電力電纜資料

2024/11/24電力電纜資料電力電纜資料2024/11/24電力電纜資料2目錄一、概述二、電力電纜的結(jié)構(gòu)三、電纜附件四、交聯(lián)聚乙烯電纜五、電纜的老化六、電纜的載流量2024/11/24電力電纜資料3一、概述

110kV及以上：輸電系統(tǒng)35kV及以下：配電系統(tǒng)1、架空線路——裸線（鋼芯鋁絞線），鐵塔，避雷線，接地，絕緣子。2.電纜線路——導(dǎo)體，絕緣層，保護(hù)覆蓋層；受氣候影響小，安全耐用。500kV交聯(lián)電纜2024/11/24電力電纜資料4基本結(jié)構(gòu)1.導(dǎo)電線芯（銅和鋁線長(zhǎng)度、電阻相等時(shí),鋁線重量為銅線的一半左右）多股導(dǎo)線扭絞而成——便于運(yùn)輸和輻射,可以彎曲。2024/11/24電力電纜資料52.電纜護(hù)層——防水。

材料:鉛包（柔軟，耐腐蝕）或鋁包護(hù)套。

護(hù)套外加強(qiáng):鋼帶或鋼絲鎧裝。

外護(hù)層:防腐場(chǎng)所

3.絕緣介質(zhì)

10kV及以下:聚氯乙烯價(jià)格低、溫度低。

35kV及以下:粘性浸漬的油紙絕緣、橡皮絕緣、塑料（聚氯乙烯、聚乙烯）絕緣

更高電壓:多用充油、鋼管油壓或充氣電纜。

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）:用途日增。

2024/11/24電力電纜資料6電力電纜的分類

1、按結(jié)構(gòu)特征

（1）統(tǒng)包型（10kV及以下）。

（2）分相型：分相屏蔽（10～35kV）。

（3）扁平型：一般用于較長(zhǎng)的水下和海底電纜。

（4）自容型：護(hù)套內(nèi)部有壓力的電纜。

2.按敷設(shè)環(huán)境

（1）直埋式

（2）構(gòu)架式

（3）水下敷設(shè)

2024/11/24電力電纜資料710kV及以下:三芯統(tǒng)包型1－導(dǎo)體線芯2－填充3－線芯絕緣4－統(tǒng)包絕緣5－鉛包6－瀝青防腐層7－鎧裝層8－瀝青黃麻層2024/11/24電力電纜資料81－導(dǎo)電線芯2－線芯屏蔽3－線芯絕緣4－外來蔽層5－鉛護(hù)套6－填料7－鎧裝層8－外護(hù)套10kV及以上:屏蔽型或分相鉛包型分相鉛包型電纜電纜線芯表面電場(chǎng)均勻,沒有絕緣表面的切向應(yīng)力,絕緣性能較好。單相故障不易轉(zhuǎn)化為相間故障,使維修更快、更方便。2024/11/24電力電纜資料93.按絕緣材料性質(zhì)分（1）油紙絕緣電纜粘性浸漬紙絕緣電纜不滴流浸漬紙絕緣電纜（2）塑料絕緣電纜聚氯乙烯絕緣電纜聚乙烯絕緣電纜交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電纜（3）橡膠絕緣電纜2024/11/24電力電纜資料10二、電力電纜的結(jié)構(gòu)

（一）紙絕緣電纜

1.粘性絕緣電纜

適用于35kV及以下，在光亮油中加入松香制成粘性浸漬劑。在較高浸漬溫度時(shí)具有較低的粘度保證了對(duì)紙層的完善浸漬。正常溫度時(shí)粘度大，電纜彎曲時(shí)仍具有紙層間相對(duì)位移。

