电力电缆课件(1)

11电力电缆技术主讲:高广德单位:三峡大学电气学院输电线路工程系电话：0717-639407213872464337电气与新能源学院22主要内容一、电缆的基本概念二、电力电缆的特性三、电力电缆型号四、电力电缆的结构五、电力电缆种类电气与新能源学院3一、电缆的基本概念1、什么是电缆？广义的电缆：电线、电缆等统称为电缆。狭义的电缆：是指绝缘电缆，通常是由一根或多根导线以及相应的包覆绝缘层和外护层三部分组成的线材产品。按《电工术语—电缆》规范：定义为：用以传输电（磁）能、信息和实现电磁能转换的线材产品。电气与新能源学院42、电线电缆的分类常用的电线电缆按用途分：导线：有裸导线、绝缘电线、耐热电线、屏蔽电线。电缆：电力电缆、控制电缆、通信电缆、射频电缆、定温电缆、温控电缆等。电气与新能源学院553、电力电缆定义：用于电力传输和分配大功率电能的电缆，称为电力电缆。中低压电力电缆：通常把35KV及以下电压等级的电缆称为中低压电缆。高压电力电缆：110KV及以上等级的电缆称为高压电缆。电气与新能源学院66电线电气与新能源学院77电力电缆电气与新能源学院88电力电缆电气与新能源学院99电力电缆产品电气与新能源学院10通信电缆10电气与新能源学院11同轴电缆11电气与新能源学院12电缆廊道和电缆沟12电气与新能源学院13电缆直埋敷设13电气与新能源学院14电缆检测仪器电气与新能源学院15现场检测电缆15164电力电缆的应用应用背景：城市、乡镇的中低压架空裸线配电系统已暴露出许多问题。如线路安全、人身财产安全、影响市容等。为降低架空输电线路的故障率，可采用绝缘电缆的架空电力线路或地下埋设电缆。目前已逐渐在广大城市和农村地区得以应用。1617应用前景：电力部门规定：今后在配电系统中逐步使用架空绝缘电缆代替现有的架空裸线，并规定城市电力网的输电线路与高、中压配电线路，在下列情况下必须采用电缆线路。17181.根据城市规划，繁华地区、重要地段、主要道路、高层建筑区及对市容环境有特殊要求的场合；2.架空路线和线路导线通过严重腐蚀地段，在技术上难以解决者；3.供电可靠性要求较高或重要负荷用户4.重点风景旅游区；5.沿海地区易受热带风暴侵袭的主要城市的重要供电区域；6.电网结网或运行安全要求高的地区。1819二.电力电缆的基本特性电力电缆最基本的性能，是有效地传播电磁波（场）。另外一个极为重要的基本特性是环境的适应性。1.电气性能电气性能指导电性能、电绝缘性能和传输特性。不仅要有良好的导电性；还要有一定的电阻范围。电绝缘性能包括绝缘电阻、介电常数、介质损耗、耐电压特性等。传输特性指高频传输特性、抗干扰特性等。19202力学性能力学性能指抗拉强度、伸长率、弯曲性、弹性、柔软性、耐振动性、耐磨性以及耐冲击性等。3热性能热性能是指电线电缆产品的耐热等级、工作温度、电力电缆的发热散热特性、载流量、短路、过载能力，合成材料的热变形和耐热冲击能力，材料的热膨胀性及浸渍或涂层材料的滴流性能等。214耐腐蚀和耐气候性能耐腐蚀和耐气候性能是指耐电化腐蚀、耐生物和耐细菌腐蚀、耐化学药品侵蚀、耐盐雾、耐日光、耐寒、防霉以及防潮性能等。5老化性能老化性能指机械应力、电应力、热应力以及其他各种外加因素作用下，或外界气候条件下产品组成材料保持其原有性能的能力。21226其他性能包括材料物理性（如金属材料的硬度、蠕变，高分子材料的相容性）以及产品的某些特殊使用特性。222323三电力电缆型号中低压电力电缆型号及产品标示方法2424电缆型号及产品标示方法举例2525充油电缆型号及产品表示方法26四、电力电缆的基本结构26目前电缆的产品和型号有数千种。电力电缆可按绝缘材料、电缆的结构特点、电缆线芯数目或电能输送方式等分类。按绝缘材料可分为油浸纸绝缘、橡胶绝缘和塑料绝缘等。按电缆结构特点分：统包型、分相型、钢管型、扁平型、自容型等。按电缆传输电流方式分为交流和直流电缆。组成电力电缆的基本结构，主要是线芯、绝缘层和外护层三部分。