A第一部分(2)电缆讲座概论

重点实验重点实验室简介室简介西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室科研方向大类：1、电力设备结构优化及测试（MOA，变压器，发电机，电缆）2、电力设备绝缘监测（系列产品）3、光电子及电力电子器件（未来光纤入户工程）4、生物电介质及应用技术5、极端环境绝缘技术（太空、深海、高海拔、湿热）6、敏感材料与传感器本科教学专业课程1、电力电缆结构设计原理；2、电气绝缘结构设计原理；3、通信电缆与光缆；4、电气绝缘材料科学与工程；5、电介质物理；6、电介质化学；7、电气绝缘测试技术；8、高电压技术工程；9、电工材料；10、电气绝缘实验研究生教学课程PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿfwww.fineprint.cn第一部分（下）电力电缆在现代第一部分（下）电力电缆在现代城市建设中的作用及其检测技术城市建设中的作用及其检测技术西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室(710049)郑晓泉教授Email：[e-mail]:029-82660811Mobile:[phone]PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÿ3www.fineprint.cn第一篇第一篇目录目录第一章电力电缆概述一、未来城市中的输配电网二、电力电缆的发展及应用概述三、电力电缆的试验第二章XLPE电缆的绝缘老化特征一、XLPE电缆绝缘中的电树枝二、水树枝三、电化学树枝四、端部、接头和绝缘本体局部放电PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn第三章第三章电力电缆基本知识电力电缆基本知识一、电缆本体二、电缆接头三、电缆端子四、电缆敷设第四章第四章电缆质量及敷设、维护要求电缆质量及敷设、维护要求一、了解电缆质量二、正常敷设三、电缆运行第五章XLPE电缆绝缘及护套在线监测技术一、电缆本体绝缘在线监测技术二、电缆护套测距及定位PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn第一章第一章概述概述1．走进未来城市2．城市明线供电的弊病3．电力电缆输配电的几大优势4.电力电缆输配电-----城市电网发展的必由之路一、一、未来城市中的输配电网未来城市中的输配电网PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn11、走进未来城市、走进未来城市（1）未来城市高楼林立，绿草成荫，地面之上主要地区和交通干线不见线网，灯杆之外，决无杆塔。感觉：天蓝地洁，整洁和舒适，心情愉快（2）未来城市地下管网密布（上水、下水；电力、燃气；通信、互联网），犹如走进现代迷宫、地下长城。电力电缆线路纵横交错，联系城市动脉。（3）未来城市立体交通，网络购物，不见昔日嘈杂。（4）在英国城市地表，甚至于乡村地表，绝对见不到架空电力线路。见到的唯一架空线路是66kV级高压铁塔。它是现代城市的典范。（5）中国则相反，地面高低压裸线路引起触电伤亡事故累见不鲜。拍电影、电视想找一块没有架空线的清净之地都十分困难。未来一定会有一个大规模的电力线路进入地下的改造。范例：北京中关村某处地下管网系统。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn（1）现代某些城市区域——天津线路视觉污染PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn视觉污染视觉污染PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn（2）现代城市初见端倪哇！电线到哪里去了？PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÿwww.fineprint.cn多么宽广的马路，令人心旷神怡。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ²www.fineprint.cn英国景色英国景色11找找看，电线在哪里？PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn英国景色英国景色22牛津大学南安普顿大学PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn2.2.城市明线供电的弊病城市明线供电的弊病(1)城市地价随现代化的发展迅速上升。架空线占据大量空间、地面。(2)视觉污染和电磁污染(3)安全隐患a、大气污染，盐雾和台风、沙尘和霜雪－污闪b、人为安全因素(4)立体结构，架空线无法应用。北京高压线电磁污染听证会PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn电磁污染电磁污染电磁辐射对人体的损伤1）使癌症发病率增高2）伤害眼睛3）影响生殖功能4）损害中枢神经系统5）引起心血管疾病wmgq2≈PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建Ìwww.fineprint.cn二、二、电力电缆的发展及应用概述电力电缆的发展及应用概述1．电缆电压等级随传输线同步发展，在世界上已达1100kV。1．电力电缆的种类及特点(1)PVC绝缘电力电缆，适用于6kV及以下电压等级(2)PE和XLPE绝缘电力电缆，适用于1kV~500kV所有电压等级。(3)粘性浸渍纸绝缘电力电缆，主要用于6kV~35kV电压等级，是过去这个电压等级电力电缆的主要绝缘结构。(4)橡皮绝缘电力电缆，主要用做电器装备电缆。电压等级为500V~3kV，如矿用，船用，移动设备用等。(5)充油电缆目前电压等级最高的电缆，分为自容式（电缆内部设计有油道）和钢管充油两类，一般用在110kV~1100kV。其缺点是电缆结构复杂，不能垂直敷设。(6)充气电缆一般用在10kV~35kV。所充气体一般为纯度99.95%以上的干燥N2或SF6。——C—C——ClnPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建Ìwww.fineprint.cn22、国内电力电缆应用现状及发展概述、国内电力电缆应用现状及发展概述我国目前电网的最高电压等等级为500kV，局部已达750kV，1000kV也为时不会太远。