充油电缆线路设计电力电缆施工技术课件

电力电缆线路第八讲第八讲 充油电缆线路设计充油电缆线路设计电气工程学院电气工程学院电气工程学院电气工程学院 201302 201302 201302 2013021电力电缆线路第八讲 充油电缆线路设计电气工程学院 v复习复习可以从哪几个角度来选择电缆截面？可以从哪几个角度来选择电缆截面？我国在低中高压线路中，一般选择哪我国在低中高压线路中，一般选择哪些绝缘种类？些绝缘种类？电缆护套种类的选择应满足什么要求电缆护套种类的选择应满足什么要求？v本学时主要内容：本学时主要内容：充油电缆线路设计充油电缆线路设计2复习2充油电缆充油电缆图图-14 单芯自容式充油电缆结构单芯自容式充油电缆结构1油道；2导线；3导电屏蔽；4屏蔽层；5绝缘屏蔽；6导线屏蔽；7内衬层；8衬垫层；9加强层；10外被层图图1-15 三芯自容式充油电缆结构三芯自容式充油电缆结构1导线；2导线屏蔽；2绝缘层；油道；4绝缘屏蔽；5油道；6填料；7铜丝编织带；8铅套；9内衬层；10加强层；11外被层回 顾3充油电缆图-14 单芯自容式充油电缆结构图1-15 三芯自自容式充油电缆的工作原理自容式充油电缆的工作原理v工作油压 vs 暂态油压4自容式充油电缆的工作原理 工作油压 vs 暂态油压4第三节 充油电缆线路设计一、油路分段电缆内部暂态油压的最大值与供油段长度的平方电缆内部暂态油压的最大值与供油段长度的平方成正比。成正比。v 油路分段的方法:当线路的供油长度较长时，暂态油压最大值会超当线路的供油长度较长时，暂态油压最大值会超过允许值，过允许值，此时常采用在电缆线路两端同时供油的方法，即此时常采用在电缆线路两端同时供油的方法，即将原来由一端供油时的供油长度分为等长两段，将原来由一端供油时的供油长度分为等长两段，从而暂态油压的最大值就降低至原来的从而暂态油压的最大值就降低至原来的1/4。它不需任何特殊的接头。因此是最简单的方法：它不需任何特殊的接头。因此是最简单的方法：增加供油点将油路分成若干供油段。5第三节 充油电缆线路设计一、油路分段5第三节 充油电缆线路设计一、油路分段当电缆线路更长，采用此法仍不能满足要求当电缆线路更长，采用此法仍不能满足要求则要求在线路的适当地点安装特殊的接头，将整则要求在线路的适当地点安装特殊的接头，将整个油段分隔成两段以上的供油段，以降低暂态油个油段分隔成两段以上的供油段，以降低暂态油压的最大值。压的最大值。当自容式充油电缆线路的高差较大，在线路低处当自容式充油电缆线路的高差较大，在线路低处电缆内的油压若超过规定上限值时，电缆内的油压若超过规定上限值时，通常用塞止电缆接头将电缆线路的油路分隔成若通常用塞止电缆接头将电缆线路的油路分隔成若干供油段，使每一供油段内的油压处在允许范围干供油段，使每一供油段内的油压处在允许范围之内。之内。方法二：将油路分隔成若干油段6第三节 充油电缆线路设计一、油路分段6第三节 充油电缆线路设计一、油路分段能把油路分段的特殊接头，一般分塞止电缆接头能把油路分段的特殊接头，一般分塞止电缆接头和供油电缆接头两种。和供油电缆接头两种。供油电缆接头是使电缆油能从供油装置进人电缆供油电缆接头是使电缆油能从供油装置进人电缆油道而又不使电缆的油路在该接头内被隔断的一油道而又不使电缆的油路在该接头内被隔断的一种接头。种接头。因此其结构要比塞止电缆接头简单，内部电场分因此其结构要比塞止电缆接头简单，内部电场分布也比较均匀所以比塞止电缆接头安全可靠。布也比较均匀所以比塞止电缆接头安全可靠。7第三节 充油电缆线路设计一、油路分段7第三节 充油电缆线路设计一、油路分段对于三芯自容式充油电缆而言，直线电缆接头就对于三芯自容式充油电缆而言，直线电缆接头就可作为供油接头使用，因为三芯充油电缆的油路可作为供油接头使用，因为三芯充油电缆的油路是在金属套内的三个缆芯之间，可通过接头的外是在金属套内的三个缆芯之间，可通过接头的外壳直接与供油装置接通。壳直接与供油装置接通。