为了保护绝缘和防止高电场对外产生辐射干扰通信等，还包括有金属护层并要求接地。对于多芯电缆，为方便制作成型，在其电缆绝缘线间还增加有填芯和填料。271、电力电缆的导电线芯电力电缆的导电线芯，简称导线，用来传输电流（交流或直流），是电缆的主要部分。电力电缆的导电线芯主要采用具有高导电性能的，有一定的抗拉及伸长强度的防腐蚀、易焊接的铜、铝材料制成。钢导电线芯具有可取之处，但目前主要使用铜和铝导电线芯。2728电缆线芯绞合形式及绞合参数28电缆线芯绞合形式及绞合参数29电缆线芯典型结构303031313232332.绝缘层及材料电缆绝缘层的作用是将线芯与大地以及线线间在电气上彼此隔离，保证电能正常输送。绝缘层材料电缆的绝缘层材料有油浸纸、橡胶、纤维、塑料等。电缆绝缘结构分相绝缘和带绝缘两种。相绝缘是每个线芯的绝缘；带绝缘是将多芯电缆线芯合在一起，然后施加的绝缘，这样可使线芯相互绝缘并与外皮隔开。3334（1）油浸绝缘纸上世纪70年代以前是主要绝缘材料。成分是纤维素，特点是：1）耐压强度高2）介质损耗低3)化学性能稳定4）价格便宜，且使用寿命长5）耐电晕性能好6）耐热性能较好，长期允许运行温度达65°C35（2）塑料绝缘主要有聚氯乙烯、聚乙烯及交联聚乙烯等，用作高压电缆绝缘的聚乙烯的特性：1）光热老化、氧化性能低，耐电晕性能比聚氯乙烯绝缘层低得多；2）由于分子间吸引力小，其熔点低、耐热性能低、机械强度不高、蠕变大；3）在某些环境，如雨水或有机溶剂的浸透下，即使所受应力比其机械强度小的多，也会产生裂纹，即容易产生环境应力开裂；4）容易形成气隙，为克服这种现象的出现，制作时加各种相应的添加剂，进行改善。353636（3）橡胶绝缘天然橡胶、丁基橡胶和乙丙橡胶三种。优点：电气性能较好、吸水性低、柔软性好等。缺点：耐热性差，容易受热空气和油类的影响损坏。37（4）其他材料浸渍剂：黏性浸渍剂和充油电缆用的浸渍剂黏性浸渍剂必须满足：1.介质损耗低；2.不易老化和氧化；3.不易受外界污染和不易产生游离。充油电缆的浸渍剂多从原油的变压器油馏经过脱蜡、酸碱精制、水洗、白土处理，加添加剂而制成。电缆绝缘用气体，在充气电缆中气体也是绝缘或绝缘层的组成部分。常用氮气和六氟化硫气体。37383电缆绝缘层的材料应具备的特性（1）高的击穿强度（2）介质损耗低（3）高绝缘性能（4）优良的耐树枝（移滑）放电性能，耐电晕性能好，耐局部放电性能好。具有一定的柔软性能和机械强度。（5）绝缘性能长期稳定（6）使用寿命长，价格便宜，材料来源广。38394电缆护层为了使电缆绝缘不受损伤，并适应各种使用条件和环境的要求的保护层，叫做电缆护层。电缆护层分为内护层和外护层。护层结构(1)外护层：保护内护层免受外界的影响和机械损伤，如在运输安装、敷设、运行中保护电路线芯、绝缘浸渍物，避免机械损伤、受潮、渗漏外流、腐蚀等作用。（2)内衬层：位于铠装层和金属套之间的同心层，起铠装衬和金属护套防腐蚀作用。3940（3）铠装层：用来减少机械力对电缆的影响，在内衬垫层与外被层之间的同心层，用来承受作用到电缆上的机械力的保护层，同时也起电场屏蔽和防止外界电磁波干扰的作用。（4）外被层或外护层：在铠装层外面的同心层是电缆的最外层，主要对铠装层起防腐蚀保护作用。（5）加强层：它是充油电缆所特有的结构。高压充油电力电缆外护结构由内衬层，加强层、保护层、铠装层和外被层组成。4041（6）铅护套：最早使用的护套材料。特点是耐腐蚀、熔化点低、蠕变性能好。（7）铝护套：是铅护套的代用材料。与铅相比，它主要具有以下优点：密度小、机械强度高、资源丰富、价格便宜导电、导热、屏蔽性能优越。敷设在振动场所也不需要防震装置。铝护套值得推广，钢护套也有使用。4142护层材料主要有金属护层、橡胶塑料护层和组合护层三大类。铅、铝护套多用于油浸纸绝缘电缆；橡、塑护套多用于橡塑类绝缘电缆。4243445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。油纸绝缘电缆的导体屏蔽材料一般为金属化纸或半导电纸带。塑料、橡皮绝缘电缆的导体或绝缘屏蔽材料分别采用半导体塑料和半导体橡皮。4445五电力电缆类型1、油浸纸绝缘电缆§油浸纸绝缘电力电缆是使用历史最久、用量最大的一种电缆。它具有使用寿命长价格便宜、热稳定性高等特点。§其缺点是工艺比较复杂。黏性浸渍性电缆的浸渍剂容易淌流，因而不可避免地要在绝缘内形成气隙，降低了其绝缘水平。通常采取消极的扑救措施，即把敷设位差限定得很小。不滴流浸渍纸电缆在浸渍和配料方面要复杂些。§常用油浸纸绝缘型电缆分不滴流油浸渍纸绝缘金属套电力电缆、黏性油浸纸金属套电力电缆、油压油浸渍纸绝缘型电缆和气压黏性油浸渍纸绝缘型电缆。4546黏性油浸渍纸绝缘电力电缆不滴流纸绝缘电力电缆滴干纸绝缘电力电缆4647482、橡塑电力电缆以高分子聚合物作为绝缘的电缆称为橡塑电缆。橡胶绝缘型电缆橡胶绝缘型电缆是指主要由天然橡胶加不同的添加剂组成的各种橡胶绝缘层构成的电缆，电缆导体和绝缘表面均有屏蔽层。48494950塑料绝缘电力电缆（1）聚氯乙烯绝缘电缆：用聚氯乙烯聚合材料作为电缆绝缘和护套的一种固体挤压聚合电缆，简称PVC电缆。线芯有铝和铜两种。51（2）.聚乙烯绝缘电缆：用聚乙烯聚合材料作为电缆绝缘和护套的一种固体挤压聚合电缆，简称PE电缆。线芯有铝和铜两种。（3）.交联聚乙烯绝缘电力电缆5152优点：1）良好的耐热性和机械性能。2）敷设安装方便，由于交联电缆是干式绝缘结构，不需敷设供油设备。3）除具有电场分布均匀、没有切向应力特点外，其电气性能好，介质损耗正切小，绝缘电阻高。4）1～110KV电压等级范围内，交联聚乙烯绝缘电力电缆可以代替纸绝缘电缆。5）比充油电缆要求的防火措施要简便。5253超高压交联聚乙烯电力电缆完全可以代替充油电缆这类电缆结构特点：1）800mm2及以下的导体为紧压圆形绞合导体，1000mm2及以上的导体为分割导体结构；2）内屏蔽采用超光滑半导电屏蔽料挤包在导体上，标称截面积为500mm2及以上电缆的内屏蔽有半导电包带和挤包带半导电层组成；3）绝缘采用超净交联聚乙烯绝缘料挤包在导体屏蔽上；53544）外屏蔽采用超光滑交联聚乙烯绝缘料挤包在屏蔽上；5）所有型号及规格的电缆都有纵向阻水层，纵向阻水层采用半导电阻水带绕包在外屏蔽与径向防水层之间；6）金属屏蔽层采用疏绕铜丝或铜带，铜丝的标称截面积为92mm2，也可根据使用要求设计不同截面的金属屏蔽层；7）外护层采用PVC或PE护套料挤制，表面涂敷一层半导电涂层。5555563充油电缆35KV以上的高压电力电缆目前主要产品是110、220、330、400、500KV电压级的自容式充油电缆。这些电缆除具有优良的绝缘性能外，还能承受很高的电场强度，具有很低的介质损耗、良好的散热性、可靠的护层防护以及配套的接头附件等。充油电缆根据充油通道不同分为自容式充油电缆和钢管充油电缆两种。按油压大小分高、中、低三种。565758585959钢管电缆：钢管电缆导线设有中心油道，绝缘层的结构与自容式充油电缆相同。优点：良好的机械性能、占用线路走廊小、电气性能高、维护方便、输送容量高等。缺点：故障扩展广、安装复杂、不宜用于高落差线路中、电缆安装允许半径和所需油量比自容式充油电缆大、终端盒的结构较复杂、需要大量无缝钢管。604管道充气电缆管道充气电缆，又称压缩气体绝缘电缆。结构是在内外两个圆管道之间充以一定压力的六氟化硫（SF6）气体，所充气体是绝缘层的一部分。电缆线芯一般用铝（或铜）管制成按线芯数目可分单芯和三芯管道充气电缆，有挠性和刚性之分。三芯管道充气电缆外护套（管道）一般用无缝钢管或铝管。606162管道充气电缆的优点：①具有与架空线相同程度的传输能力，同时还与电缆一样，受周围环境影响小，如盐雾、污秽、雷击等类；②由于SF6气体的相对介电参数为1，它的静容量只有充油电缆的0.1，充电电流小；作为超高压用