電力電纜技術(shù)

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,電力電纜技術(shù),1,關(guān)于電力電纜,,電纜基本常識及發(fā)展史,,電纜設(shè)計與制造,,電纜選型,,電纜附件,,電纜敷設(shè)及安裝,,電纜附件的安裝,,電纜試驗標準及試驗技術(shù),,電纜故障的測尋,,電纜運行與維護,,電纜技術(shù)管理,2,,電纜基本常識,,電纜的定義：,,（ 構(gòu)成電纜的三要素）,,1）導體,,2）絕緣,,3）外護層,,3,,1 導體,銅電阻系數(shù)為0.0184，比重8.9,,鋁電阻系數(shù)為0.031，比重2.703(銅的30%),,(66kV及以上不用鋁芯),,我國規(guī)定的線芯截面（mm,2,）規(guī)格:

2、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、240、300、400、500、630、800、1000等20種規(guī)格,,線芯數(shù)量與形狀：單芯、兩芯、三芯、四芯、五芯等五種，并根據(jù)線芯的數(shù)量，將導線壓成圓形、半圓形、扇形等形狀；小截面實芯（即獨股），大截面多股絞合,4,,2 絕緣,1.油浸紙絕緣：怕水,需金屬防水層,除500kV及以上超高,,壓充油電纜外，基本被交聯(lián)電纜所取代,,2.橡膠絕緣：乙丙橡膠電纜最高使用電壓已達150kV。,,3.聚氯乙烯絕緣：介損大，含氯，運行溫度低，一般只,,用于6kV及以下電壓等級，將被淘汰。,,4.聚乙烯絕緣:熔融溫度低(70℃),最

3、高工作電壓達500kV,,5.交聯(lián)聚乙烯:通過化學或物理方法將聚乙烯分子鏈間,,相互交聯(lián)。最高運行溫度可達90℃，短路時導電線芯,,允許的最高溫度可達250℃。極大地提高了電纜的安,,全載流量和短路容量。其最高工作電壓達500kV。,,從1 kV到220 kV的各種電力電纜中，交聯(lián)聚乙烯是當前應(yīng)用最廣的一種絕緣材料，幾乎完全取代了紙絕緣。,,5,,3 保護層,作用: 保護電纜免受外界物質(zhì)的侵入和防止外力損傷。,,組成: 內(nèi)襯層（或內(nèi)護套）、鎧裝層和外被層,,材料: 與電纜的絕緣種類、運行電壓、使用環(huán)境有關(guān).,,如：紙絕緣電纜須有密封的金屬護套，而中低壓的,,橡塑電纜就不需要；埋在地下的電纜需

4、要鎧裝，敷設(shè)在海底的電纜需要鋼絲鎧裝，而敷設(shè)在隧道、排管、電纜溝內(nèi)的電纜又可以不要鎧裝；外被層（或外護套）是用來保護鎧裝層或內(nèi)護套的，一般采用聚氯乙烯或聚乙烯，在需要防火的場所也可做成阻燃型。,,6,,電纜分類,,1 、紙絕緣電纜（1880年）,,1）統(tǒng)包型,,2）分相鉛包型,,3）充油電纜,,2、 聚氯乙烯電纜（PVC）（1957年）,,3、 交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE）（1960年）,,4、 特種電纜,,5 超導電纜（2000年）,,7,,統(tǒng)包型紙絕緣電纜,,8,,統(tǒng)包型電纜,在每相導電線芯上包纏稱為相絕緣紙的油浸紙絕緣帶，在各相線芯絞合成纜的同時，在各相線芯之間的空隙填以紙繩，外面

5、再包纏稱為統(tǒng)包紙的油浸紙絕緣帶，,,在統(tǒng)包紙外擠壓上鉛包作防水密封,,根據(jù)安裝場地的需要在其外部再加上不同的保護層,,在15kV及以下電壓等級 。,,9,,分相鉛包型紙絕緣電纜,,10,,分相鉛包型紙絕緣電纜,,每相有一個接地的鉛包，電力線完全垂直于絕緣紙,,在20kV及35kV采用,,致命的缺陷——氣隙,,注：電壓再高時用充油電纜,,,11,,電場分布,12,,自容式充油電纜及,XLPE,電纜,13,,充油電纜,特點：在導電線芯中有一油管，利用單獨的帶有一定壓力的油箱向電纜充油并保持一定的壓力。,,,可消除紙絕緣中的氣隙，提高工作電場強度。,,,最高工作電壓已發(fā)展到1100kV。,14,,X

