电力电缆技术

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电力电缆技术,1,关于电力电缆,电缆基本常识及发展史,电缆设计与制造,电缆选型,电缆附件,电缆敷设及安装,电缆附件的安装,电缆试验标准及试验技术,电缆故障的测寻,电缆运行与维护,电缆技术管理,2,电缆基本常识,电缆的定义：,（ 构成电缆的三要素）,1）导体,2）绝缘,3）外护层,3,1 导体,铜电阻系数为0.0184，比重8.9,铝电阻系数为0.031，比重2.703(铜的30%),(66kV及以上不用铝芯),我国规定的线芯截面（mm,2,）规格:2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、240、300、400、500、630、800、1000等20种规格,线芯数量与形状：单芯、两芯、三芯、四芯、五芯等五种，并根据线芯的数量，将导线压成圆形、半圆形、扇形等形状；小截面实芯（即独股），大截面多股绞合,4,2 绝缘,1.油浸纸绝缘：怕水,需金属防水层,除500kV及以上超高,压充油电缆外，基本被交联电缆所取代,2.橡胶绝缘：乙丙橡胶电缆最高使用电压已达150kV。,3.聚氯乙烯绝缘：介损大，含氯，运行温度低，一般只,用于6kV及以下电压等级，将被淘汰。,4.聚乙烯绝缘:熔融温度低(70),最高工作电压达500kV,5.交联聚乙烯:通过化学或物理方法将聚乙烯分子链间,相互交联。最高运行温度可达90，短路时导电线芯,允许的最高温度可达250。极大地提高了电缆的安,全载流量和短路容量。其最高工作电压达500kV。,从1 kV到220 kV的各种电力电缆中，交联聚乙烯是当前应用最广的一种绝缘材料，几乎完全取代了纸绝缘。,5,3 保护层,作用: 保护电缆免受外界物质的侵入和防止外力损伤。,组成: 内衬层（或内护套）、铠装层和外被层,材料: 与电缆的绝缘种类、运行电压、使用环境有关.,如：纸绝缘电缆须有密封的金属护套，而中低压的,橡塑电缆就不需要；埋在地下的电缆需要铠装，敷设在海底的电缆需要钢丝铠装，而敷设在隧道、排管、电缆沟内的电缆又可以不要铠装；外被层（或外护套）是用来保护铠装层或内护套的，一般采用聚氯乙烯或聚乙烯，在需要防火的场所也可做成阻燃型。,6,电缆分类,1 、纸绝缘电缆（1880年）,1）统包型,2）分相铅包型,3）充油电缆,2、 聚氯乙烯电缆（PVC）（1957年）,3、 交联聚乙烯电缆（XLPE）（1960年）,4、 特种电缆,5 超导电缆（2000年）,7,统包型纸绝缘电缆,8,统包型电缆,在每相导电线芯上包缠称为相绝缘纸的油浸纸绝缘带，在各相线芯绞合成缆的同时，在各相线芯之间的空隙填以纸绳，外面再包缠称为统包纸的油浸纸绝缘带，,在统包纸外挤压上铅包作防水密封,根据安装场地的需要在其外部再加上不同的保护层,在15kV及以下电压等级 。,9,分相铅包型纸绝缘电缆,10,分相铅包型纸绝缘电缆,每相有一个接地的铅包，电力线完全垂直于绝缘纸,在20kV及35kV采用,致命的缺陷气隙,注：电压再高时用充油电缆,11,电场分布,12,自容式充油电缆及,XLPE,电缆,13,充油电缆,特点：在导电线芯中有一油管，利用单独的带有一定压力的油箱向电缆充油并保持一定的压力。,可消除纸绝缘中的气隙，提高工作电场强度。,最高工作电压已发展到1100kV。,14,XLPE 电缆,15,XLPE 电缆,16,半导电层的作用,17,交联电缆与纸绝缘电缆的比较,交联电缆 油纸电缆,介电常数 20 2.3 3.4,介质损耗tg20 0.0005 0.003,体积电阻 .cm 10,15,10,13,最高运行温度 90 65,允许高差 无 有,安装工艺 简单复杂,制造工艺 简单复杂,金属防水层中低压无全有,18,电缆额定电压（U,O,/U）的选定,中性点的接地方式,1）,直接接地,2）,小电阻接地,3）,消弧线圈接地,4）,不接地,结论： 电缆额定电压（UO/U）的选,定是由系统的不同接地方式,决定的。