浸漬電纜的熱膨脹系數(shù)比其它材料要大，容易形成空隙——局部放電

敷設(shè)在較大落差時(shí)，浸漬劑下流——電纜護(hù)套脹裂，上部更多空隙。更大落差時(shí)宜改用塑料電纜或不淌流電纜2024/11/24電力電纜資料11敷設(shè)在較大落差時(shí),浸漬劑下流——電纜護(hù)套脹裂,上部更多空隙。

更大落差時(shí)宜改用塑料電纜或不淌流電纜

粘性浸漬總包絕緣型電纜結(jié)構(gòu)（10kV及以下）1－載流芯；2－相絕緣；3－帶絕緣；4－金屬護(hù)層；5－鎧甲

粘性浸漬分向鉛包型電纜結(jié)構(gòu)（35kV及以下）1－載流芯；2－半導(dǎo)體屏蔽；3－絕緣層；4－分相鉛包；5－鎧甲2024/11/24電力電纜資料12（二）充油電纜

1.自容式充油電纜

利用補(bǔ)充浸漬劑的方法消除電纜中的氣隙。導(dǎo)電線心中有空心油道,當(dāng)電纜溫度升高時(shí),浸漬劑膨脹,電纜內(nèi)部壓力增加,浸漬劑流入供油箱；電纜冷卻時(shí)浸漬劑收縮,電纜內(nèi)部壓力降低,供油箱內(nèi)浸漬劑又流入電纜,防止了氣隙的產(chǎn)生,故可以用于110千伏及以上線路。2024/11/24電力電纜資料132.鋼管充油電纜

鋼管內(nèi)有三根單芯屏蔽電纜，屏蔽外包有銅帶，管內(nèi)充有1.5MPa左右的油壓。優(yōu)點(diǎn):機(jī)械強(qiáng)度高，油壓高，電氣性能易保證；

鋼管充油電纜1－載流芯；2－屏蔽；3－絕緣層；4－屏蔽；5－半圓形滑絲；6－鋼管；7－防護(hù)層2024/11/24電力電纜資料14（三）充氣電纜

1、紙絕緣充氣電纜

附屬設(shè)備簡(jiǎn)單，無液體靜壓力——髙落差處。

充氣電纜的許用場(chǎng)強(qiáng)低于充油電纜。

高壓力充氣電纜少見。

2.管道充氣電纜（GIC）

特點(diǎn):電容小、介質(zhì)損耗低、散熱性能好。

2024/11/24電力電纜資料15缺點(diǎn):一相發(fā)生故障可能影響另兩相。國(guó)外超高壓充油電纜也多采用自容式或鋼管式。2024/11/24電力電纜資料16（四）電力電纜的許用場(chǎng)強(qiáng)

1.電場(chǎng)分布

單芯電纜及分相鉛包的三芯電纜（導(dǎo)體光滑）——電場(chǎng)為圓軸圓柱體電場(chǎng)。導(dǎo)線線芯有多根導(dǎo)線絞合——最大場(chǎng)強(qiáng)比圓柱表面的髙30％。2024/11/24電力電纜資料17同軸分層電纜,第n層的最大場(chǎng)強(qiáng)

2.許用場(chǎng)強(qiáng)的選?。?）交流電纜（油紙）其絕緣老化的主要原因是局部放電2024/11/24電力電纜資料18發(fā)生局部放電（線芯附近的油隙或氣隙）持續(xù)地強(qiáng)烈放電，氣隙擴(kuò)大；放電尖端深入絕緣內(nèi)部，電場(chǎng)畸變，放電成滑閃放電。措施:關(guān)鍵是要設(shè)法提高局部放電電壓。如采用分階絕緣、絕緣層內(nèi)外包半導(dǎo)電紙等來改善電場(chǎng)分布，如提高壓力以提高局部放電電壓。2024/11/24電力電纜資料19

纏包絕緣中形成樹枝狀示意圖(a)近線芯處局部放電,(b)深入絕緣,畸變電場(chǎng)；(c)開始滑閃放電（粗線為放電路徑,虛線為電力線）2024/11/24電力電纜資料20油紙電纜的工作場(chǎng)強(qiáng)2024/11/24電力電纜資料21工頻下油紙絕緣局部放電起始場(chǎng)強(qiáng)與紙帶厚度及壓力的關(guān)系