但对于单芯电缆，它的油路在导体中心，必须经但对于单芯电缆，它的油路在导体中心，必须经过绝缘层才能与供油装置接通，因此须采用不同过绝缘层才能与供油装置接通，因此须采用不同于直线电缆接头的特殊供油接头于直线电缆接头的特殊供油接头v如果电缆线路受到严重外力破坏时，电缆内如果电缆线路受到严重外力破坏时，电缆内部的油会大量流失而使绝缘受到不利影响。部的油会大量流失而使绝缘受到不利影响。v这时的线路又特别长时，需要安装塞止电缆这时的线路又特别长时，需要安装塞止电缆接头分隔油路，以减小受到损害的电缆长度。接头分隔油路，以减小受到损害的电缆长度。8第三节 充油电缆线路设计一、油路分段8二、电缆供油装置的选择原则根据根据GB50217-94电力电缆设计规范电力电缆设计规范)规定规定:v（1)供油装置可采用压力箱。供油装置可采用压力箱。压力箱的可能供油量，宜按夏季高温满载，冬季低温空载等压力箱的可能供油量，宜按夏季高温满载，冬季低温空载等电缆可能有的工况下油压最大变化范围条件确定。电缆可能有的工况下油压最大变化范围条件确定。v（2)电缆需要供油量，应计及负荷电流和环境变化所电缆需要供油量，应计及负荷电流和环境变化所引起电缆线路本体及其附件的油量变化总和。引起电缆线路本体及其附件的油量变化总和。v（3)供油装置的供油量，宜有供油装置的供油量，宜有40%的裕度。的裕度。v（4)电缆线路一端供油方式当且每相仅一台工作油箱电缆线路一端供油方式当且每相仅一台工作油箱时，时，对重要回路应另设一台备用供油箱；当每相配有对重要回路应另设一台备用供油箱；当每相配有两台及以上工作供油箱时，可不设置备用供油箱。两台及以上工作供油箱时，可不设置备用供油箱。9二、电缆供油装置的选择原则根据GB 50217-94电力三、油箱个数计算v每相线路所需压力箱的理论值每相线路所需压力箱的理论值:由由负负载载变变化化所所引引起起电电缆缆内内的的油油体体积积变变化化和和季季节节性性温差引起，温差引起，电电缆缆、压压力力箱箱、终终端端头头的的体体积积变变化化的的总总和和并并留留有有适当裕度来决定。适当裕度来决定。10三、油箱个数计算每相线路所需压力箱的理论值:10宜有宜有40%的裕度的裕度v根据根据GB50217-94电力电缆设计规范电力电缆设计规范)规规定，供油装置的供油量，宜有定，供油装置的供油量，宜有40%的裕度，的裕度，则压力箱数为：则压力箱数为：v当计算出压力箱所需的数量不满一只时，必当计算出压力箱所需的数量不满一只时，必须选用一只压力箱。须选用一只压力箱。11宜有40%的裕度根据GB 50217-94电力电缆设计规范每相电缆因负载温升引起的需油量每相电缆因负载温升引起的需油量12每相电缆因负载温升引起的需油量 12每相电缆因季节温差引起的需油量每相电缆因季节温差引起的需油量13每相电缆因季节温差引起的需油量 13每只压力箱因季节温差引起的需油量每只压力箱因季节温差引起的需油量14每只压力箱因季节温差引起的需油量 14两只终端头，因季节温差引起的需油量两只终端头，因季节温差引起的需油量v15两只终端头，因季节温差引起的需油量 15电缆线路每相中间接头，因季节温差电缆线路每相中间接头，因季节温差引起的需油量引起的需油量16电缆线路每相中间接头，因季节温差引起的需油量 16每相线路因上述各种原因引起的总的需油量每相线路因上述各种原因引起的总的需油量17每相线路因上述各种原因引起的总的需油量 17v如果电缆线路很短，一个回路三根单芯电缆如果电缆线路很短，一个回路三根单芯电缆总共需要的压力箱供油量还少于总共需要的压力箱供油量还少于50L时，时，v为了运行上的方便，即当某一相的供油系统为了运行上的方便，即当某一相的供油系统有故障（如漏油）时，不会影响其他相有故障（如漏油）时，不会影响其他相v最好采用每相单独用一只压力箱供油的彼此最好采用每相单独用一只压力箱供油的彼此独立的供油系统，独立的供油系统，v这样不仅可以比较每个供油系统压力表的指这样不仅可以比较每个供油系统压力表的指示，还能很容易发现漏油故障。示，还能很容易发现漏油故障。18如果电缆线路很短，一个回路三根单芯电缆总共需要的压力箱供油量v电缆线路一般采用独立供油又有联络阀门的电缆线路一般采用独立供油又有联络阀门的供油系统供油系统19电缆线路一般采用独立供油又有联络阀门的供油系统19四、电缆线路油压要求根据根据GB50217-94电力电缆设计规范电力电缆设计规范)规规定定v（1)电缆线路最高部位油压不得低于允许最电缆线路最高部位油压不得低于允许最低工作油压。低工作油压。v（2)电缆线路最低部位油压在夏季最高温度电缆线路最低部位油压在夏季最高温度满载时，不得大于允许最高工作油压。满载时，不得大于允许最高工作油压。v（3)电缆线路最低部位或供油装置区间长度电缆线路最低部位或供油装置区间长度一半部位的油压，在夏季最高温度突增至额定一半部位的油压，在夏季最高温度突增至额定满载时不宜大于允许最高暂态油压。满载时不宜大于允许最高暂态油压。v（4）电缆线路最高部位或供油装置区间长）电缆线路最高部位或供油装置区间长度一半部位的油压，在冬季最低温度从满载突度一半部位的油压，在冬季最低温度从满载突然切除时，不得小于允许最低暂态油压。然切除时，不得小于允许最低暂态油压。20四、电缆线路油压要求根据GB 50217-94电力电缆设计四、电缆线路油压要求v(5)自容式充油电缆的容许最低工作油压和自容式充油电缆的容许最低工作油压和暂态油压暂态油压，遵守的规定，遵守的规定:容许最低工作油压不得小于容许最低工作油压不得小于0.02MPa。铅包、铜带径向加强层构成的电缆，容许最铅包、铜带径向加强层构成的电缆，容许最高工作油压不得大于高工作油压不得大于0.4MPa；用于重要回路时；用于重要回路时不宜大于不宜大于0.3MPa。铅包、铜带径向与纵向加强层构成的电缆，铅包、铜带径向与纵向加强层构成的电缆，容许最高工作油压不得大于容许最高工作油压不得大于0.8MPa；用于重要；用于重要回路时不宜大于回路时不宜大于0.6MPa。容许最高暂态油压，可按容许最高暂态油压，可按1.5倍容许最高工作倍容许最高工作油压计。油压计。21四、电缆线路油压要求(5)自容式充油电缆的容许最低工作油压五、暂态压力计算v当电缆负载增加时，油的体积就会膨胀，油当电缆负载增加时，油的体积就会膨胀，油被挤入压力箱，在离开压力箱远的地点的压被挤入压力箱，在离开压力箱远的地点的压力就高于接近压力箱地点的压力。力就高于接近压力箱地点的压力。v反之电缆负载减小时，油的体积将会收缩，反之电缆负载减小时，油的体积将会收缩，压力箱又把油压人电缆，在远离压力处的压压力箱又把油压人电缆，在远离压力处的压力就低于近端的压力。力就低于近端的压力。v对于油在油道中流动时电缆线路上各点的压对于油在油道中流动时电缆线路上各点的压力随着时间变化的现象，称为暂态压力力随着时间变化的现象，称为暂态压力22五、暂态压力计算当电缆负载增加时，油的体积就会膨胀，油被挤入五、暂态压力计算v电缆内部的电缆油随膨胀或收缩而产生的暂电缆内部的电缆油随膨胀或收缩而产生的暂态压力也可分别称为暂态压力升或暂态压力态压力也可分别称为暂态压力升或暂态压力降。降。v暂态压力的大小与电缆一端供油和二端供油暂态压力的大小与电缆一端供油和二端供油有关。有关。v下面仅介绍电缆线路一端供油时的暂态旅力下面仅介绍电缆线路一端供油时的暂态旅力计算方法。计算方法。23五、暂态压力计算电缆内部的电缆油随膨胀或收缩而产生的暂态压力v在压力箱最远一端的阻力压降最大在压力箱最远一端的阻力压降最大24在压力箱最远一端的阻力压降最大 24v沿电缆线路的暂态油压值沿电缆线路的暂态油压值25沿电缆线路的暂态油压值 25v灌充在充油电缆内绝缘油的体积和压力，随灌充在充油电缆内绝缘油的体积和压力，随着电缆温度和周围温度的变化而变化，着电缆温度和周围温度的变化而变化，当温度高时，油体积增大，电缆内的压力随之升当温度高时，油体积增大，电缆内的压力随之升高，压力超过电缆金属护套所能承受的压力时就高，压力超过电缆金属护套所能承受的压力时就会破裂。