电力电缆.pdf

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1、内 容 提 要本书所述内容主要针对应用最为广泛、用量最大的3 5 k V及以下电压等级的电力电缆。该书共分基础、施工、运行、维修、实例和相关技术等六篇,涉及电力电缆应用的全部过程。书中的2 5 8个问题,来源于作者近2 0年来生产实践的总结;而实例篇是作者在多年应用技术教学中,积累与浓缩出的大量用户遇到的带有普遍性的疑难问题。本书是一本电力电缆应用部门的技术、管理以及施工、维护、检修人员必不可少的工具书。暋图书在版编目(C I P)数据暋电力电缆应用技术问答/于景丰编著灡北京:中国水利水电出版社,2 0 0 6暋 I S B N9 7 8 7 5 0 8 4 3 9 7 8 5暋栺 灡电.暋栻

2、 灡于.暋栿 灡电力电缆问答桇 灡TM 2 4 7 4 4暋中国版本图书馆C I P数据核字(2 0 0 6)第0 8 9 4 5 7号书名电力电缆应用技术问答作者于景丰编著出版暋发行中国水利水电出版社(北京市三里河路6号暋1 0 0 0 4 4)网址:w w w 灡w a t e r p u b 灡 c o m 灡 c nEm a i l:s a l e s w a t e r p u b 灡 c o m 灡 c n电话:(0 1 0)6 3 2 0 2 2 6 6(总机)、6 8 3 3 1 8 3 5(营销中心)经售全国各地新华书店和相关出版物销售网点排版中国水利水电出版社微机排版中心印

3、刷北京市兴怀印刷厂规格8 5 0 mm暳1 1 6 8 mm暋3 2开本暋7 灡 1 2 5印张暋1 9 2千字版次2 0 0 7年1月第1版暋2 0 0 7年1月第1次印刷印数0 0 0 14 0 0 0册定价1 9 灡 0 0元凡购买我社图书,如有缺页、倒页、脱页的,本社营销中心负责调换版权所有侵权必究由于社会的进步和工农业生产的快速发展,3 5 k V及以下电压等级电力电缆的用量迅猛增加,而无论是电缆制造厂还是电缆附件生产厂,都不能给电缆用户以最全面、最直接、最贴切的技术指导与支持,使得电力电缆应用技术领域始终处于自由发展状态,造成在电力电缆的应用方面应用技术水平参差不齐,一些应用技术力

4、量较弱的单位,已严重影响了电力电缆的正常运行,降低了电力电缆的使用寿命。根据作者十多年在企业第一线的亲身经历,由于电缆施工技术不良,导致电缆线路过早出现运行失效;由于修复时电缆接头工艺不完善,导致电缆线路隐患增加;由于不能尽快查找到故障点,致使维修工作进展缓慢等,这些问题均给生产带来极大安全隐患,甚至造成巨大的经济损失和政治影响,严重损害了企业的发展与社会形象。作者对此深怀忧虑之心,作为一名科技工作者,责任感油然而生。认真总结十多年电力电缆应用实践经验撰成此书,奉献给企业和社会,为电力电缆应用技术的进步与发展尽一份微薄之力。本书以介绍3 5 k V及以下塑料电力电缆为主,同时,大量涉及最新型的

5、阻燃、耐火、硅烷交联等新型电缆,以及环保型电缆、分支电缆等;在电力电缆的三头工艺方面,以介绍热缩技术为主,同时,涉及冷缩与预制等新技术。在故障测试方面,以介绍现代脉冲反射技术为主,同时涉及声磁定位等新技术;在试验技术方面,本书引进了最新的超低频试验技术等。本书采用一问一答形式,除基础知识部分以外,所有问题均来源于生产实践。涉及电力电缆的线路设计、采购、验收、施工、运行、维护、检修、故障检测与处理等不同领域内容,形式新颖、视角独特、主题鲜明、深入浅出,技术与信息含量丰富,对电力电缆应用全过程都具有指导和参考意义。由于成书时间仓促,书中难免出现不妥之处,敬请读者不吝赐教,如此书对您产生不利影响,作

6、者深表歉意。作者2 0 0 6年1 0月前言一、基 础 篇1暋电力电缆的基本结构及其作用是什么?12暋电缆导体线芯的结构是什么?23暋电缆导体线芯的几何形状分为几种?34暋电缆主绝缘材料的种类与特性有哪些?45暋电缆护层的种类有哪些?56暋电力电缆的种类有哪些?67暋油浸纸绝缘电力电缆的特点是什么?68暋橡胶绝缘电力电缆的特点是什么?79暋塑料绝缘电力电缆的特点是什么?81 0暋塑料电缆绝缘层中的电场恶化原因是什么?81 1暋塑料电缆绝缘层中的局部放电有哪些特性?1 11 2暋塑料电缆绝缘层中局部放电的影响因素有哪些?1 21 3暋塑料电缆的绝缘老化过程是怎样的?1 21 4暋电缆内半导电屏蔽