,19,U,O,的划分,与电缆绝缘厚度,电压（U/U0,（,kV）,） 厚度（mm）,0.6/1,0.73.0,（大截面厚）,1.8/3,2.03.0,3.6/6；6/6,2.53.2；3.4,6/10；8.7/10,3.4 ； 4.5,21/35；26/35,9.3 ； 10.5,48/66 14（）,64/110 16,.518 .6 （大截面薄）,127/220 24,.3,（ 注意：U0与试验电压的选择）,20,电缆附件,定义 ：,除电缆本体以外所有电缆安装用的材料。如终端头、中间接头、电缆安装用的金具、电缆卡子、绝缘材料等。本处仅指电缆终端头和中间接头。,终端头和中间接头：,电缆线路两端与其它电气设备相连接的电缆附件称为终端头，用于户外的称户外终端头，用于户内的称户内终端头；两根电缆相连接的电缆附件称中间接头。,21,电缆附件技术条件,1导体连接好：,（1）接触电阻要小且稳定。应能承受故障电流的冲击。 接触电阻应不大于同长度、同截面、同材料导体的电阻的1.2倍。,（2） 有足够的机械强度。应能承受一定的拉力。,（3） 耐腐蚀，满足使用环境的要求。,（4） 价格低廉、便于现场安装。,2绝缘性能高：,（1）耐压强度高、介质损耗低、化学性能稳定。用于户外时还应能耐受紫外线照射和大气污染。,（2）有合理的改善电场分布的措施和与电缆绝缘相匹配的绝缘余度。应力锥或应力控制管等被用来改善该处的电场分布。,3密封性能可靠： （进水是电缆附件发生故障的主要原因之一）,4适应使用环境：诸如恶劣气候条件、耐受紫外线照射及各种污染、水下长期浸泡、机械拉力或压力等等。,5结构简单，便于现场安装,22,电缆附件的种类,1 绕包型：手工与机械绕制,2浇注型 ：一般仅用于10kV及以下电压等级的中间接头,3 热收缩型：简单、安装方便、价格低廉、适应性强，广泛用于中、低压等级。,4预制型,：,特点是集终端头的内外绝缘、密封和改善电场分布的应力锥于一体，安装工艺简单，绝缘性能好，安装质量易于控制但价格为热缩型附件的3-6倍。,5冷收缩型（也称常温收缩型与预制型电缆附件完全相同，原料也是有三元乙丙橡胶和硅橡胶两种。,23,电缆试验的分类,1 例行试验（出厂试验）,2 抽样试验,3 型式试验,4 交接试验,5 预防性试验,注释：上述第一、二项由制造厂完成；,第三项由制造厂委托权威试验机,构完成；,第四、五项由使用单位或受使用单,位委托的试验机构完成。,24,型式试验,对任一种新型电缆，制造厂在投入批量生产之前，为了检验其性能所进行的试验。,对同一种类型电缆，型式试验无须重复。,25,例行试验（出厂试验）,证明制造厂所生产的电缆符合基本技术条件,及时发现有制造缺陷的电缆。,所有出厂电缆均应进行,26,抽样试验,证明制造厂所生产的电缆符合技术条件,对部分出厂电缆进行，每批按一定比例抽取,27,交接试验,检查电缆及附件的安装质量，并据此决定电缆能否投入运行。,28,预防性试验,对运行电缆定期进行,发现运行电缆中尚未引发事故或会影响其正常使寿命的隐患,29,常用试验标准（国际）,IEC 60840 AMD 2(1993),额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)的挤压绝缘电力电缆的试验 第2号修订 （高电压等级电缆参照使用）,IEC 60502-1 （1kV3kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆及其附件,IEC 60502-2 （6kV30kV）具有挤压成型绝缘的电力电缆及其附件,相关制造标准,30,常用试验标准（国内）,GB50150-91 ,DL/T596-1996 (原电力部部颁标准), (华北电力集团公司颁布)(2002), (天津市电力公司颁布)(2001),相关制造标准,31,纸绝缘电缆预防性试验项目,绝阻,直流耐压,32,电缆主绝缘的绝缘电阻值测量方法,33,电缆交接和预防性试验中主绝缘耐压试验问题,电缆容性电流很大,绝缘 电压(kV) 截面(mm*2) 电容(uf/km) 电流Ic(A/km),XLPE 8.7/10 240 0.34 0.61,XLPE 26/35 240 0.18 1.14,绝缘纸 8.7/10 240 0.58 1.05,绝缘纸 26/35 185 0.27 