油壓:l一1.5MPa;2一1.0MPa;3－0.1MPa；

氣壓:4－3.0MPa；5－2.0MPa；6－1.5MPa；7－1.0MPa；8－0.5MPa；9－0.25MPa2024/11/24電力電纜資料22電纜絕緣在各種電壓下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)單位:kV/mm2024/11/24電力電纜資料23（3）交流電纜（塑料） 決定因素是樹枝化放電問題:電樹枝，導(dǎo)體有尖狀突出物或分界面上有氣隙，局部放電引起。電化學(xué)樹枝，水、硫化物等臟物導(dǎo)致。國(guó)外高壓塑料電纜舉例2024/11/24電力電纜資料24（2）直流電纜

絕緣強(qiáng)度高:

——局部放電遠(yuǎn)不如交流下嚴(yán)重，因而直流下?lián)舸﹫?chǎng)強(qiáng)很高，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)近于短脈沖下的數(shù)值；

——低粘度油浸紙(充油電纜)與粘性浸漬絕緣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的差別也不象交流下那樣顯著。

施加同樣的場(chǎng)強(qiáng)值，則直流下的壽命要比交流下的長(zhǎng)得多。

按用于工35kV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的粘性電纜幾乎可用于直流110kV系統(tǒng)。

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油浸紙絕緣電纜自1890年問世以來，已有一百多年的悠久歷史，其系列與規(guī)格最完善。已廣泛應(yīng)用于330kV及以下電壓等級(jí)的輸配電線路中，并已研制出500一750kV的超高壓電纜。這種電纜的特點(diǎn)是:耐電強(qiáng)度高，介電性能穩(wěn)定；壽命較長(zhǎng)；熱穩(wěn)定性好；載流量大；材料資源豐富；價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是；不適于高落差敷設(shè)；制造工藝較為復(fù)雜；生產(chǎn)周期長(zhǎng)；電纜頭制作技術(shù)比較復(fù)雜等。2024/11/24電力電纜資料26四、交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜由聚乙烯(PE)加入交聯(lián)劑擠出成形聚乙烯絕緣（熱可塑性）電纜通過較大的電流時(shí),絕緣會(huì)熔化變形。交聯(lián)聚乙烯（XLPE）——聚乙烯分子間交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改善了耐熱變形性能、耐老化性能和機(jī)械性能。交聯(lián)的物理方法——輻射法,去除聚乙烯分子中的氫原子,使碳一碳鏈合,分子間進(jìn)行交聯(lián)。（不經(jīng)濟(jì)）化學(xué)交聯(lián)——在聚乙烯中加入少量的有機(jī)過氧化物,借助于過氧化物受熱分解,產(chǎn)生游離基,游離基能與聚乙烯中的氫原子結(jié)合、失去氫原子的聚乙烯分子間就聯(lián)合起來。2024/11/24電力電纜資料27

交聯(lián)電纜分子

(a)PE電纜(b)XLPE電纜2024/11/24電力電纜資料280.6/1kv三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝阻燃電力電纜0.6/1kv四芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝阻燃電力電纜2024/11/24電力電纜資料29（一）優(yōu)點(diǎn)與油紙電纜相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造周期短,工作溫度高,無油,敷設(shè)高差不限,運(yùn)行可靠,質(zhì)量輕,安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單和輸電損耗小等優(yōu)點(diǎn)。由于耐熱性和機(jī)械性較好,傳輸容量大,不僅適用于中低壓,而且還可以應(yīng)用到高壓和超高壓系統(tǒng)中。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜不僅在中低壓范圍內(nèi)能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油紙絕緣電纜,而且在高壓或超高樂等級(jí)上可與自容式充油電纜相競(jìng)爭(zhēng)。2024/11/24電力電纜資料30