7、层的作用是什么?1 31 5暋电缆防发射屏蔽层的作用是什么?1 41 6暋电缆外半导电屏蔽层的作用是什么?1 51 7暋电缆金属屏蔽层的作用是什么?1 51 8暋低压四芯电缆中性线的作用是什么?1 61 9暋电缆三头为何采用双地线结构?1 62 0暋为何使用五芯电缆?1 72 1暋电缆型号的意义是什么?1 72 2暋阻燃电缆就不会燃烧吗?1 82 3暋耐火电缆就不怕火烧吗?1 92 4暋为什么发达国家不用P V C电缆?1 92 5暋未经水煮的温水交联电缆可自然交联吗?2 02 6暋如何从直观上鉴别电缆的质量?2 12 7暋为什么要使用电力电缆?2 22 8暋塑料绝缘电力电缆制造的工艺流程是怎

8、样的?2 32 9暋交联聚乙烯的制造方法有哪些?2 53 0暋干法交联和湿法交联的缺陷有什么不同?2 5二、施 工 篇3 1暋电力电缆在搬运和保管时应该注意什么?2 73 2暋电缆线路应怎样选择?2 73 3暋电力电缆的敷设方式有几种?如何根据敷设方式选用电缆?2 83 4暋电力电缆敷设的基本要求是什么?2 93 5暋电力电缆的允许弯曲半径是多少?3 13 6暋电力电缆的最低允许敷设温度是多少?3 13 7暋寒冷季节敷设电缆应怎么办?3 23 8暋电缆实施电加热的电流、电压与时间如何确定?3 23 9暋电力电缆的允许牵引强度有多大?3 34 0暋电力电缆直埋敷设的标准是什么?3 34 1暋直埋

9、电力电缆与其他物体间的最小允许净距是多少?3 54 2暋直埋电缆线路应如何进行人工敷缆?3 64 3暋电缆隧道、沟道内支架上的电缆应如何排列?3 74 4暋室内电缆的明敷有几种方式?3 74 5暋桥梁上电缆的敷设方式有几种?应注意什么?3 84 6暋交通隧道内的电缆敷设方式有几种?应该注意什么?3 94 7暋水下电缆线路应怎样选择?4 04 8暋传统电缆三头的特点是什么?4 14 9暋热缩电缆三头的特点是什么?4 25 0暋冷缩电缆三头的特点是什么?4 25 1暋预制电缆三头的特点是什么?4 35 2暋电力电缆三头的基本要求是什么?4 35 3暋制作热缩电缆三头的特殊要求是什么?4 45 4暋

10、制作冷缩电缆三头的特殊要求是什么?4 55 5暋电缆导体连接的具体要求是什么?4 55 6暋电力电缆三头金具压接工艺要点(注意事项)有哪些?4 65 7暋电力电缆三头制作的注意事项有哪些?4 75 8暋电缆终端引线的最小距离与长度是多少?4 95 9暋应力锥的作用及其形成方法是什么?5 06 0暋反应力锥的作用及其切削方法是什么?5 06 1暋手工绕包绝缘应注意什么问题?5 16 2暋橡塑电缆接头中金属层的接地方法是怎样的?5 26 3暋不同导体材料和截面的电缆怎样连接?5 26 4暋塑料电缆的密封方法是怎样的?5 36 5暋如何处理电力电缆的分支问题?5 56 6暋设有零序TA的电缆终端头地

11、线应如何安装?5 56 7暋电缆终端的电场是如何分布的?5 66 8暋电缆终端电场分布有哪些改善措施?5 76 9暋电缆终端头的电晕现象是怎样的?有哪些防止措施?5 87 0暋影响电缆终端头外绝缘放电电压的因素有哪些?5 9三、运 行 篇7 1暋电缆线路保护区的管理措施有哪些?6 17 2暋电缆标志牌上一般应注明哪些内容?6 17 3暋电缆缺陷如何管理?6 27 4暋电缆备品如何管理?6 27 5暋电缆线路技术资料如何管理?6 37 6暋电缆线路维修计划的编制原则是什么?6 47 7暋电缆线路保护区的检查项目有哪些?6 47 8暋电缆井、沟、隧道的检查项目有哪些?6 57 9暋电缆线路的检查周

12、期是如何规定的?6 58 0暋电缆本体及三头的检查项目有哪些?6 68 1暋电缆线路的防腐与清扫周期是如何规定的?6 68 2暋怎样进行电缆线路的温度监视?6 68 3暋电力电缆可否过负荷使用?6 78 4暋如何确定电缆线路的最大允许负荷?6 88 5暋电缆线路应如何进行电流监视?6 88 6暋塑料电缆的树枝化放电老化过程是怎样的?6 98 7暋塑料电缆中树枝放电是怎样形成的?6 98 8暋塑料电缆中树枝放电分几类?特点是什么?7 08 9暋塑料电缆绝缘层中树枝生成的条件是什么?7 29 0暋电树枝的特性是什么?7 39 1暋水树枝的特性是什么?7 49 2暋电化学树枝的特性是什么?7 49

13、3暋各种树枝的区别是什么?7 59 4暋树枝化放电的抑制方法是什么?7 69 5暋单芯电缆为何不采用钢带铠装?7 69 6暋电力电缆的长期允许工作温度是多少?7 79 7暋电缆的长期允许载流量是如何规定的?7 89 8暋电缆运行环境温度不同时的载流量怎样修正计算?7 89 9暋电缆运行环境温度不同时的载流量如何修正?7 91 0 0暋电缆截面不同时的载流量如何修正?8 01 0 1暋电缆导体材料不同时的载流量如何修正?8 01 0 2暋电缆运行环境热阻不同时的载流量如何修正?8 01 0 3暋电缆并列敷设运行时的载流量如何修正?8 11 0 4暋电缆穿管敷设运行时的载流量如何修正?8 21 0

