電力系統(tǒng)及電纜原理

1電力系統(tǒng)及電纜原理

電力系統(tǒng)及電纜基礎

中壓電力產(chǎn)品銷售人員

基礎技術(shù)培訓課程Copyright3M2022.AllRightReerved.

典型電力系統(tǒng)的組成升壓變電站發(fā)電廠（火力,發(fā)電廠（火力，水力,風

電等）水力,風電等）輸電架空路線:輸電架空路線：HOkV及以上電壓等級

及以上電壓等級

輸電電纜路線：110kV及以上電壓等級及以上電壓等級

降壓變電站

用戶側(cè):用戶側(cè):380V及220V及配電架空路線:配電架空線

路：35kV,20kV,10kV

配電電纜路線:配電電纜路線:35kV,20kV,1OkV

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電力系統(tǒng)普通由發(fā)電,輸電,變電，配電及用戶組成.500kV,330kV,電力

系統(tǒng)普通由發(fā)電,輸電,變電,配電及用戶組成.500kV,330kV,220kV,HOkV

為輸電電壓等級,35kV,20kV,lOkV為中壓配電電壓等級,220kV,llOkY為輸

電電壓等級,35kV,20kY,10kV為中壓配電電壓等級，380V,220V為低壓配電

電壓等級.380V,220V為低壓配電電壓等

級.Copyright3M2022.AllRightReerved.

發(fā)電

火力發(fā)電

水力發(fā)電

風力發(fā)電

核能發(fā)電3Copyright3M2022.AllRightReerved.

中國目前的發(fā)電廠主要為火力發(fā)電和水力發(fā)電兩種，也包括新興能源

如風力和核能發(fā)電.電廠發(fā)出電能的出口電壓為635kV等級,通電廠發(fā)出電

能的出口電壓為6-35kV等級,通過就地的升壓變壓器升至UOkV或者更高

電壓送至過就地的升壓變壓器升至UOkV或者更高電壓送至遠方.電廠內(nèi)

部特別是火電廠有較多的廠用電設備，電壓等級普通為6kV或者10kV.電

壓等級普通為6kV或者10kV.3M中壓冷縮電纜附件主要應用于電廠內(nèi)廠

3M中壓冷縮電纜附件主要應用于電廠內(nèi)廠用電設備供電,升壓變電站和

集電線的中壓電纜上.

輸電輸電是指將電能從電源點通過較長距離輸送至用電的負荷中心.

輸電的電壓等級普通為UOkV級以上等級.壓等級普通為UOkV級以上等

級.根據(jù)我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計,220kV輸電路線輸送容量為

100^500MW,kV輸電路線輸送容量為100~傳輸距離為100~傳輸距離為

100^300km;110kV輸電路線kV輸電路線輸送容量為傳輸距離為

50~輸送容量為10~50MW,傳輸距離為50~100km.km.傳統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡普通使

用架空路線，現(xiàn)在，高壓電纜已經(jīng)較普遍地應用于110現(xiàn)在,高壓電纜已經(jīng)

較普遍地應用于UOkV及以上電壓等級，即需要使用高壓電kV及以上電壓

等級，即需要使用高壓電纜附件.高壓輸電架空線

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配電配電是指將電能從降壓變電站分配到各負荷片區(qū),我國城市配網(wǎng)

以10kV電壓等級為主,大型重工業(yè)較多采用35kV電壓等級.在少數(shù)城

10kV電壓等級為主,大型重工業(yè)較多采用35kV電壓等級.在少數(shù)城市仍保

留35kV配電等級電壓,20kV電壓等級是未來城市配電電壓等級的發(fā)展方

向.路線：電纜,架空線(裸導線/絕緣架空線)路線：電纜

，架空線(裸導線/絕緣架空線)

配電變壓器:油浸式變壓器/配電變壓器:油浸式變壓器/干式變壓器

開關(guān)設備:開關(guān)柜/環(huán)網(wǎng)柜/開關(guān)設備:開關(guān)柜/環(huán)網(wǎng)柜/電纜分支箱，柱

上開關(guān),環(huán)網(wǎng)柜等

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冷縮式電纜附件在配電網(wǎng)中的應用配電網(wǎng)(635kV)采用電纜進行電能

傳輸已越來越普遍，是3M配電網(wǎng)(6-35kV)采用電纜進行電能傳輸已越來越

普遍，是3M中壓電纜附件的主要應用場合和主要市場，以下為一些典型的

應用.

