第四章 第二节 电力电缆线路.ppt

第二节电力电缆线路电力电缆是一种地下敷设的送电线路，在应用中具有以下特点。一、电力电缆线路特点1．电缆线路优点1不占用地上空间地下敷设电缆不占用地上空问，一般不受地上建筑物的影响。2供电可靠性高直埋电缆及沟、隧道敷设电缆，不受雷电、风害、鸟害、挂冰等恶裂气象条件的影响和人为故障等外界因素的影响，供电可靠性高。3电击可能性小电缆线路敷设于地下，无论发生何种故障，由于带电部分在接地屏蔽部分内，只会造成跳闸，不会伤害人畜，比较安全。4分布电容较大电缆的结构相当于一个电容器，无功输出非常大。5维护工作量少电缆线路在地下，一般情况充油电缆线路除外只需定期进行路面观察防止外损及2～3年做一次预防性试验即可。,2．区别于架空线路的缺点1投资费用大同样的导线截面积，由于散热条件差，电缆的输送容量比架空线路小。但其综合投资费用为相同输送容量架空线路的几倍。例如，一条35kV电缆线路其综合投资为相同输送容量架空线路的4～7倍，如用隧道或排管敷设敷设方式，综合投资在10倍以上。2引出分支线路比较困难电缆线路如需分支供电，则需增添一定的设备才能达到分支的目的，如分支箱或T型接头等。3故障测寻比较困难电缆线路在地下，故障点无法看到，必须使用专用仪器进行测量，而且测量误差较大。4电缆头制作工艺要求高为保证电缆线路的绝缘强度和密封保护的要求，电缆头制作工艺要求较高，费用高。,二、电力电缆基本结构和种类电力电缆是指外包绝缘的绞合导线，有的还包有金属外皮并加以接地。因为是三相交流输电，必须保证三相送电导体相互间及对地的绝缘，须有绝缘层。为了保护绝缘和防止高电场对外产生辐射干扰通信等，又必须有金属护层。为防止外力损坏还必须有铠装和护套等。1．电力电缆基本结构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线芯线芯是电缆的导电部分，用来输送电能，是电缆的主要部分。目前电力电缆的线芯都采用铜和铝，铜比铝导电性能好、机械性能高，但铜比铝价高。线芯按数目可分为单芯、双芯、三芯和四芯。按截面形状又可分为圆形、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，也可制成绞合线芯，绞合线芯由圆单线和成型单线绞合而成。截面积规范化。,2绝缘层绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电缆结构中不可缺少的组成部分。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。3屏蔽层6kV及以上的电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。导体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。对于无金属护套的塑料、橡胶电缆，在绝缘屏蔽外还包有屏蔽铜带或铜丝。4保护层保护层的作用是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。保护层材料的密封性和防腐性必须良好，并且有一定机械强度。,2.常用电力电缆种类及适用范围按电缆结构和绝缘材料种类的不同进行分类如下。1不滴漏（流）油浸纸带绝缘型电缆该电缆三线芯的电场在同一屏蔽内，电场的叠加使电缆内部的电场分布极不均匀，电缆绝缘层的绝缘性能不能充分利用，因此这种结构的电缆只能用在l0kV及以下的电压等级。其基本结构如图4-19所示。,,图4-19不滴漏油浸纸带绝缘型统包型电缆结构图1.线芯2.线芯绝缘3.填料4.带统包绝缘5.内护套6.内衬层7.铠装层8.外被层外护套,,不滴流油浸纸绝缘电力电缆的绝缘层是一种瘦长纤维的纸，在干燥后，用黏性浸渍剂浸渍，以加强和提高绝缘性能。这种黏性浸渍剂在工作温度下（50～65C）不能流动或基本不流动而成为塑性固体以保证减小气隙形成的可能性；在浸渍温度下（120～130C），黏性相当低，保证了良好的浸渍性能。所以称叫不滴流油浸纸绝缘电力电缆。纸绝缘属于纤维质，有很强的吸湿性，而水分的存在，对绝缘性能起着极为显著的破坏作用，因此纸绝缘电缆都有金属护层。,2不滴漏油浸纸绝缘分相型电缆该电缆结构上使内部电场分布均匀和气隙减少，绝缘性能比带绝缘型结构好，因此适用于20-35kV电压等级，个别可使用在66kV电压等级上。其基本结构如图4-20所示。,,图4-20不滴漏油纸绝缘分相铅包电缆结构图1．线芯2．线芯屏蔽3．线芯纸绝缘4．绝缘屏蔽5．铅护套6．内垫层及填料7．铠装层8.外被层或外护套,3橡塑电缆1交联聚乙烯绝缘电缆。该电缆容许温升高（可达90C），允许载流量较大，耐热性能好，适宜于高落差和垂直敷设，介电性能优良；但抗电晕、游离放电性能差。接头工艺虽较严格，但对技工的工艺技术水平要求不高，因此便于推广，是一种比较理想的电缆。基本结构如图42l所示。2聚氯乙烯绝缘电缆。该电缆化学稳定性高，安装工艺简单，材料来源充足，能适应高落差敷设，敷设维护简单方便。但因其绝缘强度低、耐热性能差、介质损耗大，并且在燃烧时会释放氯气，对人体有害和对设备有严重的腐蚀作用，所以一般只在6kV及以下电压等级中应用。其基本结构如图422所示。,图4-21交联聚乙烯绝缘电缆l.线芯2.线芯屏蔽3.交联聚乙烯绝缘4.绝缘量蔽5.保护带6.铜丝屏蔽7．螺旋铜带8.塑料带9.中心填芯10．填料11．内护主套12.铠装层13.外护层,,图4-22聚氯乙烯绝缘电缆l.线芯2.聚氯乙烯绝缘3．聚氯乙烯内护套4.铠装层5.填料6.聚氯乙烯外护套,,,3橡胶绝缘电缆。该电缆柔软性好，易弯曲，有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能和化学稳定性，对气体、潮气、水的渗透性较好。但耐电晕、臭氧、热、油的性能较差。因此一般只用在138kV以下的电力电缆线路中。由于其良好抗水性，因此适宜作海底电缆，由于其很好的柔软特性，因此更适宜在矿井和船舶上敷设使用。其基本结构如图423所示。,,,图4-23橡胶绝缘电缆1．线芯2．线芯屏蔽层3．橡皮绝缘层4．半导电屏蔽层5．铜带屏蔽层6．填料7．橡皮布带8．聚氯乙烯外护套,3．电力电缆型号1型号我国电缆产品的型号由几个大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。用字母表示电缆的类别、绝缘材料、导体材料、内护层材料、特征，用数字表示铠装层和外被层类型。4－16电缆产品型号中字母含义,电力电缆的外护层充油电缆的外护层由3位数字组成，按加强层，凯裝层，外护层的顺序表示；其它电缆的外护层由两位数字组成，按凯裝层，外护层的顺序表示。表4-17外护层代号数字含义,2电缆型号规范表示法一般一条电缆的规格除标明型号外，还应说明电缆的芯数、截面、工作电压和长度，如ZQ22-370-10-300表示铜芯、纸绝缘、铅包、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套，3芯、截面70mm2，电压为10kV，长度为300m的电力电缆。又如YJLV22-3150-10-400表示铝芯、交联聚乙烯绝缘、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套，3芯、截面150mm2，电压为10kV，长度为400m的电力电缆。三、电力电缆载流能力电缆载流量是指某种电缆在输送电能时允许传送的最大电流值。刚好使导线的稳定温度达到电缆最高允许温度时的载流量，称为允许载流量或安全载流量。查表4-18及4-19）,在实际运用中的载流量有三类一是长期工作条件下的允许载流量，二是短时间允许通过的电流，三是短路时允许通过的电流。1．电缆长期允许载流量当电缆导体温度等于电缆最高长期工作温度，而电缆中的发热与散热达到平衡时的负载电流，称为电缆长期允许载流量。表4-18及表4-19分别给出了部分电缆长期允许载流量。当环境温度变化时，电缆埋设环境温度不一样，允许载流量也不同，应乘以校正系数。电缆载流量的校正系数见表4-20。对不同截面电缆，当埋于地下的土壤热阻系数不同时的载流量校正系数见表4-2l。当电缆直接埋地多根并列敷设时的载流量校正系数见表4-22。电缆导体的长期允许工作温度不应超过表4-23所规定的值。,表4-20环境温度变化时载流量的校正系数,表4-21土壤热阻系数不同时载流的校正系数,表4-22电缆直接埋地多根并列敷设时载流量校正系数,表4-23电缆导体长期允许工作温度℃,2.电缆允许短路电流电缆线路如发生短路故障，电缆导体中通过的电流可能达到其长期允许载流量的几倍或几十倍。但短路时间很短，一般只有几秒钟或更短时间。由短路电流所产生的损耗热量使导体发热、温度升高，由于时间短暂，绝缘层温度升高很少，因此规定当系统短路时，电缆导体的最高允许温度不宜超过下列规定。1电缆线路中无中间接头时，按表4-24规定2电缆线路中有中间接头时锡焊接头120℃；压接接头150℃；电焊或气焊接头与无接头时相同。,表4-24电缆线路无中间接头时最高允许温度,四、电力电缆运行1．电力电缆投入运行1新装电缆线路，须经过验收检查合格，并办理验收手续方可投入运行。