14、 5暋电缆型号及电压等级的选择原则是什么?8 21 0 6暋电缆截面应如何选择?8 31 0 7暋怎样根据长期允许载流量选择电缆截面?8 31 0 8暋怎样根据电缆短路时热稳定性选择电缆截面?8 41 0 9暋怎样根据经济电流密度选择电缆截面?8 51 1 0暋怎样根据电网允许压降校验电缆截面?8 6四、维 修 篇1 1 1暋电缆线路安装中的验收项目有哪些?8 71 1 2暋电缆线路竣工后的验收项目有哪些?8 81 1 3暋橡塑绝缘电力电缆线路的试验项目、周期和要求是如何规定的?8 91 1 4暋为什么橡塑绝缘电力电缆不宜做直流耐压试验?9 11 1 5暋橡塑电缆内衬层和外护套破损进水的确定方

15、法是什么?9 11 1 6暋影响泄漏电流大小的因素是什么?9 21 1 7暋电缆塑料外护套损坏后应如何修复?9 31 1 8暋电力电缆故障的统计结果有何规律?9 41 1 9暋电力电缆故障发生的原因有哪些?9 51 2 0暋电缆故障应如何分类?9 81 2 1暋几种经典法测试电缆故障的特点是什么?9 91 2 2暋采用现代法测试电缆故障的优点是什么?1 0 01 2 3暋脉冲反射测试技术的基本原理是什么?1 0 11 2 4暋脉冲反射法的适用范围是怎样的?1 0 11 2 5暋电波在电缆中的传播速度怎样计算?1 0 21 2 6暋常用电缆中的电波传播速度是多少?1 0 31 2 7暋故障点的闪

16、络机理是怎样的?1 0 41 2 8暋电缆故障测试的一般步骤是怎样的?1 0 41 2 9暋电缆故障的测试步骤与方法是怎样的?1 0 61 3 0暋故障点未击穿的判断与处理方法有哪些?1 0 61 3 1暋故障点出现二次放电怎么办?1 0 71 3 2暋多点故障同时放电怎么办?1 0 81 3 3暋故障点放电延迟太长怎么办?1 0 81 3 4暋冲击电压过高有什么不利影响?1 0 91 3 5暋严重受潮的电缆故障,测试时有哪些现象?1 0 91 3 6暋陈旧式电缆接头故障,测试时有哪些现象?1 1 01 3 7暋故障点位于电缆两端及其附近时有哪些测试技巧?1 1 01 3 8暋闪络性高阻故障有

17、几种暂闪情况?1 1 11 3 9暋电缆故障测试中的误差来源有哪几个方面?1 1 21 4 0暋电缆路径测试的基本原理是什么?1 1 31 4 1暋电缆路径测试的方法是什么?1 1 31 4 2暋如何鉴别出停电电缆?1 1 51 4 3暋声测定点法的基本原理是什么?1 1 61 4 4暋时差定点法的基本原理是什么?1 1 61 4 5暋同步定点法的基本原理是什么?1 1 7五、实 例 篇1 4 6暋常见的塑料绝缘电力电缆质量缺陷有哪些?原因是什么?1 1 81 4 7暋电缆、电缆头和电缆金属桥架为何会发热?1 2 11 4 8暋如何判断电缆的老化程度?1 2 21 4 9暋电缆线路的接地要求是

18、什么?1 2 31 5 0暋塑料电缆也不允许进水吗?1 2 41 5 1暋电缆沟内电缆故障定位的特点是什么?1 2 41 5 2暋电缆绝缘电阻偏低时应如何运行与维护?1 2 51 5 3暋交联电缆的故障现象与特点是什么?1 2 61 5 4暋受潮或进水的电缆故障测试特点有哪些?1 2 61 5 5暋如何判断电缆截面是否亏方?1 2 71 5 6暋电缆绝缘厚度与截面积的关系是什么?1 2 81 5 7暋不同电压等级电缆的绝缘厚度是多少?1 2 91 5 8暋电力电缆导体的一般结构是怎样的?1 3 21 5 9暋常用电力电缆的典型结构及其材料是什么?1 3 31 6 0暋如何判断电缆的运行温度是否

19、正常?1 3 41 6 1暋为什么故障电阻太低时声测定点反而困难?1 3 51 6 2暋遇到封闭性故障定点怎么办?1 3 61 6 3暋遇到金属性接地或短路故障定点怎么办?1 3 71 6 4暋明敷金属性接地封闭故障定点的特殊方法有哪些?1 3 71 6 5暋为什么声测定点法有时很准并且有时失效?1 3 81 6 6暋电缆故障在管道内时如何精确定位?1 3 91 6 7暋故障电缆在水中应如何定位?1 4 01 6 8暋为什么低压电缆故障查找困难?1 4 01 6 9暋为什么电缆故障波形分析难?1 4 11 7 0暋电缆故障测试经验不足,手法生疏怎么办?1 4 21 7 1暋为什么电缆故障定点难