6、LPE 電纜,15,,XLPE 電纜,16,,半導電層的作用,,17,,交聯(lián)電纜與紙絕緣電纜的比較,交聯(lián)電纜 油紙電纜,,介電常數(shù) 20 ℃ 2.3 3.4,,介質(zhì)損耗tgδ20 ℃ 0.0005 0.003,,體積電阻 Ω.cm 10,15,10,13,,最高運行溫度 ℃ 90 65,,允許高差 無 有,,安裝工藝 簡單 復(fù)雜,,制造工藝 簡單 復(fù)雜,,金屬防水層中 低壓無 全有,18,,電纜額定電壓（U,O,/U）的選定,中性點的接地方式,,1）,,直接

7、接地,,2）,,小電阻接地,,3）,,消弧線圈接地,,4）,,不接地,,結(jié)論： 電纜額定電壓（UO/U）的選,,定是由系統(tǒng)的不同接地方式,,決定的。,,19,,U,O,的劃分,與電纜絕緣厚度,電壓（U/U0,（,kV）,） 厚度（mm）,,,0.6/1,0.7~3.0,（大截面厚）,,1.8/3,2.0~3.0,,3.6/6； 6/6,2.5~3.2；3.4,,6/10； 8.7/10,3.4 ； 4.5,,21/35； 26/35,9.3 ； 10.5,,48/66 14（）,,,64/110

8、 16,.5~18 .6 （大截面?。?,127/220 24,.3,,（ 注意：U0與試驗電壓的選擇）,20,,電纜附件,定義 ：,,除電纜本體以外所有電纜安裝用的材料。如終端頭、中間接頭、電纜安裝用的金具、電纜卡子、絕緣材料等。本處僅指電纜終端頭和中間接頭。,,終端頭和中間接頭：,,電纜線路兩端與其它電氣設(shè)備相連接的電纜附件稱為終端頭，用于戶外的稱戶外終端頭，用于戶內(nèi)的稱戶內(nèi)終端頭；兩根電纜相連接的電纜附件稱中間接頭。,,,21,,電纜附件技術(shù)條件,1．導體連接好：,,（1）接觸電阻要小且穩(wěn)定。

9、應(yīng)能承受故障電流的沖擊。 接觸電阻應(yīng)不大于同長度、同截面、同材料導體的電阻的1.2倍。,,（2） 有足夠的機械強度。應(yīng)能承受一定的拉力。,,（3） 耐腐蝕，滿足使用環(huán)境的要求。,,（4） 價格低廉、便于現(xiàn)場安裝。,,2．絕緣性能高：,,（1）耐壓強度高、介質(zhì)損耗低、化學性能穩(wěn)定。用于戶外時還應(yīng)能耐受紫外線照射和大氣污染。,,（2）有合理的改善電場分布的措施和與電纜絕緣相匹配的絕緣余度。應(yīng)力錐或應(yīng)力控制管等被用來改善該處的電場分布。,,3．密封性能可靠： （進水是電纜附件發(fā)生故障的主要原因之一）,,4．適應(yīng)使用環(huán)境：諸如惡劣氣候條件、耐受紫外線照射及各種污染、水下長期浸泡、機械拉力或壓力等等。,

10、,5．結(jié)構(gòu)簡單，便于現(xiàn)場安裝,22,,電纜附件的種類,1． 繞包型：手工與機械繞制,,2．澆注型 ：一般僅用于10kV及以下電壓等級的中間接頭,,3． 熱收縮型：簡單、安裝方便、價格低廉、適應(yīng)性強，廣泛用于中、低壓等級。,,4．預(yù)制型,：,特點是集終端頭的內(nèi)外絕緣、密封和改善電場分布的應(yīng)力錐于一體，安裝工藝簡單，絕緣性能好，安裝質(zhì)量易于控制但價格為熱縮型附件的3-6倍。,,5．冷收縮型（也稱常溫收縮型與預(yù)制型電纜附件完全相同，原料也是有三元乙丙橡膠和硅橡膠兩種。,23,,電纜試驗的分類,1 例行試驗（出廠試驗）,,2 抽樣試驗,,3 型式試驗,,4 交接試驗,,5 預(yù)防性試驗,,注釋：上述第一

