配电线路运行与检修(第三章 电力电缆基础)

配电线路运行维护与检修南方电网公司姚启伦电力电缆是一种地下敷设的送电线路电缆线路优点不占用地上空间供电可靠性高电击可能性小分布电容较大维护工作量少电缆线路区别于架空线路的缺点投资费用大引出分支线路比较困难故障测寻比较困难电缆头制作工艺要求高第三章电力电缆基础目的和要求：1、了解电缆的用途和基本结构，熟悉电缆的型号及载流量：2、了解和熟悉电力电缆的普通知识，了解电缆故障产生的原因及电缆故障的分类。第一节电力电缆基本结构一、电力电缆的结构电力电缆的基本结构（如图3-1所示）：由导体、绝缘层、护层（包括护套和外护层）3部分组成。电缆采用钢或铝做导体；绝缘体包在外面起绝缘作用，可分为纸绝缘、橡皮绝缘和塑料绝缘3种；扩套起保护绝缘层的作用，可分为铅包、铝包、铜包、不绣钢包和综合护套；护外层一般起承受机械外力及拉力作用，以免电缆受损，主要有钢带和钢丝两种。绝缘层导体护层图3-1电力电缆基本结构1、不滴漏油浸纸带绝缘型电缆（1）绝缘纸厚度。相绝缘带的宽度一般为14～30mm电缆纸度，其厚度在0.03～0.225之间，统包绝缘带的厚度为0.17mm。水分：（8±1/2)﹪（未经处理时）。包绕方式有衔接式、搭叠式、间隙式3种。（2）半导体纸在电缆纸的纸浆中掺入直径为20～30nm的胶体炭黒粒子制成的纸。因为绝缘层和内护层使用的材料不同，油浸纸中的测温发生变化时，其膨胀系数是铅的7～8倍，这样就会在绝缘和铅包之间形成永久空气隙，空气隙的绝缘性能差，在高电场中会产生游离，从而使绝缘逐步损坏。半导体电纸使空气隙位于半导电纸与铅包之间。因为半导电纸是导电的，因此半导电纸与铅包之间同电位，这样空气隙不再承受电压，防止了气体游离从而保护了绝缘层，使电缆的寿命延长(如图3-1(a)所示)。（3）适用范围由于三芯电缆的电场在同一个屏蔽内，电场的叠加使电缆内部的电场分布不均匀，故而电缆绝缘性能便不能充分利用，因此这种电缆只能用在10kV及以下电压等级。图3-1（a）不滴漏油浸纸带绝缘型电缆2、不滴漏油浸纸绝缘分相型电缆由图3-1(b)中可以看出，其结构与前述不滴漏油纸带绝缘型电缆有以下3个区别：（1）每相线芯上包绕1层半导体纸（即线芯屏蔽），使绞合线芯的表面曲率变大，电场分布更均匀；同时，使绞合线芯与与油纸绝缘层之间的气隙不可避免的处于半导电纸的线芯之间，这样气隙就处于等电场中，不易发生游离。（2）每相缆芯的绝缘层外应包1层半导体纸作为绝缘屏蔽，然后挤上金属内护套，从而使每相电缆绝缘内部的电场分布均匀，绝缘层表面不产生电场应力，这样绝缘材料得到充分利用。（3）填料在分相型电缆中仅起填空作用，故无绝缘要求，因此任何柔软的无腐蚀性的材料都可作为填料，一般采用麻绳作为填料。填料在结构上使电缆内部电场分布均匀和气隙减少，因此绝缘性能比前述不滴漏油纸带绝缘型电缆结构好，故适用于20～35kV电压等级，有的还可使用在66kV电压等级上。图3-1（b)不滴漏油浸纸绝缘分相型电缆3、自容式充油电力电缆（1）自容式充油电力电缆结构、与普通的油浸纸绝缘电缆相比有以下特点：1）线芯中心由螺丝管支撑形成中心油道，油道和端部的供油装置（压力箱）连接，消除了因内部温度变化而产生的气隙，因此其允许工作强度提高了。2）为了使电缆内部的油在油道中通畅及提高浸渍补充速度，应使用低黏度的油。为了提高电缆的绝缘水平，采用绝缘度高；介质损耗低、纯净和经真空处理的低黏度的绝缘油，如十二烷基苯合成油等。3）充油电缆在高于大气压的油压条件下工作，因而使电缆内部的气隙大大减少，油压越高则电缆内部的气隙越少，绝缘所适用的电压等级越高。由于电缆内部始终有压力存在，为了加强内护层的机械强度，在外护层中多加了一层加强层的结构，这是一层比内护层机械强度高很多的材料，一般用铜带或不綉钢带包绕在内护层外，从而使内护层的机械强度增强。现有的充油电力电缆油压一般分下列3种：a.低油压：0.002～0.3Mpa；b.zhong中油压：0.4～0.8Mpa；高油压：1～1.5Mpa。图3-1(c)自容式充油电力电缆（2）要求。1）电缆内部的绝缘油需经抽真空处理。2）包绕绝缘的厚度应采用分阶绝缘方式，即根据处于不同的电场强度其厚度作相应变化，这样可以充分利用绝缘层的绝缘水平，降低绝缘厚度。