20、,花费时间长?1 4 31 7 2暋架空绝缘电缆线端绝缘为什么易损?1 4 31 7 3暋如何分析电缆故障的原因?1 4 41 7 4暋等截面铜铝电缆对接会造成怎样的故障?1 4 51 7 5暋电缆接头工艺不完善会造成怎样的故障?1 4 71 7 6暋不恰当的缺陷处理方式会导致怎样的故障?1 4 91 7 7暋冷缩电缆附件安装不当会造成怎样的故障?1 5 01 7 8暋同规格的硅烷交联电缆的载流量比P V C电缆大吗?1 5 21 7 9暋硅烷交联电缆的长期允许载流量是多少?1 5 31 8 0暋路径测试中的特殊现象应如何分析?1 5 51 8 1暋P V C电缆绝缘电阻合格值怎样换算?1 5

21、 61 8 2暋绝缘偏心对电缆有何影响?1 5 71 8 3暋电缆外径不均匀且有蛇形弯曲影响使用吗?1 5 81 8 4暋如何解决从业人员技术、理论水平参差不齐的问题?1 5 91 8 5暋电缆沟中长期积水,如何监视电缆的使用状况?1 5 91 8 6暋电缆施工技术不规范、运行环境恶劣的后果是什么?1 6 01 8 7暋如何解决各行业、各系统之间对电气设备试验的规程和标准不一致的问题?1 6 11 8 8暋按电缆三头工艺单制作的电缆头就没问题吗?1 6 11 8 9暋为什么有些电缆的外半导电层易剥,而有些难剥?1 6 21 9 0暋外半导电层不易剥离时怎么办?1 6 31 9 1暋电缆超期运行

22、,如何保证运行不出事故?1 6 31 9 2暋缺陷电缆线路如何进行监视运行?1 6 41 9 3暋不易击穿的泄露性高阻故障电缆应如何处理?1 6 41 9 4暋为什么要使用分支电缆?1 6 51 9 5暋为什么电缆经常放炮?1 6 61 9 6暋铝护套应如何封焊?1 6 71 9 7暋如何正确进行电缆放电?1 6 81 9 8暋不同截面的电缆并运载流量应如何考虑?1 6 91 9 9暋并运电缆的负荷分配是均匀的吗?1 7 02 0 0暋为什么要测量运行电缆的表面温度?1 7 1六、相 关 技 术 篇2 0 1暋什么是电场与电场强度?1 7 22 0 2暋电位与电压的定义与区别是什么?1 7 2

23、2 0 3暋电晕及其危害是什么?1 7 32 0 4暋静电是怎样产生的?有什么危害?1 7 32 0 5暋什么是静电感应?产生的原因是什么?1 7 32 0 6暋什么是静电屏蔽?1 7 42 0 7暋防止静电危害的措施有哪些?1 7 42 0 8暋电介质的极化与静电感应是否一样?1 7 52 0 9暋介电系数的意义及其影响因素是什么?1 7 62 1 0暋集肤效应是如何产生的?1 7 72 1 1暋什么是涡流?其利与弊是什么?1 7 72 1 2暋电流热效应的利与弊是什么?1 7 82 1 3暋尖端放电的工作原理是什么?1 7 82 1 4暋母线的截面形状及应用范围是怎样的?1 7 92 1

24、5暋常用母线分为哪几种?其适用范围如何?1 7 92 1 6暋硬母线连接及不同金属母线连接点的氧化与防止措施是怎样的?1 8 02 1 7暋为什么硬母线的支持夹板不可构成闭合回路?1 8 12 1 8暋同规格矩形母线竖装与平装的载流量有何区别?1 8 12 1 9暋母线着色的作用是什么?母线颜色有哪些规定?母线着色的方法是什么?1 8 12 2 0暋什么是导体、绝缘体和半导体?1 8 22 2 1暋绝缘材料和金属的电阻与温度的关系是怎样的?1 8 32 2 2暋在低压三相系统中,四线制较三线制有何优点?1 8 32 2 3暋在三相四线制系统中,中性线断开的后果如何?1 8 32 2 4暋中性线

25、的作用是什么?1 8 42 2 5暋中性点运行方式分几类?各适用哪些范围?1 8 42 2 6暋低压进户装置及其要求是什么?1 8 52 2 7暋同杆多回路的线距有何要求?1 8 62 2 8暋同杆双回路检修时的相互影响是怎样的?1 8 62 2 9暋多相输电的优势与存在的问题是什么?1 8 72 3 0暋污闪与污秽泄漏电流是如何产生的?1 8 82 3 1暋输电线路的污闪事故及其防止措施是什么?1 8 92 3 2暋沿面放电及其影响因素是什么?1 9 02 3 3暋接地与接零有什么不同?1 9 12 3 4暋保护接零为什么要采取重复接地?1 9 12 3 5暋变电站接地装置的腐蚀与防腐措施是

26、什么?1 9 22 3 6暋绝缘子的作用是什么?1 9 22 3 7暋两线一地运行时对设备绝缘的影响是什么?1 9 32 3 8暋什么是系统过电压?过电压分几类?1 9 42 3 9暋雷电是怎样形成的?1 9 42 4 0暋雷电感应过电压是怎样产生的?1 9 52 4 1暋特殊场合如何布线?1 9 52 4 2暋影响气体放电的因素有哪些?1 9 62 4 3暋提高功率因数的好处与方法有哪些?1 9 72 4 4暋低周波运行的危害是什么?1 9 82 4 5暋低电压运行的危害是什么?1 9 82 4 6暋三相用电不平衡时的危害是什么?1 9 92 4 7暋使用高压电气设备与海拔有什么关系?1 9