会破裂。当温度降低，油的体积就会收缩，电缆内部压力当温度降低，油的体积就会收缩，电缆内部压力下降如果此压力出现负值，就会在电缆绝缘内下降如果此压力出现负值，就会在电缆绝缘内产生空隙，空气和潮气侵入内部，使绝缘性能降产生空隙，空气和潮气侵入内部，使绝缘性能降低而导致电击穿事故。低而导致电击穿事故。v充油电缆的供油系统充油电缆的供油系统通常充油电缆的供油系统由压力箱、供油管、真通常充油电缆的供油系统由压力箱、供油管、真空压力表，真空阀门、绝缘管及电接点压力表组空压力表，真空阀门、绝缘管及电接点压力表组成。成。六、充油电缆供油系统油箱选择六、充油电缆供油系统油箱选择26灌充在充油电缆内绝缘油的体积和压力，随着电缆温度和周围温度的六、充油电缆油系统油箱选择六、充油电缆油系统油箱选择对于自容式充油电缆来说，其电缆的对于自容式充油电缆来说，其电缆的油压是借助于与之相连接的供油设备来保持油压是借助于与之相连接的供油设备来保持的，因此供油箱是充油电缆的供油主要设备。的，因此供油箱是充油电缆的供油主要设备。根据其油箱的结构和工作原理，可分根据其油箱的结构和工作原理，可分重力供油箱、压力供油箱（简称压力箱）和重力供油箱、压力供油箱（简称压力箱）和平衡供油箱（或称恒定压力箱）。平衡供油箱（或称恒定压力箱）。27六、充油电缆油系统油箱选择对于自容式充油电缆来说，其电缆1重力供油箱重力供油箱1-保护油保护油;2-弹性元件弹性元件;3-油位计油位计;4-阀门阀门;5-总油管总油管;6-分支管分支管;7-电缆油电缆油;8-箱壳箱壳281重力供油箱1-保护油;2-弹性元件;3-油位计;4-阀门v2压力供油箱1油箱；2弹性元件；3气体；4电缆油;5电接点压力表；6阀门;7绝缘接管;8报警回路292压力供油箱1油箱；2弹性元件；3气体；4电缆油国产30型压力箱特性曲线图图2-12 国产国产30型压力箱特性曲线型压力箱特性曲线30国产30型压力箱特性曲线图2-12 国产30型压力箱特性曲线v压力供油箱根据电缆的工作压力范压力供油箱根据电缆的工作压力范围可分为低油压、中油压、高油压围可分为低油压、中油压、高油压三种。三种。v低油压盒式压力箱的结构低油压盒式压力箱的结构充油电缆线路压力箱供油系统正常运充油电缆线路压力箱供油系统正常运行时，联络阀门处于关闭状态，形成行时，联络阀门处于关闭状态，形成各自的独立供油系统，各自的独立供油系统，若有某一相的压力箱有故障或需要维若有某一相的压力箱有故障或需要维护时，才打开其相关的联络阀门，使护时，才打开其相关的联络阀门，使两相临时公用一个压力箱。两相临时公用一个压力箱。31压力供油箱根据电缆的工作压力范围可分为低油压、中油压、高油压（1）压力箱一端供油特点及使用条件）压力箱一端供油特点及使用条件v油压随气候、电缆及附件的温度变化而变油压随气候、电缆及附件的温度变化而变化化;v供油线路较短，通常所供电缆线路的长度供油线路较短，通常所供电缆线路的长度在在1000m以下以下;v当电缆线路有落差时，当电缆线路有落差时，压力箱个数要增加压力箱个数要增加;v放在电缆线路高端，可充分利用压力箱的放在电缆线路高端，可充分利用压力箱的特点。特点。32（1）压力箱一端供油特点及使用条件油压随气候、电缆及附（2）二端压力箱供油特点及使用条件）二端压力箱供油特点及使用条件瞬时油压变化比一端压力箱供油量小时，油瞬时油压变化比一端压力箱供油量小时，油段可放长；段可放长；在落差较大的电缆线路中，低端压力箱的吞在落差较大的电缆线路中，低端压力箱的吞吐量降低吐量降低;何端放置较多压力箱可获得较长的油段由电何端放置较多压力箱可获得较长的油段由电缆线路特性来决定。缆线路特性来决定。v二端压力箱供油可使用在高差不大的电缆线二端压力箱供油可使用在高差不大的电缆线路油段较大处，路油段较大处，v通常为通常为1000-2500m长及使用重力供油箱有长及使用重力供油箱有困难的场合。