浸渍剂一方面聚合形成较高分子量的所谓X－蜡，另一方面又可能分解出自由碳粒子，碳粒子被吸附在放电道路上逐渐形成碳粒通道，于是具有线芯电位的尖端伸向绝缘层内部而产生切向（沿纸带表面方向）的电场分量。切向场强分量隨碳粒通道深入绝缘层内部的程度加深而增大。我们知道，纸带沿表面击穿强度只有垂直纸带方向的1/10~1/20左右，局部放电进一步发展将导致沿纸面的所谓移滑（树技）放电，如下图（C）所示。16高压电缆的绝缘特性聚乙烯绝缘老化机理经过近十几年的聚乙烯绝缘电缆的运行经验和研究工作表明，树技老化是导致聚乙烯绝缘最后发生击穿的主要原因。但聚乙烯绝缘层中产生树枝的原因不同于油浸纸绝缘。根据聚乙烯绝缘中产生的树技现象的原因，树技可分成三类。第一类称为电树技，它的起因是由于聚乙烯绝缘层内部或聚乙烯绝缘层与其它固体接触面（例如，线芯或线芯屏蔽层与聚乙烯绝缘层的交界面，绝缘屏蔽层与聚乙烯绝缘层的交界面等）存在有气隙，或者聚乙烯绝缘内有杂质，或屏蔽层有突出尖端等。由于气隙和尖端的存在，导致聚乙烯绝缘层中电场集中点或击穿强度低的部位的局部击穿，逐步形成所谓电树技。产生电树枝的原因可以说与上述油浸纸绝缘的完全相同，工程上用的电介质，在一定程度上来说，都是不均匀的，在电压作用下，都有可能产生这一现象。聚乙烯绝缘层中电树枝的特点是，树枝放电是从材料不连续点或界面引发出来，其特点是，树枝管连续，内空而没有水分，管壁上有聚乙烯因放电而分解产生的碳粒痕迹，分枝少而清晰，如下图（A）。17高压电缆的绝缘特性第二类称为电化树技，它的产生原因基本上与电树枝相同，只不过在空隙中渗进了其它化学溶液。因为聚乙烯绝缘电缆一般没有完全密封的金属护套，土地中的化学成分就可以渗透过电缆护套、绝缘层而到达线芯表面，与导体材料起化学反应，其生成物（如亚硫酸铜、硫化物溶液等）在电场作用下蔓延伸入绝缘层形成树技物，称为电化树技。这种树技呈棕褐色，它在比形成电树技低得多的场强下即可产生。典型电化树技的图象如下图（B）所示。第三类称为水树技，它是由水分浸入聚乙烯绝缘层中，在电场作用下形成的树技物。它的特点是引发树技的空隙中有水分，也是在比产生电树枝低得多的场强下即可发生。树枝管有的大体不連续，内凝聚有水分，主干树枝较粗，分枝多而且密集，如上图（C）所示。也有人把水树枝和电化树技合为一类，统称为电化水树枝。这两种树技都是产生电