27、 92 4 8暋为什么三相导线不允许用三根铁管分开穿线?2 0 02 4 9暋绝缘电阻与电气设备绝缘状况的关系是什么?2 0 02 5 0暋怎样防止直接触电?2 0 12 5 1暋复合介质的电场如何分布?2 0 12 5 2暋组合绝缘的耐电性是怎样的?2 0 22 5 3暋固体绝缘是如何击穿的?2 0 32 5 4暋固体介质的电导与哪些因素有关?2 0 32 5 5暋局部放电与介质击穿的关系是怎样的?2 0 42 5 6暋固体介质与树枝化击穿的关系是怎样的?2 0 52 5 7暋低压母线槽可分为哪几类?2 0 62 5 8暋变电站综合绝缘防护的作用是什么?2 0 7附附录录暋暋国国内内部部分分

28、电电力力电电缆缆知知名名企企业业及及产产品品介介绍绍2 0 81暋暋暋暋一基基基基基础础础础础篇篇篇篇篇1暋电力电缆的基本结构及其作用是什么?任何一种电力电缆,其基本结构均由导电线芯、绝缘层和保护层三个部分组成。(1)导电线芯。电力电缆导电线芯的作用是传送电流,导电线芯的损耗主要由导体截面和材料的电导系数来决定。为了减小电缆线芯的损耗,电缆线芯一般由具有高电导系数的金属材料铜或铝制成。(2)绝缘层。电力电缆的绝缘层是反映电缆电气性能的核心部分,它的耐电强度及其他电气参数的高低,直接表现了电缆绝 缘 性 能 的 优 劣,因 此,电 缆 绝 缘 材 料 应 具 备 以 下 主 要性能:1)高的击穿

29、场强(包括脉冲、工频、操作波等)。2)低的介质损失角正切t a n毮。3)相当高的绝缘电阻(体积电阻率不小于1 01 3毟c m)。4)优良的耐树枝放电、局部放电性能。5)具有一定的柔软性和机械强度。6)绝缘性能长期稳定等。(3)保护层。为了使电缆适应各种使用环境的要求,在电缆绝缘层外面所施加的保护覆盖层叫做电缆护层。电缆护层的主要作用是保护电缆绝缘层在敷设和运行过程中,免遭机械损伤和各种环境因素的破坏,如水、日光、生物、火灾等,以保持长期稳2暋暋暋暋定的电气性能。所以,电缆护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。2暋电缆导体线芯的结构是什么?为了增加电缆的柔软性或可曲度,较大截面(1 6 mm2

30、以上)的电缆线芯由多根较小直径的导线绞合而成。由多根导线绞合的线芯柔软性好,可曲度大,是因为单根金属导线沿某一半径弯曲时,其中心线外部受拉伸,而中心线内部受压缩。如线芯是由多根导线平行放置而组成,由于导线之间可以滑动。因此,它比相同截面单根导线作相同弯曲时要省力得多。为了保证线芯结构形状的稳定性和减小线芯弯曲时每根导线的变形,多根导线组成的线芯均需绞合而成。一般地,电力电缆线芯的绞合形式多为简单正常规则绞合,如图1 1所示。为了提高电缆线芯填充系数,节约材料,降低成本,很多电缆线芯均采用紧压线芯结构。线芯经过紧压后,每根导线不再是圆形,而是呈不规则形状,原来的空隙部分被导线变形而填充,如图1

31、2所示。图1 1暋简单正常规则绞合图1 2暋紧压后圆形线芯结构电力电缆导电线芯的构成方式见表1 1。3暋暋暋暋暋表1 1塑料绝缘电力电缆导电线芯的构成方式额定电压绝缘类型导体材料截面(mm2)13 k V61 0 k V2 03 5 k V聚氯乙烯P V C聚乙烯P E交联聚乙烯X L P E交联聚乙烯X L P E曑1 6铜单 根 圆 形 软 线铝单 根 圆 形 硬 线2 53 5铜单 根 软 线 或 绞 合2 55 0铝单 根 软 线 或 绞 合曒5 0铜曒7 0铝绞 合绞合3暋电缆导体线芯的几何形状分为几种?电力电缆的线芯按其几何外形可分为圆形线芯、中空圆形线芯、扇形线芯、弓形线芯等几种

32、。(1)圆形线芯。由于其结构稳定,工艺性好,线芯表面曲率平均,3 5 k V以上的高压电缆均采用圆形线芯,对于橡塑绝缘电力电缆一般在3 k V以上也都采用圆形线芯,紧压圆形线芯如图1 2所示。对于大截面导电线芯,为了减小集肤效应,有时采用四分割、五分割等分割线芯,分割线芯大多由扇形组成。(2)中空圆形线芯。这种线芯主要用于充油或充气电缆的线芯。我国中空线芯主要有两种结构。其一是用镀锡硬铜带做成螺旋支撑,支撑的直径由所需的油道或气道直径的大小来确定(一般为1 2 mm),在支撑外面有规则地、同心地绞合镀锡导线。其二是由型线绞合而成,内层为Z型线,其余各层均为弓形线绞合。这两种线芯各有优点,型线构

