电力电缆概述

第一节电力线路概述架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。一、架空线路的结构与型号架空线路由导线、电杆、横担、拉线、绝缘子和线路金具等组成。为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。架空线路——裸线（钢芯铝绞线），铁塔，避雷线，接地，绝缘子，电缆线路——导体，绝缘层，保护覆盖层；受气候影响小，安全耐用1导线•架空导线架设在空中，要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件比较恶劣。因此，它们的材料应有较高的机械强度和抗腐蚀能力，而且导线要有良好的导电性能。导线按结构分为单股线与多股绞线；按材质分为铝（L）、钢（G）、铜（T）、铝合金（HL）等类型。由于多股绞线优于单股线，故架空导线多采用多股绞线。•铝绞线（LJ）导电率高、质轻价廉，但机械强度较小、耐腐蚀性差，故多用于挡距不大的10kV及以下的架空线路。架空线路结构示意图•钢芯铝绞线（LGJ）将多股铝线绕在钢芯外层，铝导线起载流作用，机械载荷由钢芯与铝线共同承担，使导线的机械强度大为提高，因而在10kV以上的架空线路中得到广泛应用•铝合金绞线（LHJ）机械强度大、防腐性能好、导电性亦好，可用于一般输配电线路。•铜绞线（TJ）导电率高、机械强度大、耐腐蚀性能好，是理想的导电材料。但为了节约用铜，目前只限于有严重腐蚀的地区使用。•钢绞线（GJ）机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，故只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。2杆塔•杆塔是用来支持绝缘子和导线，使导线相互之间、导线对杆塔和大地之间保持一定的距离（挡距），以保证供电与人身安全。对应于不同的电压等级，有一个技术经济上比较合理的挡距，如0.4kV及以下为30～50m，6～10kV为40～100m，35kV水泥杆为100～150m，110～220kV铁塔为150～400m等。•杆塔根据所用材料的不同可分为木杆、钢筋混凝土杆和铁塔等三种。•杆塔按用途可划分为：直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆（如分支杆、跨越杆、换位杆等）。3横担•横担的主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆动而造成相间短路。目前使用的主要是铁横担、木横担、瓷担等。•横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、安装方式和使用地点。主要是保证在最困难条件下（如最大弧垂时受风吹动）导线之间的绝缘要求。35kV以下电力线路的线间最小距离见有关设计手册。4绝缘子•绝缘子的作用是使导线之间、导线与大地之间彼此绝缘。故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度，并能承受各种气象条件的变化而不破裂。线路绝缘子主要有针式绝缘子、悬式绝缘子。5金具•用于连接、固定导线或固定绝缘子、横担等的金属部件。常用的金具有：悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、联结金具、保护金具等。二、电力电缆•电力电缆同架空线路一样，也是输送和分配电能的。在城镇居民密集的地方，在高层建筑内及工厂厂区内部，或在其他有腐蚀性气体和易燃、易爆的场所，考虑到安全和市容美观的问题以及受地理位置的限制，不宜架设甚至有些场所规定不准架设架空线路时，就需要使用电力电缆•电力电缆与架空线路相比有以下优点：（1）运行可靠，不受外界影响，不会像架空线路那样，因风害、雷击、鸟害等造成断线、短路与接地等故障，机械碰撞的机会也较小。（2）不占地面和空间，电力电缆一般都敷设在地下，不受路面、建筑物的影响，适合城市与工厂使用。（3）供电安全，地下敷设，不会对人身造成各种危害。（4）运行维护工作量小，节省线路维护费用。（5）不使用电杆，节约木材、钢材、水泥，同时使市容美观整齐，交通方便。（6）电力电缆的充电功率为电容性功率，有助于提高线路功率因数。