2停电超过一个星期但不满一个月的电缆，重新投入运行前，应摇测其绝缘电阻值，与上次试验记录比较换算到同一温度下不得降低30％，否则须做直流耐压试验。而停电超过一个月但不满一年的，则必须作直流耐压试验，试验电压可为预防性试验电压的一半。如油浸纸绝缘电缆，试验电压为电缆额定电压的2.5倍，时间为1min；停电时间超过试验周期的，必须做标准预防性试验。3重做终端头、中间头和新做中间头的电缆，必须核对相位，摇测绝缘电阻，并做耐压试验，全部合格后，才允许恢复运行。,2．电力电缆线路巡视检查电力电缆线路投人运行后，经常性的巡视检查是及时发现隐患、组织维修和避免引发事故的有效措施。1日常巡视检查的周期有人值班的变配电所，每班应检查一次，无人值班的，每周至少检查一次。遇有特殊情况，则根据需要作特殊巡视。2日常巡视检查内容1观察电缆线路的电流表，看实际电流是否超出了电缆线路的额定载流量。2电缆终端头的连接点有无过热变色。3油浸纸绝缘电力电缆及终端头有无渗、漏油现象。4并联使用的电缆有无因负荷分配不均匀而导致某根电缆过热。5有无打火、放电声响及异常气味。6终端头接地线有无异常。,3定期检查周期1敷设在土壤、隧道以及沿桥梁架设的电缆，发电厂、变电所的电缆沟，电缆井电缆架及电缆段等的巡查，每三个月至少一次；2敷设在竖井内的电缆，每半年至少一次；3电缆终端头，根据现场运行情况每l一3年停电检查一次；室外终端头每月巡视一次，每年二月及十一月进行停电清扫检查。4对挖掘暴露的电缆，酌情加强巡视；5雨后，对可能被雨水冲刷的地段，应进行特殊巡视检查。4定期检查内容1直埋电缆线路。线路标桩是否完好无缺，路径地面是否挖洞、有无堆放重物、有无临时建筑、腐蚀性物质；室外露出地面电缆的保护设施有无移位、锈蚀、固定是否可靠、电缆进入建筑物处有无漏水现象。,,2敷设在沟道、隧道及混凝土管中的电缆线路。沟道的盖板是否完整无缺，人孔及手孔井内积水坑有无积水，墙壁有无裂缝或渗漏水，井盖是否完好；沟内支架是否牢固，有无锈蚀；沟道或隧道中是否有积水或杂物；在管口和挂钩处的电缆铅包有无损坏，衬铅是否失落；电缆沟进出建筑物处有无渗漏水现象，电缆外皮及铠装有无锈蚀、鼠咬现象。3室外电缆终端头。终端头的绝缘套管应该完整、清洁、无闪络放电痕迹，附近无鸟巢；连接点接触良好，无发热现象；绝缘胶有无塌陷、软化和积水；终端头是否漏油、铅包及封铅处有无龟裂；芯线、引线的相间及对地距离是否符合规定。接地线是否完好；相位颜色是否明显，是否与电力系统的相位符合。,3.电力电缆试验1新电缆敷设前应做交接试验；安装竣工后和投入运行前也应做交接实验。2）接于电力系统的主进电缆及重要电缆每年应进行一次预防性试验；其他电缆，一般每1-3年试验一次。3）新敷设的带中间接头的电缆线路，在投入运行3个月后，应进行预防性试验，以后按试验周期进行。五、电力电缆线路常见故障及其处理1.电力电缆线路常见故障（1）短路性故障多为制造过程中留下的隐患造成两相短路或三相短路。（2）接地性故障一芯或数芯对地击穿。分高阻接地（绝缘电阻大于10欧）和低阻接地。主要由电缆腐蚀铅皮裂纹，绝缘干枯接头工艺和材料造成。（3）断线性故障电缆受到机械损伤，短路等情况可能造成一芯或数芯断线。（4）混合性故障上述两种以上的故障。,2、电力电缆线路故障原因及对策（1）外力损伤在电缆的生产、保管、运输和运行的过程中可能遭受外力损伤，特别是已运行的直埋电缆，在其它工程的施工中易遭损伤，这类事故一般占电缆事故的50％，为杜绝这类事故，应严格执行动土制度。（2）保护层腐蚀地下杂散电流的电化腐蚀或非中性土壤的化学腐蚀使保护层失效，失去对绝缘的保护作用。解决办法是在杂散电流密集区安置排流设备；当路径上的局部土壤含有损害电缆铅包的化学物质时，严格将这段电缆装于管内，并用中性土壤作电缆的衬垫及覆盖，还应在电缆上涂上沥青。（3）铅包疲劳、龟裂、胀裂主要因电缆品质不良或施工质量不良造成。如电缆安装条件很差；安装过程中局部电缆多次弯曲或弯曲半径较小；终端头或中间头发热导致局部电缆段过热，电缆密集不容易散热等,,（4）过电压、过负荷运行运行中有高压串入或长期过负荷，可能使电缆绝缘遭到破坏，导致电缆击穿，这需要加强巡视和改善运行条件解决。（5）户外终端头侵水爆炸施工不良或绝缘胶未灌满，导致终端头浸水，从而发生爆炸。这类故障应该通过提高施工质量，运行中加强检查和维修解决。（6）户内终端头漏油终端头漏油，破坏了电缆头的密封结构，使电缆端部的浸渍剂流失干枯，热阻增加，绝缘加速老化，容易吸收潮气，造成热击穿。值班人员发现终端头漏油时应该加强巡视检查，严重时应该停电重做。,