3）电缆内部不允许失压，（电缆线路要求在任何时刻、任何一点的油压大于0.02Mpa)。4）外护层在出厂时应经10kV直流耐压不击穿合格试验（投运后其绝缘电阻应大于1MΩ/km。（3）适用电压范围由于其制造、运输、安装和接头工艺复杂和昂贵，因此可用于超高压、大容量的输电线路。一般单芯充油电力电缆的电压等级在110～500kV之间。4、橡塑电缆（1）基本结构：橡皮电缆的绝缘层是采用如橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯等绝缘强度高的可塑性材料，在一定的温度和压力下用挤注的方式制成的。它的半导电层和绝缘层一样，是一种半导电橡塑材料基本上是与绝缘层同时挤出成型的。因此该种电缆无论多长，其每相的绝缘层必是一个整体，故又称为整体绝缘层电缆。在6kV及以下电压等级的橡塑电缆中，只有在绝缘层表面有半导电层，而在10kV及以上电压等级电缆中，在线芯表面和绝缘层外表都有半导电层。橡塑电缆的施工和安装比较方便，故目前这种电缆的发展快速，在35kV及以下电缆中有取代油浸纸电缆的趋势。（2）绝缘材料要求：绝缘层应无杂质和气泡，表面光滑。线芯导体周围的绝缘层的厚度应均匀一致。绝缘厚度平均值不应小于规定的标称值，绝缘最薄点的厚度不应小于规定标称值的90﹪，即0.1mm。（3）适用范围：由于橡塑电缆的绝缘层具有可塑性和整体性，因此，在施工弯曲时，只要绝缘层不方式断裂和损坏，就不会影响绝缘水平。这种电缆的弯曲半径比上述纸绝缘电缆小，同时敷设的高度差不受限制。这类电缆可适用与高度差，弯曲半径比较小的场合。二、电力电缆的分类常用电力电缆的分类方法如下：（1）按电压等级分类。电压等级分2个数值，用斜杠分开，斜杠前数字是相电压值，斜杠后数字是线电压值，中压配电网常用电缆的电压等级有0.6/1.3、6\6、6\10.8、7/10.8、7/15等。（2）按导体材料分类。分为铜芯电缆和铝芯电缆2种。（3）按导体标称截面积分类。我国电力电缆的标称截面符号系列为1.5、2.5、4、6、10、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400等。（4）按导体芯数分类。电力电缆导体芯数有单芯、二芯、三芯、四芯和五芯五种。四芯和五芯电缆的零线和保护线可与相线的截面积或者不同，中压电缆多为单芯或三芯。（5）按绝缘材料分类。分为油纸绝缘电缆和塑料挤包绝缘电缆。油浸纸绝缘电缆是以纸绝缘为主的绝缘体，用绝缘浸渍充分浸渍制成。塑料挤包绝缘电力电缆包括聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆、聚乙烯绝缘电力电缆、橡胶绝缘电力电缆、阻燃电力电缆、耐火电力电缆等。第二节电力电缆型号一、电力电缆的型号表示方法（1）用汉语拼音字母的大写分别表示绝缘种类、导体材料、内护层材料和结构特点，常用电力电缆型号及其含义见表3-1。（2）用数字表示外护城构成，无数字表示无外护层。（3）电缆型号按电缆结构的排列一般依下列次序，绝缘材料、导体材料、内护层、外护层。（4）电缆产品型号、额定电压和规格表示。其方法是在型号后面再加上说明额定电压、芯数和标称截面积的阿拉伯数字。型号举例：vv-10-3×50，表示铜芯、聚氯乙烯绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙烯护套，额定电压10kV、三芯、标称截面积为50mm2的电力电缆。YJV32-1-3×150表示铜芯、交联聚氯乙烯绝缘、细钢丝铠装聚氯乙烯护套、额定电压1kV、三芯、标称截面积为150mm2电力电缆。表3-1常用电力电缆型号及其含义绝缘种类导体材料内护层特征铠装层外被层V-聚氯乙烯X-橡胶Y-聚乙烯YJ-交联聚乙烯Z—纸L-铝T-铜V-聚氯乙烯护套Y-聚乙烯护套L-铝护套Q-铅护套H-橡胶护套P-氯丁橡胶护套D-不滴油F-分相CY-充油P-屏蔽Z-直流0-无2-双钢带3-细钢丝4-粗钢丝0-无1-纤维外被2-聚氯乙烯护套3-聚氯乙烯套注阻燃电缆在代号前加ZR；耐火电缆在代号前加NH。