33、成的中空线芯结构稳定、油(气)道内表面光滑而不易阻塞,但螺旋支撑结构的柔软性和工艺性较好。型线构成的中空线芯如图1 3所示。(3)扇形线芯。扇形线芯表面曲率半径不均等,在线芯的边4暋暋暋暋图1 3暋型线构成的中空线芯角处曲率半径较小,该处电场比较集中。因此,在1 0 k V以上的电力电缆中很少采用扇形线芯(分割导体除外)。我国1 0 k V及以下电压等级的油浸纸绝缘电力电缆和1 k V以下的塑料电缆,由于扇形线芯电缆的结构紧凑,而且生产成 本 较 低,故 常 采 用 扇 形 线 芯。扇形线芯如图1 4所示。(4)弓形线芯。弓形线芯适用于双芯电缆。该结构的特点是结构紧凑,电缆外形尺寸小,节省材料

34、消耗,电缆成本低。弓形线芯如图1 5所示。图1 4暋扇形线芯结构图1 5暋弓形线芯结构4暋电缆主绝缘材料的种类与特性有哪些?电缆用绝缘材料一般可分为均匀质和纤维质两大类。均匀质包括聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡胶等。纤维质包括棉、麻、丝、绸、纸等。这两类绝缘材料从绝缘质量方面来说,其根本差异是它们的吸湿能力明显不同。(1)均匀质绝缘材料具有高度的抗潮性,因此,在制造电缆时无需加金属内护层,但它容易受光、热、油、电晕的作用而损坏。(2)纤维质绝缘材料具有耐热、耐电、耐用和性能稳定等优5暋暋暋暋点,适于作高压电缆的绝缘材料,它的最大缺点是极易吸收水分,导致绝缘性能的急剧下降,甚至完全被破坏。因此

35、,纤维质绝缘材料的电缆必须借助于外层护套来防止水分的浸入。早期,橡皮和塑料一般用于较低电压等级(3 5 k V及以下)电力电缆的绝缘。由于塑料绝缘电缆制造工艺简单,施工方便,易于维护,在中低电压等级下,塑料绝缘电力电缆已经逐步取代了油浸纸绝缘电力电缆。近年来,由于塑料工业的进步与发展,使更 高 电 压 等 级 的 塑 料 电 缆 的 研 制 成 为 可 能,国 际 上 已 有5 0 0 k V的塑料电缆投入运行,我国也已具备生产2 2 0 k V塑料电缆的能力,并有少量的2 2 0 k V塑料电缆投入运行。5暋电缆护层的种类有哪些?电缆护层主要可分成三大类,即金属护层(包括外护层)、橡塑护层和

36、组合护层。另外,为满足某些特殊要求,如耐辐射、防生物等的电缆护层叫做特种护层。(1)金属护层。金属护层具有完全不透水性,可以防止水分及其他有害物质进入到电缆绝缘内部,被广泛地用作耐湿性小的油浸纸绝缘电力电缆和超高压电缆的护套。金属护套常用的材料是铝、铅和钢,按其加工工艺的不同,可分为热压金属护套和焊接金属护套两种。此外还有采用成型的金属管作为电缆金属护套的,如钢管电缆等。(2)橡塑护层。橡塑护层的特点是柔软、轻便,在移动式电缆中得到及其广泛的应用。但因橡塑材料都有一定的透水性,所以仅能在采用具有高耐湿性的高聚物材料作为电缆绝缘时应用。橡塑护层的结构比较简单,通常只有一个护套,并且一般是橡皮绝缘

37、的电缆用橡皮护套(也有用塑料护套的),但塑料绝缘的电缆都用塑料护套。(3)组合护层。组合护层又称综合护层或简易金属护层。它在塑料通信电缆中得到相当广泛的应用,近年来,在塑料电力电缆中也得到了充分的重视。6暋暋暋暋所谓组合护层,一般都由薄铝带和聚乙烯护套组合而成。因此,它既保留了塑料电缆柔软轻便的特点,又由于引进铝带起隔潮作用,使它的透水性比单一塑料护套大为减小。铝聚乙烯粘连组合护层的透水性至少可比聚乙烯护层降低5 0倍以上。6暋电力电缆的种类有哪些?电力电缆的产品规格与型号有数千种,由于各种电力电缆采用不同的结构形式和材料制成,其工作电压和使用条件也就不同。电力电缆按照其绝缘材料的不同可分为以

38、下几大类。1 灡油纸绝缘类(1)粘性浸渍纸绝缘型 适用于低、中、高电压等级。(2)不滴流浸渍纸绝缘型 适用于低、中电压等级。(3)充油油浸纸绝缘型 适用于高电压等级。(4)充气粘性浸渍纸绝缘型 适用于高电压等级。2 灡塑料绝缘类(1)聚氯乙烯绝缘型 适用于低电压等级。(2)聚乙烯绝缘型 适用于低、中电压等级。(3)交联聚乙烯绝缘型 适用于低、中、高电压等级。3 灡橡胶绝缘类(1)天然橡胶绝缘类 适用于低电压等级。(2)乙丙橡胶绝缘类 适用于低电压等级。(3)硅橡胶绝缘类 适用于低、中电压等级。7暋油浸纸绝缘电力电缆的特点是什么?油浸纸绝缘电缆自1 8 9 0年问世以来,在电力电缆中历史最悠久,