（一）电力电缆的分类1.按绝缘材料的不同可分为（常用）：•油浸纸绝缘电缆（PILC）2、交联聚乙烯电缆（XLPE）•聚乙烯电缆（PE）4、聚氯乙烯电缆（PVC）•橡胶电缆（EPR）2.按电压等级来分：•可分为低、中压电力电缆（35kV及以下），高压电力电缆（110kV、220kV）和超高压电力电缆（500kV）。（二）电缆线路的结构与型号电缆线路的结构主要由电缆、电缆接头与封端头、电缆支架与电缆夹等组成。1电缆种类与结构在输、配电线路中，目前常用的1～35kV电力电缆，主要有铠装电缆与软电缆两大类。铠装电缆具有高的机械强度，但不易弯曲，主要用于向固定及半固定设备供电；软电缆轻便易弯曲，主要用于向移动设备供电。•铠装电缆•软电缆有五种典型结构，其结构示意图如图1所示：图1-a.单芯电缆I图1-b、单芯电缆II图1-c三芯图1-d三芯电缆II图1-e三芯电缆III电缆结构示意图•图1中，导体芯线和绝缘层是必须的电缆组成部分，导体芯线的材料通常为铜芯和多股铝芯，绝缘材料如上所述有四大类。•图1-a所示的单芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构，金属屏蔽层为铅包，外护层由钢带和塑料材料等组成；•图1-b中所示的单芯电缆，通常是塑料交联聚乙烯（XLPE）绝缘介质电缆的典型结构，比图1-a中的结构多了内外半导电层和石墨层，而金属屏蔽层一般为铜带，金属护套可能是钢带（丝）、铝、铜或不锈钢等材质；•图1-c所示的三芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构，与图1-a所示的单芯电缆结构基本相同；•图1-d所示的三芯电缆，多为塑料聚乙烯（PVC）绝缘介质和橡皮绝缘介质电缆，一般为6kV以下低等级电缆典型结构，这样的结构也有四芯电缆情况。•图1-e所示的三芯电缆，多为XLPE绝缘介质电缆的结构与图1-a所示的单芯电缆基本相同。•分析五种电缆的典型构造，归总进来，电缆主要由五部分组成：导体芯线、绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、外护套层。0.6/1kv三芯交联聚乙烯绝缘阻燃电力电缆0.6/1kv三芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装阻燃电力电缆0.6/1kv三芯交联聚乙烯绝缘钢丝铠装阻燃电力电缆0.6/1kv四芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装阻燃电力电缆2电缆型号的选择①电力电缆的型号塑料绝缘电力电缆结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆（已达10kV电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（已达110kV电压等级）。②常用型号及选择原则油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。③常用绝缘导线型号及选择塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设时常用。常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。电力电缆结构示意图环氧树脂中间头示意图环氧树脂终端头示意图3低压电缆截面选择•低压电缆截面选择与高压电缆选择不同，主要考虑电缆正常运行时的发热与电压损失，并考虑故障时短时承受大电流所引起的温升，故不再按经济电流密度选择，而是按长时允许负荷电流初选截面，再用正常运行允许电压损失和满足短路热稳定的要求进行校验，所选电缆必须满足上述所有条件。（三）电力电缆的安装敷设•1.电力电缆线路路径的选择一条电力电缆线路在正常条件下运行，其寿命为40年~50年，且投资又大。因而电力电缆线路路径的选择就极为重要。其路径的选择不仅与敷设时投资的大小、施工的方便与否有关，而且与今后几十年电力电缆能否安全、经济运行关系极大，决不可掉以轻心。电力电缆线路路径的选择，主要从安全、经济和便于施工三个方面考虑。1.1安全运行（1）必须考虑电力电缆在投入运行后不致遭到各种损坏，如机械外力、振动、摩擦、化学腐蚀、杂散电流和热影响等。