目前充油电力电缆的电压等级也同步达到500kV，交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产能力已达500kV。在1kV~35kV范围，XLPE绝缘电力电缆已经大规模替代传统的油浸纸绝缘电缆。这主要取决于XLPE电缆与油纸电缆相比，具有生产工艺简单，原料来源丰富，敷设不受落差限制、维护方便等优点。另外，传统的油纸电缆所采用的电缆纸用优质木材做原料，消耗珍贵的森林资源，因此生产逐见萎缩。全国电缆生产厂家逾两千之多，九十年代来，XLPE电缆的生产规模和新增生产线增长速度达到历史高峰，可见电缆的需用量是非常巨大的。近年来，220kV的XLPE电缆正在迅速发展。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn三、三、电力电缆的试验电力电缆的试验电力电缆的试验：例行实验（出厂试验），每样产品必做，非破坏性；抽样试验，试验项目多，可能是破坏性的；型式试验（定型试验）；交接及预防性试验（在现场做）；1．出厂试验（1）35kV及以下塑料电缆的例行实验①导体直流电阻试验（导体截面是否合格，有无断股，导体材质）；②局部放电试验（与电缆寿命直接相关）：③交流耐压试验（2）其他种类电缆试验参阅有关资料（粘性浸渍纸：导体电阻，绝缘电阻，工频耐压试验；充油电缆：导体直流电阻，电容，tanδ，工频耐压，铅套密封性，护套直流耐压，电缆油样）2、交接试验（检验电缆在安装敷设过程中是否受损，安装敷设质量）（1）用兆欧表测绝缘电阻，1kV电缆用1000V表；1kV用2500V表（2）直流耐压并测量泄漏电流（3）检查相位PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn3、预防性试验：（1）交流耐压试验；（2）低压直流泄漏电流特性[小于DC5000V]；（3）测量绝缘电阻，特别是相与相绝缘电阻的差异；正反向绝缘电阻。（4）但运行老塑料电缆不推荐用直流耐压屠德民教授文章简介：电线电缆1996（5）33~37结论部分：1）在交联聚乙烯绝缘电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘的实际电场强度可比电缆绝缘中的工作电场强度高达11倍，比试验电压下的预定电场强度高8倍。2）交联聚乙烯电缆绝缘的预压短路击穿电场强度比直流击穿电场强度低一半，绝缘可能在直流耐压期间不击穿，而在短路放电中发生击穿。3）交联聚乙烯电缆绝缘即使通过直流耐压试验而不击穿，但也会引起绝缘的严重损伤。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn第二章、第二章、XLPEXLPE电力电缆的绝缘老化特征电力电缆的绝缘老化特征1、XLPE电缆绝缘的老化方式----水树枝、电树枝、电化学树枝电树枝：水树枝：电化学树：1mm0.5mm1mm(1)电树枝是导致绝缘击穿的必然前奏（老化形式），起因与绝缘内外屏蔽处的尖角、杂质及气隙。局部电场集中，超过了材料的绝缘强度。一旦产生，以及快的速度发展。绝缘中决不容许出现。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cnaa、几种发生在、几种发生在XLPEXLPE中的电树枝形状中的电树枝形状应力对电树枝的影响不均匀结晶对电树枝的影响PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cnbb、电树枝的检测手段、电树枝的检测手段局部放电检测1)工厂检测电缆本体的局部放电不能超标，超标必然会引发电树枝。2)运行现场在线监测局部放电，一旦产生局部放电激增，预示电缆绝缘即将击穿。必须采取措施。3)检测难点，现场干扰严重。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cn((2)2)水树枝水树枝水树枝特点是一种在电缆工作场强和水分存在前提下长期绝缘老化过程。无局部放电，自愈性是其特点。没有电树枝那样的明显枝叶。几乎是一种必然过程。最终破坏形式仍是电树枝。水树枝可检测性整流效应，谐波效应等。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建Ìwww.fineprint.cn3）电化学树枝电化学树枝，类似于水树枝，是一种在化学液体和工作电压下生成的树枝状老化缺陷。4)局部放电局部放电（PD）是导致高压电力电缆绝缘老化的主要形式之一。主要发生在三个位置：电缆本体，电缆接头和电缆端子。电极绝缘三种放电区域A、介质内部；B、电极之下；C、电极边缘PD检测量a、视在放电量Q；b、放电重复率N；c、放电能量W;d、起始放电电压；e、放电熄灭电压PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÿwww.fineprint.cn第三章第三章电力电缆基本知识电力电缆基本知识1、电缆基本结构接头电缆端子电缆高压电缆由3部分构成（1）电缆本体（2）电缆接头（3）电缆端子（4）电缆敷设PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÀwww.fineprint.cn11、电缆本体、电缆本体单心、两心、三心，三相四线，三相五线同轴圆柱体6.6kV及以上电压；其它结构形状1kV及以下电压。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿwww.fineprint.cnPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn电缆生产电缆生产XLPE电电缆绝缘三层共挤35kV及以下XLPE电缆绝缘悬链式生产线PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ駿www.fineprint.cn绝缘结构特征绝缘结构特征RrrRrUEln=（2）半导电层的目的a、保证绝缘内外表面尽可能为理想圆柱体结构。b、保证绝缘内外表面不存在空气隙。(三层共挤设备)c、屏蔽内导体表面的尖角和毛刺。（3）绝缘工作场强设计a、PE或XLPE的实际电气强度在工频下大约为50kV/mm。b、设计工作场强6～7kV/mm,最高10kV/mm。（1）内导体电工用铜或电工用铝。10kV及以下：铜或铝绞线35kV及以上：铜PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿÿw