1---中压电缆及附件基本原理

1Copyright©3M2010.AllRightsReserved.3M中国有限公司西南技术中心高翔2Copyright©3M2010.AllRightsReserved.主要内容1.中压电缆及附件基本原理20´2.3M冷缩终端的分类及安装工艺要点30´3.3M冷缩中间接头分类及安装工艺要点30´4.3M可插拔式电缆终端的安装工艺要点20´5.常见故障及分析20´6.安装过程演示7.提问及自由讨论Copyright©3M2010.AllRightsReserved.中压电缆及附件基本原理4Copyright©3M2010.AllRightsReserved.5Copyright©3M2010.AllRightsReserved.1.导体2.导体屏蔽3.主绝缘6.护套4.&5.绝缘屏蔽(4)外半导电层(5)铜带屏蔽屏蔽电缆的基本结构以上为单芯中压屏蔽电缆的典型结构。中、高压电缆与一般低压电缆的主要区别是其完善的屏蔽结构，即具有导体屏蔽和绝缘屏蔽两层屏蔽结构，这两层屏蔽层与电缆附件的关系非常密切。6Copyright©3M2010.AllRightsReserved.10kV10kV10kV相对相8.7kV相对地8.7kV8.7kVABC8.7/10kV电压等级示意以上为U0/U=8.7/10kV电压等级的电缆示意。可看出8.7kV即电缆绝缘厚上需要承受的电压（相电压），10kV即两相之间的电压（线电压）。7Copyright©3M2010.AllRightsReserved.1.铜导体：--应用较广泛，特别是供电系统--抗拉强度较高，运行稳定--高的导电率，相同截面是铝的1.3倍--价格较贵2.铝导体：--由于铜价较高，现在开始在一些地方使用--重量较铜轻，不抗拉--导电率较低--延伸系数大于铜导体类型8Copyright©3M2010.AllRightsReserved.内半导电层（导体屏蔽层）导体屏蔽层也叫做内半导电层，它是由半导电材料紧密包裹在导线外并与绝缘内表面紧密结合而形成的屏蔽结构。导体屏蔽层形成一个法拉利笼（导电的屏蔽体），并有效填充导体和绝缘之间气隙，防止导体间的气隙放电。下方左图为无导体屏蔽的电缆运行情况，导体和绝缘间的气隙在电场作用下产生放电，并会加速绝缘老化、劣化。右图由于有内半导电层有效屏蔽和填充，无放电现象。无导体屏蔽局部放电有导体屏蔽导体屏蔽（内半导电层）屏蔽层之一：导体屏蔽的结构和作用9Copyright©3M2010.AllRightsReserved.主绝缘绝缘类型PILC（油浸纸）XLPE（交联聚乙烯）EPR（乙丙橡胶）EPR*（耐热乙丙橡胶）工作温度80℃90℃90℃105℃应急温度95℃130℃130℃140℃主绝缘层的类型和特点PILC绝缘较早开始使用，现在已基本退出运行，缺点是耐温较低，安装电缆附件不方便。XLPE绝缘是目前中高压电缆使用最多的类型，优点是耐温性能和机械性能俱佳，载流量大，电缆附件安装方便。缺点是容易产生水树枝状老化。EPR及EPR*绝缘一般应用于工业设备的电缆上，如矿用软电缆，船用电缆等，优点是较柔软，弯曲半径较小。10Copyright©3M2010.AllRightsReserved.外半导电层屏蔽层之二：绝缘屏蔽层的结构和作用1.外半导电层绝缘屏蔽层一般由两层结构共同构成，一层是和导体紧密结合的外半导电层结构，另一层是绕包或布置在外半导电层外的金属屏蔽层。外半导电层在生产时与电缆主绝缘共同挤出，与电缆绝缘之间几乎无气隙。外半导电层与绝缘结合得越紧密，层间气隙越少越不容易放电，电缆性能越好。外半导电屏蔽层一般通过外层的金属屏蔽去接地，使整个绝缘屏蔽处于零电位，有效将电场限制在其内部。当安装电缆附件时，要开剥一定长度的外半导电层，以保证足够的高低电位电气距离。11Copyright©3M2010.AllRightsReserved.屏蔽层之二：绝缘屏蔽层的结构和作用2.金属屏蔽层金属屏蔽层是绝缘屏蔽的外层，一般是由搭叠绕包的铜带或螺旋径向布置的铜丝构成。金属屏蔽层必须接地，三芯电缆一般两端接地，单芯电缆根据电缆线路的情况采取合理的接地方式。同时，金属屏蔽层还有以下作用：减少碰撞损坏的概率电缆短路时提供短路电流路径提供中性线路径在安装中间接头时，要通过铜屏蔽网套将两侧电缆的金属屏蔽层恢复连通状态。金属屏蔽层12Copyright©3M2010.AllRightsReserved.可能在此放电电力线电缆沟或管井（接地）电场集中处屏蔽层之二：绝缘屏蔽层的作用下图为没有绝缘屏蔽层的中高压电缆的运行情况。由于电场没有屏蔽层的限制，电力线结束于电缆外的接地处。电力线可能集中于局部范围内，此处电场较强，容易产生放电现象。13Copyright©3M2010.AllRightsReserved.电力线被限制在绝缘内部绝缘屏蔽层屏蔽层之二：绝缘屏蔽层的作用下图为有绝缘屏蔽层结构的中高压电缆运行情况。绝缘屏蔽层通过金属屏蔽有效接地，处于零电位，电缆内径向分布的电力线结束于绝缘屏蔽层处，电场被有效限制在电缆内部。同时分布非常均匀，不会产生局部电场强度集中、容易放电的情况。14Copyright©3M2010.AllRightsReserved.护套常用材料：塑料（PVC-聚氯乙烯、PE-聚乙烯）橡胶（氯丁橡胶等）铅电缆护套层的作用主要有两个：防水及机械保护。一些特殊的场合，如地铁，需要用到低烟无卤阻燃的护套层。PVC及PE是中压电缆最常用的护套材料。橡胶护套比较耐磨，一般可用于矿用移动电缆等场合。铅包护套一般用于PILC油纸绝缘电缆上。护套护套层的类型和特点15Copyright©3M2010.AllRightsReserved.代号：铜导体：（T）省略铝导体：LPVC绝缘或内护套VPE绝缘或内护套YXLPE绝缘YJ铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装PVC护套电力电缆，额定电压为26/35kV,3芯，标称截面240mm2，表示为：YJLV2-26/35-3×240注：以交联聚乙烯塑料绝缘电力电缆为例外护层代号：标记铠装层外护套0无----2双钢带PVC外套3细圆钢丝PE外套4粗圆钢丝电缆的型号–中国GB表示方法16Copyright©3M2010.AllRightsReserved.在19世纪末和20世纪初，纸绝缘电力电缆开始问世；到20年代高压充油电缆就在意大利和美国开始面世安装;40～50年代，聚氯乙烯电力电缆和聚乙烯电力电缆开始得到发展;60年代初，发展了交联聚乙烯电力电缆;到目前为止，在中低压电力电缆领域里，以聚氯乙烯和交联聚乙烯电缆为主体的挤塑电缆，发展极为迅速，生产数量在电力电缆总数中占绝对优势。电力电缆发展历史充油电缆聚氯乙烯绝缘电缆交联聚乙烯绝缘电缆17Copyright©3M2010.AllRightsReserved.中压电缆附件的发展历史瓷套式金属盒式早期电缆附件中期电缆附件新型电缆附件适用于油纸绝缘电缆胶带绕包式热缩式浇铸式适用于油纸及塑料绝缘电缆预制推入式冷缩式适用于塑料绝缘电缆中压电缆附件的技术进步其实是跟随着电缆技术的进步逐步发展的，冷缩式电缆附件是目前技术最为先进的中压电缆附件。18Copyright©3M2010.AllRightsReserved.