（2）电力电缆路径的选择应与未来的规划相结合，避免与规划发生冲突，运行后再迁移，还要考虑今后的发展和负载的增长。（3）在选择电力电缆线路路径时，应尽可能让电力电缆水平敷设，以减少电力电缆的高度差。（4）选择电力电缆线路路径时，还应考虑便于今后的运行维护和检修。•1.2经济（1）尽可能选择最短距离，节约投资，减少线路损耗和发生事故的几率。（2）还应结合未来规划及发展情况考虑路径，以减少总投资。•1.3便于施工（1）应尽量减少穿越各种管道、铁路、公路等设施和拐弯、迂回，以便于敷设。（2）应考虑便于电缆的运输。（3）当电力电缆线路采用隧道或排管敷设方式时，还应考虑以下几个方面：1）应选择土质较好，地下水位低的路径，以免土质松软增加施工的困难或在运行中地基下沉损坏管道。2）应选择已定型的道路，与市政规划一致，以免日后迁移造成浪费。3）应选择在车行道的一侧或慢车道上，有较宽的人行道或绿化带时，力争在人行道或绿化带下，这样可降低管道所承受的载荷和少穿越马路。4）应选择比较直的路径，避免建设在迂回曲折的道路上，以利于少占道路的断面和便于电缆的敷设。5）应避免与其他管线的主干线在同一马路上，以减少交叉或相互干扰。6）应结合电力系统的长远规划以及有利于架空线路的逐步转入地下，应按该地区的最终容量考虑，一次投资、一次建成，不宜日后再进行扩建。•2电力电缆线路的敷设方式及其要求•2.1电力电缆线路的敷设方式（1）直接埋设在地下，这是最通行和最经济的敷设方法。（2）敷设在电缆沟内，用于多条电缆的敷设。电缆沟虽然当时投资比直埋较大，但其便于进行温度监视和采取通风降温措施，改善其散热条件。另外，电缆沟还具有便于电缆检修、新设、更换以及有利于防止外力损伤和故障测寻、修复等优点。（3）安装在电缆隧道内，当在发电厂或变电站出线电缆很多或并列敷设条数较多（如20~40条以上时）的地区敷设电缆时，应考虑建造电缆隧道。•建造电缆隧道虽然建设时投资大、工期长、建筑材料耗费多，而且带来通风、防火、防漏水等大量问题，但是它具有以下优点：1）大量地减少了电缆线路所占道路断面（走廊）。2）减少对电缆的外力破坏和机械损伤。3）消除因土壤中有害物质引起的保护层化学腐蚀。4）检修或更换电缆迅速方便。5）随时可以增放新电缆，而且不必掘开路面。•（4）敷设在电缆排管内，当较多电缆通过市区街道时，直埋对电缆压力大，又不适宜建造电缆沟和隧道，可建造电缆排管，造价低于隧道，但又具有许多隧道的优点，还不必考虑防火问题。（5）敷设在电缆托架上，是厂区内电缆安装的新形式，厂区内（尤其是发电厂或化工厂内）管线很多，建筑电缆沟已很困难，又常常因为热管道的跑汽、跑水而损伤电缆，因而在厂区内采取电缆托架架空安装来代替电缆沟。（6）架空安装，由于近年塑料电缆的发展，电缆的重量减轻，把电缆吊挂在吊线上（或固定在杆塔上）的方式逐渐得到应用。架空电缆和埋在地下的电缆相比，易受外界的影响，不够美观，但建设费用较低。•2.2电力电缆线路敷设的安全技术要求（1）电缆直接敷设在地下的安全技术要求1）电缆的埋设深度不应小于0.7m，通过农田时埋设深度不小于1.2m。电缆周围应铺以100mm的细土，在电缆上方100mm处盖上水泥保护板，其宽度应超出电缆直径两侧各50mm。2）电缆敷设在建筑物附近时，电缆外皮与建筑物基础的距离不应小于0.6m（原则是考虑电缆施工时不受建筑物的阻碍，也不影响建筑物的结构）。•3）多条电缆同沟敷设或相互交叉时，电缆外皮间的距离应符合以下要求：①电力电缆相互间或与控制电缆间的最小净距10kV及以下为0.1m，10kV以上为0.25m；不同部门使用的电缆（包括通信电缆）相互间为0.5m，如用电缆隔板隔开时，可降为0.1m，穿入管中不作规定。②电缆相互交叉时的最小净距为0.5m。电缆在交叉点前后1m范围内，如用隔板隔开时，上述距离可降为0.25m，穿入管内时不作规定。③电缆平行或交叉时要保持一定距离是考虑以下几个原因：检修电缆时，若邻近电缆距离太近容易造成机械外伤。为了防止电缆在运行时发生故障而将临近电缆烧坏，因此电缆间应保持适当的距离；电缆间距离太近不容易散热，因而影响电缆的载流量；若电缆相互靠近或交叉不能保持一定距离而相互接触时，则容易产生“交流电蚀”。•4）电缆与地下管道接近和交叉时，电缆与管道间的净距不应小于以下规定：①电缆与热力管道接近时的最小净距为2m，如用隔板隔开时为1m。②电缆与可燃气体和易燃液体