電纜戶外終端

電纜戶內(nèi)終端

電纜中間接頭

可插拔式終端

主要用于電纜與架空路線,戶外布置的變壓器連

接.6Copyright3M2022.AllRightReerved.

主要用于電纜與空氣絕緣開關(guān)柜,母排,戶內(nèi)變壓器,機電的連接.

主要用于電纜之間的接續(xù).

主要用于電纜與充氣式環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的連接.

8.7/1OkV;UO:指的是電纜設計用的導體與屏蔽或者金屬套之間的額定工頻

電壓，即電纜主絕緣承受的電壓，即相電壓;U:指的是電纜任意兩相導體之

間的額定工頻電壓，即線電壓;有時也會提到U有時也會提到Um,它指的

是設備最高電壓（使用設備的系統(tǒng)最高電壓的最大值），如1OkV系統(tǒng)的最

高電壓普通為12kV.壓的最大值），如1OkV系統(tǒng)的最高電壓普通為12kV.

下表為中壓系統(tǒng)的電壓等級，其中在中國最常用的是1OkV和35kV等級系

統(tǒng)的電壓等級，其中在中國最常用的是1OkV和35kV等級

U13610Um3.67.212U010.61.83.6620.63.668.7U152035Um17.52442單位:（）

單位：（kV）:（U0128.71212182126

注:U0按系統(tǒng)接地故

障持續(xù)時間不同分為兩類,具體分類如下：1類用于單相接地故障時間

每一次普通不大于Imin的系統(tǒng).2類用于接地故障時間更長的系統(tǒng)，對電

纜絕緣性能要求較高的場合，中國電纜系統(tǒng)普遍采用2類

UOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

8.7/10kV電壓等級示意lOkV相對相10kV8.7kV相對地

8.7kV10kV8.7kV

A

B

C

以上為U/U=8.7/1OkV電壓等級的電纜示意.可看出8.7kV即電纜絕緣

厚以上為U0/U=8.7/10kV電壓等級的電纜示意.可看出8.7kV即電纜絕緣

厚上需要承受的電壓（相電壓），10kV即兩相之間的電壓（線電壓）.上需要

承受的電壓（相電壓）JOkV即兩相之間的電壓（線電

壓〉lOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

電纜的型號-中國GB表示方法電纜的型號-中國GB表示方法注:以

交聯(lián)聚乙烯塑料絕緣電力電纜為例代號:銅導體:鋁導體:PVC絕緣或者內(nèi)

護套PVC絕緣或者內(nèi)護套PE絕緣或者內(nèi)護套PE絕緣或者內(nèi)護套某LPE

絕緣某LPE絕緣⑴省略LVYYJ

外護層代號:標記0234鎧裝層無雙鋼帶細圓鋼絲粗圓鋼絲外護套一-

PVC外套PVC外套PE外套

銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝PVC護套電力電纜，額定電壓為

26/35kV,3芯,標稱護套電力電纜,額定電壓為銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧

裝護套電力電纜芯截面240mm2,表示為:YJLV22-26/35-3某240截面，表示

為：某1!Copyright3M2022.AlIRightReerved.

導體類型銅導體：1.銅導體:一應用較廣泛，特殊是供電系統(tǒng)一應用較

廣泛,特殊是供電系統(tǒng)一抗拉強度較高,運行穩(wěn)定一抗拉強度較高,運行穩(wěn)

定一高的導電率，相同截面是鋁的L3倍一高的導電率，相同截面是鋁的

1.3倍一價格較貴一價格較貴

鋁導體:2.鋁導體:一由于銅價較高,現(xiàn)在開始在一些地方使用一由于

銅價較高,現(xiàn)在開始在一些地方使用一分量較銅輕,不抗拉一分量較銅輕，

不抗拉一導電率較低一導電率較低一延伸系數(shù)大于銅一延伸系數(shù)大于銅

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屏蔽層之一：導體屏蔽的結(jié)構(gòu)和作用導體屏蔽層）內(nèi)半導電層（導體屏

蔽層）導體屏蔽層也叫做內(nèi)半導電層，它是由半導電材料密切包裹在導線外

并與絕緣內(nèi)表面密切結(jié)合而形成的屏蔽結(jié)構(gòu).導體屏蔽層形成一個法拉利

籠（導電的屏蔽體），并有效填充導體和絕緣之間氣隙,防止導體間的氣隙放

電.下方左圖為無導體屏蔽的電纜運行情況,導體和絕緣間的氣隙在電場作

用下產(chǎn)生放電,并會加速絕緣老化,劣化.右圖由于有內(nèi)半導電層有效屏蔽

和填充,無放電現(xiàn)象.

無導體屏蔽局部放電

有導體屏蔽

導體屏蔽（內(nèi)半導電層）導體屏蔽（內(nèi)半導電層）

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主絕緣層的類型和特點主絕緣

絕緣類型PILC（油浸紙）油浸紙）某LPE（交聯(lián)聚乙烯）交聯(lián)聚乙

烯）EPR（乙

丙橡膠）

工作溫度應急溫度80℃90℃90℃95℃130℃130℃140℃

EPR某（耐熱乙丙橡膠）105℃

PTLC絕緣較早開始使用，現(xiàn)在已基本退出運行,缺點是耐溫較低,PTLC

絕緣較早開始使用，現(xiàn)在已基本退出運行,缺點是耐溫較低,安裝電纜附件

不方便.某LPE絕緣是目前中高壓電纜使用最多的類型，優(yōu)點是耐溫性能和

機某LPE絕緣是目前中高壓電纜使用最多的類型，優(yōu)點是耐溫性能和機械

性能俱佳,載流量大，電纜附件安裝方便.缺點是容易產(chǎn)生水樹枝狀老

化.EPR及EPR某絕緣普通應用于工業(yè)設備的電纜上,如礦用軟電纜，船用

EPR及EPR某絕緣普通應用于工業(yè)設備的電纜上,如礦用軟電纜，船用電纜

等，優(yōu)點是較柔軟，彎曲半徑較小.14Copyright3M2022.AllRightReerved.

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的結(jié)構(gòu)和作用1.外半導電層絕緣屏蔽層普通

由兩層結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，一層是和導體密切結(jié)合的外半導電層結(jié)構(gòu)，另一層是

繞包或者布置在外半導電層外的金屬屏蔽層.外半導電層在生產(chǎn)時與電纜

主絕緣共同擠此與電纜絕緣之間幾乎無氣隙.外半導電層與絕緣結(jié)合得

越緊密，層間氣隙越少越不容易放電，電纜性能越好.外半導電屏蔽層普通

通過外層的金屬屏蔽去接地，使整個絕緣屏蔽處于零電位,有效將電場限

制在其內(nèi)部.當安裝電纜附件時,要開剝一定長度的外半導電層，以保證足

夠的高低電位電氣距離.15Copyright3M2022.AllRightReerved.

外半導電層

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的結(jié)構(gòu)和作用2.金屬屏蔽層金屬屏蔽層是絕

緣屏蔽的外層,普通是由搭疊繞包的銅帶或者螺旋徑向布置的銅絲構(gòu)成.金

屬屏蔽層必須接地,三芯電纜普通兩端接地,單芯電纜根據(jù)電纜路線的情

況采取合理的接地方式.同時，金屬屏蔽層還有以下作用：減少碰撞損壞的

概率電纜短路時提供短路電流路徑提供中性路線徑在安裝中間接頭時，要

通過

銅屏蔽網(wǎng)套將兩側(cè)電纜的金屬屏蔽層恢復連通狀

態(tài).16Copyright3M2022.AllRightReerved.

金屬屏蔽層

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的作用下圖為沒有絕緣屏蔽層的中高壓電纜

的運行情況.由于電場沒有屏蔽層的限制，電力線結(jié)束于電纜外的接地處.

電力線可能集中于局部范圍內(nèi)，此處電場較強,容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象.電力線

電纜溝或者管井（接地）管