11、、二項由制造廠完成；,,第三項由制造廠委托權(quán)威試驗機,,構(gòu)完成；,,第四、五項由使用單位或受使用單,,位委托的試驗機構(gòu)完成。,24,,型式試驗,對任一種新型電纜，制造廠在投入批量生產(chǎn)之前，為了檢驗其性能所進行的試驗。,,,對同一種類型電纜，型式試驗無須重復(fù)。,,25,,例行試驗（出廠試驗）,,證明制造廠所生產(chǎn)的電纜符合基本技術(shù)條件,,,及時發(fā)現(xiàn)有制造缺陷的電纜。,,,所有出廠電纜均應(yīng)進行,26,,抽樣試驗,證明制造廠所生產(chǎn)的電纜符合技術(shù)條件,,,對部分出廠電纜進行，每批按一定比例抽取,,27,,交接試驗,檢查電纜及附件的安裝質(zhì)量，并據(jù)此決定電纜能否投入運行。,28,,預(yù)防性試驗,對運行電纜定期

12、進行,,,發(fā)現(xiàn)運行電纜中尚未引發(fā)事故或會影響其正常使壽命的隱患,29,,常用試驗標準（國際）,,IEC 60840 AMD 2(1993),,額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)的擠壓絕緣電力電纜的試驗 第2號修訂 （高電壓等級電纜參照使用）,,IEC 60502-1 （1kV~3kV）具有擠壓成型絕緣的電力電纜及其附件,,IEC 60502-2 （6kV~30kV）具有擠壓成型絕緣的電力電纜及其附件,,相關(guān)制造標準,,30,,常用試驗標準（國內(nèi)）,GB50150-91 >,,DL/T596-1996 > (原電力部部頒標準),,> (華北電力集團公司

13、頒布)(2002),,> (天津市電力公司頒布)(2001),,相關(guān)制造標準,31,,紙絕緣電纜預(yù)防性試驗項目,絕阻,,直流耐壓,32,,電纜主絕緣的絕緣電阻值測量方法,,33,,電纜交接和預(yù)防性試驗中主絕緣耐壓試驗問題,電纜容性電流很大,,,絕緣 電壓(kV) 截面(mm**2) 電容(uf/km) 電流Ic(A/km),,XLPE 8.7/10 240 0.34 0.61,,XLPE 26/35 240 0.18 1.14,

14、,絕緣紙 8.7/10 240 0.58 1.05,,絕緣紙 26/35 185 0.27 1.7,,,結(jié)論：現(xiàn)場難以進行電纜的工頻耐壓試驗,34,,直流耐壓試驗電路圖,,35,,電纜直流耐壓試驗,,,1）安全措施（注意另一端的安全）,,2）注意雜散泄露電流的屏蔽,,3）注意與歷史數(shù)據(jù)的比對,,4）電纜本體溫度對泄露電流的數(shù)值影響很大（季節(jié)差、試驗前電纜負荷狀況、,,電纜埋設(shè)環(huán)境等）,36,,XLPE電纜例行試驗項目,,導體直流電阻測定,,交

15、流耐壓試驗,,局部放電試驗,,外護層耐壓試驗（對護層絕緣有要求的電纜）,,37,,XLPE電纜交接試驗項目,五阻值測量：,,（主絕緣電阻、外護套絕緣電阻、內(nèi)襯層絕緣電阻、銅屏蔽電阻和導體電阻）（后四項僅對10kV~35kV 等級電纜）,,主絕緣耐壓試驗,,（0.1Hz、1~300Hz變頻諧振）,,交叉互聯(lián)系統(tǒng),,相位檢查,,外護層耐壓試驗(66kV及以上）,38,,XLPE電纜預(yù)防性試驗,主絕緣電阻值、外護套絕緣電阻、內(nèi)襯層絕緣電阻的測量,,(,注：發(fā)現(xiàn)外護套絕緣電阻、內(nèi)襯層絕緣電阻有問題時，進行銅屏蔽電阻和導體電阻的測量）,,交叉互聯(lián)系統(tǒng)（66kV及以上）,,主絕緣耐壓試驗,,,（ 0.1H