常见中压电缆附件绕包型预制型灌胶型热缩型冷缩型在电缆附件的整个发展历史中，主要有如下5种类型的电缆附件，其中冷缩电缆附件是3M于1973年发明，它具有易于安装、性能稳定等优点，是目前市场上的主流产品。19Copyright©3M2010.AllRightsReserved.浇铸式电缆附件结构特征：利用环氧树脂、聚氨酯等热固性树脂材料，现场浇铸在经过处理后的电缆末端或接头处的模子或盒体内，固化后形成电缆附件。优点：电气及防水性能好，电气强度高缺点：安装耗时费力,已经基本淘汰,主要用于中低压挤包型橡塑电缆或油纸绝缘电缆，目前一般仅作为外护套防水恢复。20Copyright©3M2010.AllRightsReserved.绕包式电缆附件结构特征：利用各种软质带材按工艺要求缠绕而成，包括：绝缘胶带、半导电胶带、金属屏蔽带、防水胶带等等。一般应用于中低压挤包型橡塑电缆，特殊配置的胶带套装对油纸绝缘电缆也可适用优点：其材料简单，成本较低，适应特殊线径的电缆缺点：对施工环境，施工工艺要求高，单套电缆附件的制作时间很长21Copyright©3M2010.AllRightsReserved.热缩式电缆附件结构特征：将具有电缆附件所需要的各种性能的热缩部件套装在经过处理后的电缆上，加热收缩而形成的电缆附件,适用于中低压挤包型橡塑电缆或油纸电缆。优点：适应多种线径，轻巧、廉价，使用较广泛，成本相对较低缺点：安装需要动火，逐层安装。收缩后形状固定，不能与电缆同呼吸，温度多次循环变化后其电气及防水性能会减弱22Copyright©3M2010.AllRightsReserved.预制推入式电缆附件结构特征：利用橡胶材料，将电缆附件里的增强绝缘和屏蔽层在工厂内模制成一个整体或若干个部件，现场套装在经过处理后的电缆上而形成的电缆附件优点：整体式设计，电气性能好，安装快捷，高压电缆附件中常用缺点：每型附件仅适应单种线径，对电缆本体的尺寸、绝缘表面的加工要求比较严格，材料较硬，弹性差，对电缆主绝缘界面径向压力较小23Copyright©3M2010.AllRightsReserved.冷缩式电缆附件冷缩式电缆附件有效弥补了热缩式和预制式电缆附件的一些缺陷，同时兼有两者的一些技术特点，如：热缩电缆附件现场收缩安装、一种型号产品适用于多种线径电缆的特点；预制式电缆附件多层结构整体预制，多层结构的安装同时完成，且避免分层和内部气隙。热缩型：预制型：冷缩型：24Copyright©3M2010.AllRightsReserved.冷缩式电缆附件优势-11.不需要动火，不需要特殊工具，使用场所不受限制，现场施工没有安全隐患特殊培训安装方面的优势：2.安装简便，不需要特殊培训，一般施工人员经过简单培训即可完成安装任务3.附件包含几层结构，一次安装完成，无需分层安装，简化安装流程，并有利于确保安装质量25Copyright©3M2010.AllRightsReserved.冷缩附件保持紧压电缆本体1.电缆本体冷缩热涨不会影响附件对电缆本体的紧密贴合，即附件与电缆本体同“呼吸”冷缩式电缆附件优势-2性能的优势：2.有效防止电缆主绝缘界面残存气隙，避免发生局部放电和沿面爬电，延长附件的运行寿命3.冷缩附件本身具有良好的防水、防潮性能，配合防水胶带等配件，防水防潮性能更佳4.冷缩附件一种规格可适用于多种规格截面的电缆26Copyright©3M2010.AllRightsReserved.•硅橡胶具有疏水性•在淋雨或有水气时表面水珠容易滑落，防止通过雨水通道爬电•耐污性能好，即使表面沾有污秽后，仍具有疏水性•硅橡胶以Si-O为主，键能大于紫外线能量，具有抗紫外线性能•不会形成碳化的导电通道疏水性亲水性冷缩式电缆附件优势-3材料的优势：冷缩电缆一般采用硅橡胶作为绝缘材料热缩材料在紫外线作用下发生龟裂