39、系列规格最完整,已广泛应用于3 3 0 k V及以下电压等级的输配电线路中,并已有5 0 07 0 0 k V超高压电缆的运行记录。其中,1 0 k V以下电压等级的电缆多采用统包结构,国际上称为非径向电场电缆,其电场分布如图1 6所示。对于1 0 k V及以上电压等级的电缆,为了改善其电场分布,一般制成分相屏蔽或7暋暋暋暋分相铅包结构,这种径向电场电缆,国际上称为H型电缆,其电场分布如图1 7所示。图1 6暋非径向电场电缆的电场分布图1 7暋径向电场电缆的电场分布油浸纸绝缘电力电缆的优点是:耐电强度高、介电性能稳定、寿命较长、热稳定性较好、允许载流量大、原材料资源丰富、价格比较便宜。缺点是:

40、不适于高落差敷设、制造工艺较复杂、生产周期长、电缆接头技术比较复杂。充油电缆是利用补充浸渍原理来消除绝缘层中形成的气隙,以提高电缆工作场强的一种电缆结构。充气电缆是利用提高绝缘层中气隙的击穿场强原理来提高电缆工作场强的一种结构形式。充油和充气电缆都有效地提高了电缆的工作场强,因此常被超高压电缆采用。但这两种电缆都存在结构复杂,施工、维护不便,成本高等特点。8暋橡胶绝缘电力电缆的特点是什么?橡胶用作电缆绝缘层材料已有悠久的历史,最早的绝缘电线就是用马来树胶作绝缘层的。橡胶绝缘有一系列的优点,它在很大的温度范围内具有高弹性,对于气体、潮气、水分等具有低的渗透性,较高的化学稳定性和电气性能。橡胶绝缘

41、电力电缆柔软、可曲度大,但由于它价格高,耐电晕性能差,长期以来只用8暋暋暋暋于低压及可曲度要求高的场合。随着石油化学合成工业的迅速发展,合成橡胶的出现,不仅解决了天然橡胶资源匮乏、价格昂贵的问题,还在性能方面得到了改善。目前,我国生产的橡胶绝缘电力电缆,主要用于低压配电线路,其工作电压为6 k V及以下,其长期工作温度不超过6 5曟,使用环境温度不低于-4 0曟。橡胶绝缘电力电缆,由于大多使用在6 k V及以下的较低电压等级下,因此常被制成非径向型电场。9暋塑料绝缘电力电缆的特点是什么?用塑料作绝缘层材料的电力电缆称为塑料电力电缆。塑料绝缘电力电缆与油浸纸绝缘电力电缆相比,虽然发展较晚,但因制

42、造工艺简单,不受敷设落差限制,工作温度可以提高,电缆的敷设、接续、维护方便,具有耐化学腐蚀等优点,现已成为电力电缆中应用最为广泛的品种。由于塑料合成工业的发展,产量提高、成本降低,在中低压电缆方面,塑料电缆几乎全部取代了油浸纸绝缘电力电缆,即使在超高压领域,也由于交联聚乙烯的出现,使浸渍纸绝缘电力电缆被塑料绝缘电力电缆所取代成为现实。塑料绝缘电力电缆自1 9 4 4年产生以来,得到了迅速的发展,目前,国际上已有5 0 0 k V交联聚乙烯绝缘电力电缆在运行,我国也 有2 2 0 k V的 交 联 聚 乙 烯 绝 缘 电 力 电 缆 的 生 产 和运行。塑料绝缘电力电缆,在6 k V以下时,采用

43、非径向型电场结构,而对于6 k V及以上电压等级的电力电缆,则是分相屏蔽的径向型电场结构。1 0暋塑料电缆绝缘层中的电场恶化原因是什么?塑料绝缘电力电缆运行的可靠性,除绝缘材料本身特性不良以外,其决定因素就是电缆绝缘结构的完善程度。在电缆绝缘层9暋暋暋暋中恶化的电场将导致场致发射,引发电树枝、水树枝,最终使电缆绝缘层击穿。塑料电缆中,均匀介质的同心圆柱体电场可用最简单的数学公式表示,电场的分布图形可用电力线和等位线表示。其电力线是均匀辐射状,等位线是内密外疏的同心圆形,靠近导体附近的电力线密集,等位线间距小。因而导体附近的电场强度大;远离线芯时电场强度减弱。由此可见,电场强度沿径向并不均等,而

44、是均匀递减,所以在同一半径的圆周上的各点,其电场强度的大小是相等的。这种电场没有恶化,称为正常电场分布,如图1 8所示。图1 8暋正常电场分布塑料电缆在绝缘结构完善时,其交流短时击穿场强很高(不小于几十千伏/毫米),而实际电缆的击穿场强常低于这个值,其原因就是绝缘结构中存在某种缺陷,造成电场的恶化。最严重的缺陷是半导电屏蔽层上的节疤和遗漏,其次是绝缘层内部的杂质与气泡,最后是导丝效应严重的无屏蔽结构。具有上述缺陷的电缆,其绝缘层中的恶化电场分布如图1 9图1 1 3所示。在电缆的生产过程中,完善挤塑工艺和严格投料标准,可有效地控制半导电屏蔽层的缺陷及杂质的混入。而气隙的产生不仅与工艺参数有关,