16、z、1~300Hz變頻諧振,）,,39,,XLPE電纜主絕緣絕緣電阻值的測量,注意:,,1. 0.6/1kV電纜使用1kV 兆歐表,,2. 0.6/1kV以上電纜使用2.5kV,,或5kV兆歐表,40,,XLPE電纜交接和預(yù)防性試驗不宜作直流耐壓試驗,,因直流耐壓試驗而在XLPE 電纜主絕緣中產(chǎn)生的積累效應(yīng)會縮短電纜的使用壽命,,（空間電荷效應(yīng)）,,直流耐壓試驗不能有效的發(fā)現(xiàn)危及XLPE 電纜安全運行的缺陷,,（阻性分布與容性分布）,,結(jié)論:變頻諧振耐壓試驗方法最為適宜,,(CIGRE 1997),41,,XLPE電纜交接和預(yù)防性試驗主絕緣耐壓試驗方法,1）直流耐壓試驗（2003年7月1日

17、后停用）,,2）VLF 0.1Hz （國外用于30kV及以下）,,a. 余弦方波電壓法; b. 正弦方波電壓法,,（余弦方波電壓法比正弦方波電壓法更有效）,,3）,,變頻諧振耐壓試驗（1Hz~300Hz）,,(耐壓時間的選定),,4）,,振蕩波耐壓試驗,,a.初始電壓震蕩幅值4Uo; b.沖擊次數(shù)5~20次(間隔為2秒),,注：目前各類標準尚處于摸索階段，有待于進一步完善。,42,,變頻諧振耐壓試驗,注：1.工作電流僅為諧振前的1/20~1/50,,2.諧振點接近工頻時最為有效,,3.結(jié)合局放測量更為理想,43,,XLPE電纜受潮,,44,,五阻值測量,,五阻值測量：,,主絕緣電阻、外護

18、套絕緣電阻、內(nèi)襯層絕緣電阻、銅屏蔽電阻和導體電阻,45,,電纜故障的測尋,,,故障性質(zhì)的判斷,,,故障測尋方法,,46,,故障性質(zhì)的判斷,1、接地故障,,2、短路故障,,3、斷線故障,,4、閃絡(luò)性故障,,5、混合型故障,47,,故障測尋方法,,1、初測,,① 電橋法 ② 脈沖法,,,,2）定點,,① 聲測法 ② 感應(yīng)法 ③ 跨步電壓法,48,,Lx=2LRx電橋法原理,,49,,QF1-A面板圖,,50,,脈沖法原理,,51,,Lx =VTx/2 V=160m/s (紙纜); V=170m/s (XLPE),脈沖法原理(接地故障波形),52,,脈沖法原理(接地故障波形

19、),,53,,Lx =VTx/2 V=160m/s (紙纜); V=170m/s (XLPE),脈沖法原理(斷線故障波形）,54,,脈沖法原理(斷線故障波形),,55,,脈沖法原理,,行波在傳播過程中遇阻抗發(fā)生變化時產(chǎn)生反射,,脈寬: 0.1,μS,; 0.5,μS,; 2,μS,,(,電纜長度與信號衰減),,同極性反射與反極性反射,,R = V-,÷,V,+,=（Z,L,-Z,O,）,÷,（Z,L,+Z,O,）,,如： 鋁芯240mm,2,Z,O,= 10,Ω,,鋁芯,35,mm,2,Z,O,= 40,Ω,,,無反射怎么辦?,56,,沖擊高壓閃絡(luò)法測量電路圖,,57,,沖擊高壓閃絡(luò)法故障波形,,58,,直流,高壓閃絡(luò)法測量電路圖,59,,故障點聲測定位法,,60,,感應(yīng)法原理,,61,,電纜故障尋測方法選擇試,62,,電纜位置測定,63,,脈沖法原理,,64,,跨步電壓法,,65,,關(guān)于并列運行電纜的選線,66,,謝謝！,67,,