1.7,结论：现场难以进行电缆的工频耐压试验,34,直流耐压试验电路图,35,电缆直流耐压试验,1）安全措施（注意另一端的安全）,2）注意杂散泄露电流的屏蔽,3）注意与历史数据的比对,4）电缆本体温度对泄露电流的数值影响很大（季节差、试验前电缆负荷状况、,电缆埋设环境等）,36,XLPE电缆例行试验项目,导体直流电阻测定,交流耐压试验,局部放电试验,外护层耐压试验（对护层绝缘有要求的电缆）,37,XLPE电缆交接试验项目,五阻值测量：,（主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻）（后四项仅对10kV35kV 等级电缆）,主绝缘耐压试验,（0.1Hz、1300Hz变频谐振）,交叉互联系统,相位检查,外护层耐压试验(66kV及以上）,38,XLPE电缆预防性试验,主绝缘电阻值、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻的测量,(,注：发现外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻有问题时，进行铜屏蔽电阻和导体电阻的测量）,交叉互联系统（66kV及以上）,主绝缘耐压试验,（ 0.1Hz、1300Hz变频谐振,）,39,XLPE电缆主绝缘绝缘电阻值的测量,注意:,1. 0.6/1kV电缆使用1kV 兆欧表,2. 0.6/1kV以上电缆使用2.5kV,或5kV兆欧表,40,XLPE电缆交接和预防性试验不宜作直流耐压试验,因直流耐压试验而在XLPE 电缆主绝缘中产生的积累效应会缩短电缆的使用寿命,（空间电荷效应）,直流耐压试验不能有效的发现危及XLPE 电缆安全运行的缺陷,（阻性分布与容性分布）,结论:变频谐振耐压试验方法最为适宜,(CIGRE 1997),41,XLPE电缆交接和预防性试验主绝缘耐压试验方法,1）直流耐压试验（2003年7月1日后停用）,2）VLF 0.1Hz （国外用于30kV及以下）,a. 余弦方波电压法; b. 正弦方波电压法,（余弦方波电压法比正弦方波电压法更有效）,3）,变频谐振耐压试验（1Hz300Hz）,(耐压时间的选定),4）,振荡波耐压试验,a.初始电压震荡幅值4Uo; b.冲击次数520次(间隔为2秒),注：目前各类标准尚处于摸索阶段，有待于进一步完善。,42,变频谐振耐压试验,注：1.工作电流仅为谐振前的1/201/50,2.谐振点接近工频时最为有效,3.结合局放测量更为理想,43,XLPE电缆受潮,44,五阻值测量,五阻值测量：,主绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻、铜屏蔽电阻和导体电阻,45,电缆故障的测寻,故障性质的判断,故障测寻方法,46,故障性质的判断,1、接地故障,2、短路故障,3、断线故障,4、闪络性故障,5、混合型故障,47,故障测寻方法,1、初测, 电桥法 脉冲法,2）定点, 声测法 感应法 跨步电压法,48,Lx=2LRx电桥法原理,49,QF1-A面板图,50,脉冲法原理,51,Lx =VTx/2 V=160m/s (纸缆); V=170m/s (XLPE),脉冲法原理(接地故障波形),52,脉冲法原理(接地故障波形),53,Lx =VTx/2 V=160m/s (纸缆); V=170m/s (XLPE),脉冲法原理(断线故障波形）,54,脉冲法原理(断线故障波形),55,脉冲法原理,行波在传播过程中遇阻抗发生变化时产生反射,脉宽: 0.1,S,; 0.5,S,; 2,S,(,电缆长度与信号衰减),同极性反射与反极性反射,R = V-,V,+,=（Z,L,-Z,O,）,（Z,L,+Z,O,）,如： 铝芯240mm,2,Z,O,= 10,铝芯,35,mm,2,Z,O,= 40,无反射怎么办?,56,冲击高压闪络法测量电路图,57,冲击高压闪络法故障波形,58,直流,高压闪络法测量电路图,59,故障点声测定位法,60,感应法原理,61,电缆故障寻测方法选择试,62,电缆位置测定,63,脉冲法原理,64,跨步电压法,65,关于并列运行电缆的选线,66,谢谢！,67,