45、还与运行条件有关,不易控制。不同形状的气1 0暋暋暋图1 9暋半导电层出现节疤时的电场分布图1 1 0暋半导电层出现遗漏时的电场分布图1 1 1暋绝缘层含有杂质的电场分布隙,其危害程度也不同。扁平状危害程度最严重,圆柱状次之,圆球状较轻。1 1暋暋暋图1 1 2暋绝缘层含有气泡的电场分布图1 1 3暋无半导电屏蔽层的电场分布1 1暋塑料电缆绝缘层中的局部放电有哪些特性?塑料电缆的局部放电(游离放电)常导致电缆的绝缘水平下降或击穿,严重的会影响电缆的运行质量和使用寿命,曾一度被认为是对塑料电缆的最大危害。但近年来,由于科学技术的发展,已逐渐地发现和认识到树枝放电比起气隙的局部放电(游离放电)对电

46、缆的寿命具有更大的危害性。局部放电的必要条件之一是气隙的存在。而气隙不是树枝放电的必要条件,在绝缘结构中,只要存在局部的集中高场强,就会导致金属、杂质尖刺物的冷发射,甚至介质的冷发射,引发有机介质的树枝状裂纹,出现树枝状放电。局部放电和树枝放电有1 2暋暋暋着本质上的不同,树枝放电基于高场强的场制冷发射为主要原因,而局部放电是基于气隙在一定大气压下遵循“巴申定律暠的条件而在气隙中放电。这两者既互相影响,又互相促进。电树枝在发展中必然伴随着局部放电,而局部放电又促进树枝的生成与成长。1 2暋塑料电缆绝缘层中局部放电的影响因素有哪些?塑料电缆的局部放电特性取决于塑料电缆的结构形式、绝缘材料的类别以

47、及工艺参数与运行条件。1 灡结构因素要求绝缘结构形式完善,特别是3 5 k V以上的高压电缆内、外屏蔽层不完善,屏蔽层上有大气隙,将导致局部放电;有凸出物或尖刺时,引发电树枝,再伴随局部放电,很快形成贯穿放电通道,导致电缆的寿命终止。2 灡材料因素材料本身的微观结构是否能耐电晕产生的臭氧腐蚀,以及绝缘材料中是否混进了易引发树枝的杂质。3 灡工艺参数工艺条件是十分复杂而又极为重要的因素。在相同的材料和结构条件下,由于加工方法的不同,会带来不同的气隙和水分含量。在加工进入冷却阶段时,冷却方式及冷却速度的不同,会造成所产生气隙形状的不同。因此,必须选定最佳的工艺条件。4 灡运行条件电缆运行过程中的环

48、境条件,水分、化学污染物的存在、负荷状况、过载时间等,都会造成新生的、非加工中产生的气隙。1 3暋塑料电缆的绝缘老化过程是怎样的?塑料绝缘电力电缆无论其绝缘材料是聚氯乙烯、聚乙烯还是交联聚乙烯,它们均属于高聚物。在局部放电作用下,可运用化学结构理论来分析其内部的破坏过程。1 3暋暋暋(1)由于电子、离子受电场的作用,对气隙周围的介质发生轰击,导致发热,形成小孔状侵蚀;表面产生的化学过程为聚合、裂解、气化等,并生成电树枝、水树枝而导致绝缘破坏。(2)由于气体所产生的化学产物,如含氮酸(亚硝酸等),以及臭氧,对周围介质发生侵蚀生成电化学树枝,导致绝缘被破坏。(3)产生紫外线或波长较长的软X射线导致

49、介质降解或解聚。后两者对高分子介质的长链分子起强烈的破坏作用。如臭氧特别活泼,它对具有双键的橡胶作用能力特别强,使之迅速交联、裂解、失去弹性。气隙的局部放电,虽然不会立即导致整个介质的击穿,但是绝缘材料长期受到这种内部放电的作用,介质的破坏程度会逐步扩大,最终导致绝缘被击穿。这就是绝缘材料的电老化现象。对于一切处于高场强下工作的高聚物,电老化的过程就决定了介质的寿命,一般认为,没有局部放电存在时,绝缘塑料的工作寿命相当长。因为,塑料介质在有热氧作用时,处于正常工作条件下,老化过程极其缓慢。除聚四氟乙烯外,聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯的耐电晕性尚好,但比纸绝缘要差些。高压塑料绝缘电力电缆质量的优

50、劣并非只决定于材料的性质,而在很大程度上取决于制作工艺和结构的完善与合理。这是由于各种高分子材料的耐局部放电特性相差不大,但制作工艺或结构上不完善造成的气隙,将会引起电老化过程的加速。1 4暋电缆内半导电屏蔽层的作用是什么?电力电缆绝缘层内侧(导电线芯表面)的半导电薄层即为内半导电屏蔽层。它的作用如下:(1)消除导电线芯表面的气隙,提高耐局部放电、树枝放电的能力。1 4暋暋暋(2)均匀导电线芯表面电场,减少因导丝效应所增加的导体表面最大工作场强,一般可降低导丝表面电场强度的2 0%3 0%。(3)抑制树枝的引发。当导体表面金属毛刺直接刺入绝缘层时,尖刺高场强的场致发射会引发电树枝。内半导电屏蔽