困难的场合。33（2）二端压力箱供油特点及使用条件 瞬时油压变化（3）压力供油箱元件内的气体体积、温度和压力关系）压力供油箱元件内的气体体积、温度和压力关系34（3）压力供油箱元件内的气体体积、温度和压力关系343组合供油箱系统v供油段长度为3000-4000m的电缆线路，为组合供油系统或称混合供油系统，v是一端压力供油箱、一端重力供油箱供油。v该组合供油系统的特点是瞬态过程中由两端补偿，瞬态油压变化小，v稳态时由重力供油箱供油，因此压力稳定。353组合供油箱系统供油段长度为3000-4000m的电缆线路3组合供油箱系统v集中加压混合供油系统示意图1加压(调整)油箱；2元件箱；3压力供油箱；4电缆终端头；5电缆363组合供油箱系统集中加压混合供油系统示意图 1加压(调整4.平衡供油箱原理示意图v由于重力供油箱必须安装在高处才能使用。这使得重力供油由于重力供油箱必须安装在高处才能使用。这使得重力供油箱的使用受到限制。箱的使用受到限制。v而压力供油箱正好相反，安装点可任意选择但它的供油压而压力供油箱正好相反，安装点可任意选择但它的供油压力随供油量和温度而变化，当压力高时，供油量相同的条件力随供油量和温度而变化，当压力高时，供油量相同的条件下，压力变化更大。由此而带来的问题是压力愈高，其压力下，压力变化更大。由此而带来的问题是压力愈高，其压力箱的供油效率愈低。箱的供油效率愈低。v平衡供油箱的供油压力不是由油箱位置确定，而是用泵或气平衡供油箱的供油压力不是由油箱位置确定，而是用泵或气体维持其恒定的。体维持其恒定的。v它的优点是不仅安装位置不受高度的限制，而且供油压力基它的优点是不仅安装位置不受高度的限制，而且供油压力基本维持恒定，兼备了重力供油箱和压力供油箱二者的优点。本维持恒定，兼备了重力供油箱和压力供油箱二者的优点。v但不足之处是该油箱的结构和使用维护要比上述两类油箱复但不足之处是该油箱的结构和使用维护要比上述两类油箱复杂得多。杂得多。374.平衡供油箱原理示意图 由于重力供油箱必须安装在高处才能使4.平衡供油箱原理示意图图图2-15 平衡供油箱原理示意图平衡供油箱原理示意图C压缩机 M电动机1高压储气罐；2压缩机压力控制器；3滤尘器；4减压阀；5释气阀；6低压气体室；7油；8弹性元件；9供油箱384.平衡供油箱原理示意图 图2-15 平衡供油箱原理示意图图图2-16 平衡供油箱、压力供油箱、重平衡供油箱、压力供油箱、重力供油箱的供油特性曲线力供油箱的供油特性曲线39图2-16 平衡供油箱、压力供油箱、重力供油箱的供油特性曲5其它结构形式供油箱v内气外油供油箱、内气外油供油箱、v外气内油供油箱外气内油供油箱v外油外气内供箱，外油外气内供箱，v特种供油箱特种供油箱v风琴型供油箱。风琴型供油箱。405其它结构形式供油箱内气外油供油箱、40八、充油电缆构筑物的转角和结构尺寸设计计算v电缆线路上的土建设施，必须根据电缆敷电缆线路上的土建设施，必须根据电缆敷设的允许弯曲半径进行设计，以求最大限度设的允许弯曲半径进行设计，以求最大限度地满足敷设施工的要求。地满足敷设施工的要求。vR=20D41八、充油电缆构筑物的转角和结构尺寸设计计算 电缆八、充油电缆构筑物的转角和结构尺寸设计计算42八、充油电缆构筑物的转角和结构尺寸设计计算42电缆工作井的主要尺寸43电缆工作井的主要尺寸 43四、电缆固定设计v安装在构筑物中的电缆，特别是充油电缆其安装在构筑物中的电缆，特别是充油电缆其结构尺寸较大，且苯重，结构尺寸较大，且苯重，v需要在电缆线路上设置适当数量的夹具加以需要在电缆线路上设置适当数量的夹具加以固定，用以承受电缆的重力，以免电缆护层固定，用以承受电缆的重力，以免电缆护层遭受机械损伤，遭受机械损伤，v同时还应充分考虑电缆因负荷或气温的变化同时还应充分考虑电缆因负荷或气温的变化而热胀冷缩引起的机械应力。而热胀冷缩引起的机械应力。44四、电缆固定设计安装在构筑物中的电缆，特别是充油电缆其结构