交聯(lián)聚乙烯絕緣與其它絕緣材料的性能對(duì)比2024/11/24電力電纜資料31(1)游離放電老化 從材料不連續(xù)點(diǎn)或界面引發(fā)出來的,在絕緣層與屏蔽層的空隙產(chǎn)生游離放電（僅在電纜內(nèi)部有缺陷時(shí)才會(huì)發(fā)生）。(2)樹老化電樹枝——是在局部高電場(chǎng)(絕緣與內(nèi)半導(dǎo)電層的界面等)作用下,某些缺陷在絕緣層中呈現(xiàn)樹枝狀伸展,管壁上有交聯(lián)聚乙烯因放電而分解產(chǎn)生的碳粒痕跡,最終導(dǎo)致絕緣擊穿。（二）交聯(lián)聚乙烯電纜的老化

1.電氣方面

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電樹枝2024/11/24電力電纜資料33水樹枝——分為從導(dǎo)體的內(nèi)半導(dǎo)電層上產(chǎn)生的內(nèi)導(dǎo)水樹（危害最大）、從絕緣的外半導(dǎo)電層產(chǎn)生的外導(dǎo)水樹、從絕緣層中空隙等產(chǎn)生的蝴蝶結(jié)形水樹3類。在比引發(fā)電樹枝低得多的電場(chǎng)強(qiáng)度下即可發(fā)生。樹枝管有的大體不連續(xù),內(nèi)聚凝有水分,主干樹枝較鈕,分枝多而且密集電纏繞緣層中產(chǎn)生水樹的位量1—內(nèi)導(dǎo)水樹；2—外導(dǎo)水樹；3一蝴蝶結(jié)型水樹2024/11/24電力電纜資料34水樹枝2024/11/24電力電纜資料352.化學(xué)方面硫化對(duì)電纜絕緣影響最大。由于硫化物(硫化氫等)透過護(hù)套及絕緣層與電纜的銅導(dǎo)體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫化銅和氧化銅等物質(zhì)，這些物質(zhì)在絕緣層中從內(nèi)導(dǎo)一例向護(hù)套一例呈樹枝狀伸展統(tǒng)稱為化學(xué)樹。它在比形成電樹枝低很多的場(chǎng)強(qiáng)下即可產(chǎn)生，此外，還有物理物理老化、機(jī)械老化以及生物侵蝕造成的老化。化學(xué)樹枝2024/11/24電力電纜資料36絕緣層中的各種樹枝(a)電樹枝；(b)電化樹枝；(c)水樹枝2024/11/24電力電纜資料37水樹長(zhǎng)度與關(guān)系(3.8kV以下)水樹數(shù)量與關(guān)系(8.8kV以下)2024/11/24電力電纜資料38五、電纜附件（一）電纜終端電場(chǎng)分布

電纜終端處的放電，是極不均勻電場(chǎng)中的放電。電暈放電和滑閃放電是主要的放電形式。（1）首先在金屬屏蔽層附近，或法蘭邊緣處發(fā)生電暈放電，出現(xiàn)紫色的暈光及絲絲聲響。隨著電壓的升高，電暈向前延伸.逐漸形成由許多平行火花細(xì)線組成的光帶。這些細(xì)光帶雖較電暈明亮，但仍較弱。放電細(xì)線的長(zhǎng)度隨電壓正比增加。放電通道中的電流密度較小、壓降較大——輝光放電。2024/11/24電力電纜資料39（2）當(dāng)電壓超過某臨界值后，個(gè)別細(xì)線開始迅速增長(zhǎng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲?、紫色、明亮得多的火花。特點(diǎn):通道中電流密度較大，壓降較小?；W放電火花隨外施電壓增加迅速增長(zhǎng)，電壓稍有增加，滑閃放電火花就可能延伸到高壓極，形成完全擊穿。若金屬屏蔽處法蘭很光滑，輝光放電可能不明顯而直接出現(xiàn)滑閃放電。2024/11/24電力電纜資料40極不均勻電場(chǎng)中,沿面閃絡(luò)電壓比同樣距離的純空氣間隙的擊穿電壓小。由于強(qiáng)垂直分量的作用易引起熱游離和出現(xiàn)滑閃放電。2024/11/24電力電纜資料412024/11/24電力電纜資料42（二）連接接頭盒的典型結(jié)構(gòu)1.油浸紙絕緣電纜110一220kV自容式充油電纜普通接頭

1一封鉛2一接地屏蔽3—電纜芯4—半導(dǎo)體屏蔽5一外殼6—增繞絕緣7—芯管8—壓接管9一油嘴2024/11/24電力電纜資料43特點(diǎn):（1）電壓較低的粘性浸質(zhì)紙絕緣電纜導(dǎo)電線芯是通過連接套、采用焊接(錫焊)或壓接的方法將線芯連接。（2）高壓的充油電纜要求:保證電氣連通和油流的暢通無阻。方法:靠近連接端的電纜絕緣一般切削成階梯或錐形面(反應(yīng)力錐)，然后包纏填充絕緣，再包繞增繞絕緣。增繞絕緣兩端形成應(yīng)力錐面（表面場(chǎng)強(qiáng)均勻）。兩根相接的電纜的屏蔽為等位面。整個(gè)裝置與壓力供油箱連通。2024/11/24電力電纜資料442.橡塑絕緣電纜連接盒由于沒有金屬護(hù)套和浸漬劑，只需用普通連接盒將電纜各制造長(zhǎng)度連接起來。目前橡塑絕緣電纜的附件裝置主要以預(yù)制式為主。對(duì)35kV及以下的電纜，導(dǎo)電線芯連接以后，在原有工廠絕緣的上面套一熱縮材料制成的應(yīng)力管，然后再做其他部分的連接處理。2024/11/24電力電纜資料45對(duì)于高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電線的連接盒,目前主要是在金屬屏蔽層邊緣的電場(chǎng)集中處安裝以預(yù)制成型的應(yīng)力錐。預(yù)制式應(yīng)力錐結(jié)構(gòu)圖

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電容錐式終端接頭盒內(nèi)外絕緣相對(duì)位置示意

1一線芯2一工廠絕緣3一電纜護(hù)套4—電容錐極板5—屏蔽罩6一瓷套7一法蘭2024/11/24電力電纜資料472024/11/24電力電纜資料48

低壓戶外終端接頭10kV戶外終端頭

l—端子2—密封管

3一絕緣管4—單孔防雨裙

5一三孔防雨裙6一手套

7一接地線8一PVC護(hù)套2024/11/24電力電纜資料492024/11/24電力電纜資料50

冷縮三指套預(yù)制式硅橡膠電纜戶外終端頭2024/11/24電力電纜資料51五、電力電纜的載流量（一）電纜的長(zhǎng)期允許載流量電纜長(zhǎng)期允許載流量是指當(dāng)電纜通過電流時(shí)在達(dá)到熱穩(wěn)定后，電纜導(dǎo)體的溫度恰好達(dá)到長(zhǎng)期允許工作溫度則的電流數(shù)值。主要決定因素:電纜的長(zhǎng)期允許工作溫度。電纜本身的散熱性能。電纜裝置情況及其周圍的散熱條件。

2024/11/24電力電纜資料52不同電壓等級(jí)和絕緣型式的電纜,其最高允許工作溫度值不同。電纜絕緣層受熱膨脹,造成保護(hù)層過度伸展,使電纜內(nèi)部產(chǎn)生氣隙,這些氣隙在電場(chǎng)的作用下發(fā)生游離,最后導(dǎo)致絕緣的破壞。電纜的電壓等級(jí)越高,氣隙的游離