二、常用电力电缆及其应用常见电力电缆及适用范围见表3-2表3-2常见电力电缆及适用范围型号名称适用范围铜芯铝芯VVZR-VVNH-VVVLVZR-VLVNH-VLV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆适用于室内外敷设。可经受一定的敷设牵引，但不能承受机械外力作用的场合。单芯电缆不允许敷设在导磁性管道中。VYZY-VYZR-VYVLYZR-VLYNH-VLY聚氯乙烯绝缘乙烯护套电力电缆VV22ZR-VV22NH-VV22VLV22ZR-VLV22NH-VLV22聚氯乙烯绝缘钢带铠聚氯乙烯护套电力电缆适用于埋地敷设，能承受机械外力作用，但不能承受大的拉力VV23ZR-VV23NH-VV23VLV23ZR-VLV23NH-VLV23聚氯乙烯绝缘细钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆VV32ZR-VV32NH-VV32VLV32ZR-VLV32NH-VLV32聚氯乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆适用于水中或高落差地区，能承受机械外力作用和相当的拉力VV33ZR-VV33NH-VV33VLV33ZR-VLV33NH-VLV33聚氯乙烯绝缘细钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆VV42ZR-VV42NH-VV42VLV42ZR-VLV42NH-VLV42聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆适用于承受大拉力的竖井及海底VV43ZR-VV43NH-VV43VLV43ZR-VLV43NH-VLV43聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆第三节电力电缆的线路敷设电缆的敷设方式应根据电压等级、最终数量、施工条件及初期投资等因数确定，主要的敷设方式有直埋敷设、排管敷设、电缆沟敷设、隧道敷设、桥架敷设、电缆竖井敷设、架空敷设、海底敷设等。1、直埋敷设(见图3-2)将电缆直接埋设地下0.7m深以下的一种敷设方式，是最经济最简便的敷设方式，适用于电缆线路不太密集和交通不太频繁的城市地下走廊，如市区人行道、公园绿地及公共建筑间的边缘地带。它的优点是施工时间短，散热条件好、载流量较大；缺点是容易受到机械外力损坏，更换电缆困难，容易受到周围土壤化学或电化学腐蚀。直埋敷设的电缆一般应选用铠装电缆，敷设的路径应竖立电缆位置的标志。图3-2直埋敷设2、排管敷设（图3-3）将电缆敷设在预先埋设于地下的管子中的一种安装方式。通常用于交通频繁、城市地下走廊较为拥挤的地段。排管每达到一定长度应设置一座人井，两座人井间的距离决定于敷设电缆的允许牵引和地形。排管敷设的优点是土建工程一次完成，其在同途径陆续敷设电缆时不必重复“开挖”道路，检修或更换电缆迅速方便，此外不易受到外力机械损坏。缺点是土建工程投资较大、工期较长，而且如果排管中的电缆损坏，需要更换相邻人井间的整根电缆。图3-3排管敷设3、电缆沟敷设（见图3-4）将电缆敷设在预先砌好的电缆沟中的一种电缆安装方式。适用于不能直接埋入地下且无机动车负载的通道，如人行道、工厂内场地等。电缆沟敷设的优点类似于电缆排管敷设，而且需要的人井少，减少了投资；缺点是盖板承压强度较差，电缆沟容易积水，电缆的载流量比直埋的低。图3-4电缆沟敷设4、隧道敷设（见图3-5）将电缆敷设在地下隧道内的一种电缆安装方式。用于电缆线路较多和电缆线路路径不易开挖的场所（如过江隧道、机场跑道隧道）。隧道的高度、宽度除了满足容纳需要敷设电缆的数量外，还需要满足施工事必要的场地要求，通常还有照明、排水、通风、防火措施及设备。电缆隧道敷设具有方便施工、巡视、检修和更换电缆容易等较多优点；其缺点是投资大，隧道施工期长且防火要求严格。图3-5隧道敷设5.桥架敷设（见图3-7）将电缆敷设在建筑物内预先装设的电缆桥架的一种电缆安装方式。主要用在户内变电站、开关站、配电所。电缆桥架一般比电缆隧道有更大空间，因此其电缆支架可以不依附墙壁，并可按需要位置设立多层桥架，桥架四周及桥架