电力电缆技术(1)

2021/2/2电力电缆技术(1)电力电缆技术(1)电力电缆技术(1)关于电力电缆l电缆基本常识及发展史l电缆设计与制造l电缆选型l电缆附件l电缆敷设及安装l电缆附件的安装l电缆试验标准及试验技术l电缆故障的测寻l电缆运行与维护l电缆技术管理电力电缆技术(1)电缆基本常识l电缆的定义：（构成电缆的三要素）l1）导体l2）绝缘l3）外护层电力电缆技术(1)1导体l铜电阻系数为0.0184，比重8.9l铝电阻系数为0.031，比重2.703(铜的30%)(66kV及以上不用铝芯)l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l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），大截面多股绞合电力电缆技术(1)2绝缘1.油浸纸绝缘：怕水,需金属防水层,除500kV及以上超高压充油电缆外，基本被交联电缆所取代2.橡胶绝缘：乙丙橡胶电缆最高使用电压已达150kV。3.聚氯乙烯绝缘：介损大，含氯，运行温度低，一般只用于6kV及以下电压等级，将被淘汰。4.聚乙烯绝缘:熔融温度低(70℃),最高工作电压达500kV5.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。从1kV到220kV的各种电力电缆中，交联聚乙烯是当前应用最广的一种绝缘材料，几乎完全取代了纸绝缘。电力电缆技术(1)3保护层l作用:保护电缆免受外界物质的侵入和防止外力损伤。l组成:内衬层（或内护套）、铠装层和外被层l材料:与电缆的绝缘种类、运行电压、使用环境有关.如：纸绝缘电缆须有密封的金属护套，而中低压的橡塑电缆就不需要；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；外被层（或外护套）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。电力电缆技术(1)电缆分类l1、纸绝缘电缆（1880年）1）统包型2）分相铅包型3）充油电缆l2、聚氯乙烯电缆（PVC）（1957年）l3、交联聚乙烯电缆（XLPE）（1960年）l4、特种电缆l5超导电缆（2000年）电力电缆技术(1)统包型纸绝缘电缆电力电缆技术(1)统包型电缆l在每相导电线芯上包缠称为相绝缘纸的油浸纸绝缘带，在各相线芯绞合成缆的同时，在各相线芯之间的空隙填以纸绳，外面再包缠称为统包纸的油浸纸绝缘带，l在统包纸外挤压上铅包作防水密封l根据安装场地的需要在其外部再加上不同的保护层l在15kV及以下电压等级。电力电缆技术(1)分相铅包型纸绝缘电缆电力电缆技术(1)分相铅包型纸绝缘电缆l每相有一个接地的铅包，电力线完全垂直于绝缘纸l在20kV及35kV采用l致命的缺陷——气隙注：电压再高时用充油电缆电力电缆技术(1)电场分布电力电缆技术(1)自容式充油电缆及XLPE电缆电力电缆技术(1)充油电缆特点：在导电线芯中有一油管，利用单独的带有一定压力的油箱向电缆充油并保持一定的压力。可消除纸绝缘中的气隙，提高工作电场强度。最高工作电压已发展到1100kV。电力电缆技术(1)XLPE电缆电力电缆技术(1)XLPE电缆电力电缆技术(1)半导电层的作用电力电缆技术(1)交联电缆与纸绝缘电缆的比较l交联电缆油纸电缆l介电常数20℃2.33.4l介质损耗tgδ20℃0.00050.003l体积电阻Ω.cm10151013l最高运行温度℃9065l允许高差无有l安装工艺简单复杂l制造工艺简单复杂l金属防水层中低压无全有电力电缆技术(1)电缆额定电压（UO/U）的选定l中性点的接地方式l1）直接接地l2）小电阻接地l3）消弧线圈接地l4）不接地l结论：电缆额定电压（UO/U）的选定是由系统的不同接地方式决定的。电力电缆技术(1)UO的划分与电缆绝缘厚度电压（U/U0（kV））厚度（mm）l0.6/10.7~3.0（大截面厚）l1.8/32.0~3.0l3.6/6；6/62.5~3.2；3.4l6/10；8.7/103.4；4.5l21/35；26/359.3；10.5l48/6614（）l64/11016.5~18.6（大截面薄）l127/22024.3l（注意：U0与试验电压的选择）电力电缆技术(1)电缆附件定义：除电缆本体以外所有电缆安装用的材料。如终端头、中间接头、电缆安装用的金具、电缆卡子、绝缘材料等。本处仅指电缆终端头和中间接头。终端头和中间接头：电缆线路两端与其它电气设备相连接的电缆附件称为终端头，用于户外的称户外终端头，用于户内的称户内终端头；两根电缆相连接的电缆附件称中间接头。电力电缆技术(1)电缆附件技术条件1．导体连接好：（1）接触电阻要小且稳定。应能承受故障电流的冲击。接触电阻应不大于同长度、同截面、同材料导体的电阻的1.2倍。（2）有足够的机械强度。应能承受一定的拉力。（3）耐腐蚀，满足使用环境的要求。（4）价格低廉、便于现场安装。2．绝缘性能高：（1）耐压强度高、介质损耗低、化学性能稳定。用于户外时还应能耐受紫外线照射和大气污染。（2）有合理的改善电场分布的措施和与电缆绝缘相匹配的绝缘余度。应力锥或应力控制管等被用来改善该处的电场分布。3．密封性能可靠：（进水是电缆附件发生故障的主要原因之一）4．适应使用环境：诸如恶劣气候条件、耐受紫外线照射及各种污染、水下长期浸泡、机械拉力或压力等等。5．结构简单，便于现场安装电力电缆技术(1)电缆附件的种类1．绕包型：手工与机械绕制2．浇注型：一般仅用于10kV及以下电压等级的中间接头3．热收缩型：简单、安装方便、价格低廉、适应性强，广泛用于中、低压等级。4．预制型：特点是集终端头的内外绝缘、密封和改善电场分布的应力锥于一体，安装工艺简单，绝缘性能好，安装质量易于控制但价格为热缩型附件的3-6倍。5．冷收缩型（也称常温收缩型与预制型电缆附件完全相同，原料也是有三元乙丙橡胶和硅橡胶两种。电力电缆技术(1)电缆试验的分类l1例行试验（出厂试验）l2抽样试验l3型式试验l4交接试验l5预防性试验l注释：上述第一、二项由制造厂完成；第三项由制造厂委托权威试验机构完成；第四、五项由使用单位或受使用单位委托的试验机构完成。电力电缆技术(1)型式试验l对任一种新型电缆，制造厂在投入批量生产之前，为了检验其性能所进行的试验。l对同一种类型电缆，型式试验无须重复。电力电缆技术(1)例行试验（出厂试验）l证明制造厂所生产的电缆符合基本技术条件l及时发现有制造缺陷的电缆。l所有出厂电缆均应进行电力电缆技术(1)抽样试验l证明制造厂所生产的电缆符合技术条件l对部分出厂电缆进行，每批按一定比例抽取电力电缆技术(1)交接试验l检查电缆及附件的安装质量，并据此决定电缆能否投入运行。电力电缆技术(1)预防性试验l对运行电缆定期进行l发现运行电缆中尚未引发事故或会影响其正常使寿命的隐患电力电缆技术(1)常用试验标准（国际）lIEC60840AMD2(1993)额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)的挤压绝缘电力电缆的试验第2号修订（高电压等级电缆参照使用）lIEC60502-1（1kV~3kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆及其附件lIEC60502-2（6kV~30kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆及其附件l相关制造标准电力电缆技术(1)常用试验标准（国内）lGB50150-91电气装置安装工程电器设备交接试验lDL/T596-1996电力设备预防性试验规程(原电力部部颁标准)l电力设备交接和预防性试验规程(华北电力集团公司颁布)(2002)l电力设备交接和预防性试验规程补充规定(天津市电力公司颁布)(2001)l相关制造标准电力电缆技术(1)纸绝缘电缆预防性试验项目l绝阻l直流耐压电力电缆技术(1)电缆主绝缘的绝缘电阻值测量方法电力电缆技术(1)电缆交接和预防性试验中主绝缘耐压试验问题l电缆容性电流很大l绝缘电压(kV)截面(mm**2)电容(uf/km)电流Ic(A/km)lXLPE8.7/102400.340.61lXLPE26/352400.181.14l绝缘纸8.7/102400.581.05l绝缘纸26/351850.271.7l结论：现场难以进行电缆的工频耐压试验电力电缆技术(1)直流耐压试验电路图电力电缆技术(1)电缆直流耐压试验1）安全措施（注意另一端的安全）2）注意杂散泄露电流的屏蔽3）注意与历史数据的比对4）电缆本体温度对泄露电流的数值影响很大（季节差、试验前电缆负荷状况、电缆埋设环境等）电力电缆技术(1)XLPE电缆例行试验项目l导体直流电阻测定l交流耐压试验l局部放电试验l外护层耐压试验（对护层绝缘有要求的电缆）电力电缆技术(1)XLPE电缆交接试验项目l五阻值测量：（主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻）（后四项仅对10kV~35kV等级电缆）l主绝缘耐压试验（0.1Hz、1~300Hz变频谐振）l交叉互联系统l相位检查l外护层耐压试验(66kV及以上）电力电缆技术(1)XLPE电缆预防性试验l主绝缘电阻值、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻的测量(注：发现外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻有问题时，进行铜屏蔽电阻和导体电阻的测量）l交叉互联系统（66kV及以上）l主绝缘耐压试验（0.1Hz、1~300Hz变频谐振）电力电缆技术(1)XLPE电缆主绝缘绝缘电阻值的测量l注意:l1.0.6/1kV电缆使用1kV兆欧表l2.0.6/1kV以上电缆使用2.5kV或5kV兆欧表电力电缆技术(1)XLPE电缆交接和预防性试验不宜作直流耐压试验l因直流耐压试验而在XLPE电缆主绝缘中产生的积累效应会缩短电缆的使用寿命（空间电荷效应）l直流耐压试验不能有效的发现危及XLPE电缆安全运行的缺陷（阻性分布与容性分布）l结论:变频谐振耐压试验方法最为适宜(CIGRE1997)电力电缆技术(1)XLPE电缆交接和预防性试验主绝缘耐压试验方法l1）直流耐压试验（2003年7月1日后停用）l2）VLF0.1Hz（国外用于30kV及以下）a.余弦方波电压法;b.正弦方波电压法（余弦方波电压法比正弦方波电压法更有效）l3）变频谐振耐压试验（1Hz~300Hz）(耐压时间的选定)l4）振荡波耐压试验a.初始电压震荡幅值4Uo;b.冲击次数5~20次(间隔为2秒)l注：目前各类标准尚处于摸索阶段，有待于进一步完善。电力电缆技术(1)变频谐振耐压试验注：1.工作电流仅为谐振前的1/20~1/502.谐振点接近工频时最为有效3.结合局放测量更为理想电力电缆技术(1)XLPE电缆受潮电力电缆技术(1)五阻值测量l五阻值测量：主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻电力电缆技术(1)电缆故障的测寻l故障性质的判断l故障测寻方法电力电缆技术(1)故障性质的判断l1、接地故障l2、短路故障l3、断线故障l4、闪络性故障l5、混合型故障电力电缆技术(1)故障测寻方法1、初测①电桥法②脉冲法2）定点①声测法②感应法③跨步电压法电力电缆技术(1)Lx=2LRx电桥法原理电力电缆技术(1)QF1-A面板图电力电缆技术(1)脉冲法原理电力电缆技术(1)Lx=VTx/2V=160m/s(纸缆);V=170m/s(XLPE)脉冲法原理(接地故障波形)电力电缆技术(1)脉冲法原理(接地故障波形)电力电缆技术(1)Lx=VTx/2V=160m/s(纸缆);V=170m/s(XLPE)脉冲法原理(断线故障波形）电力电缆技术(1)脉冲法原理(断线故障波形)电力电缆技术(1)脉冲法原理l行波在传播过程中遇阻抗发生变化时产生反射l脉宽:0.1μS;0.5μS;2μS(电缆长度与信号衰减)l同极性反射与反极性反射