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高壓電工電力電纜基本認(rèn)識(shí)你懂嗎?

[日期:2019-06-13]   來(lái)源:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)  作者:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)   閱讀:2014次

電纜網(wǎng)的主要特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)
占用地面和空間少
受天氣和外部環(huán)境影響小 
可提高系統(tǒng)功率因數(shù)match
有利于人身安全
運(yùn)行維護(hù)工作簡(jiǎn)單方便
有利于城市規(guī)劃,有利于環(huán)保
缺點(diǎn)
建設(shè)投資費(fèi)用大 match
電纜線路不易更改
分支技術(shù)復(fù)雜
電纜接頭需要專門(mén)技術(shù),費(fèi)用較高
故障尋測(cè)困難,修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)

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特別適合采用電纜網(wǎng)的情況

重要辦公場(chǎng)所:
黨政機(jī)關(guān);科研院所;國(guó)際機(jī)構(gòu);使領(lǐng)館
線路密集的場(chǎng)所:
如位于市區(qū)的變電站、配電室;發(fā)電廠;大型企業(yè)內(nèi);商業(yè)中心;CBD區(qū)域;金融中心;城市廣場(chǎng);高層建筑;居民小區(qū)
風(fēng)景名勝;文物保護(hù)區(qū)
重要跨越:跨越鐵路;跨越高速公路;跨越河流。

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電力電纜的基本知識(shí)

什么是電力電纜?
在金屬線芯上進(jìn)行絕緣擠包纏繞,用防護(hù)材料進(jìn)行屏蔽、密封,能夠傳輸電能的特殊導(dǎo)線。主要包括線芯、絕緣、防護(hù)、密封。

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按照電壓等級(jí)分類

低壓電力電纜:3kV及以下;
中壓電力電纜:6kV~35kV;
高壓電力電纜:66kV~110kV;
超高壓電力電纜:220kV~500kV;
特高壓電力電纜:750kV;1000kV。
按照絕緣材料劃分電纜類型
1、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜
2、聚氯乙烯(PVC)絕緣電纜
3、聚乙烯(PE)絕緣電纜
4、橡膠絕緣電纜
5、粘性油紙絕緣電纜
6、不滴流油紙絕緣電纜
7、充油電纜
8、充氣電纜
電纜規(guī)格型號(hào)的含義

比如:ZR-YJY22-8.7/10kV-3×240
① 前半部分表示型號(hào):ZR-YJY22 
阻燃 交聯(lián)聚乙烯絕緣 銅芯 聚乙烯內(nèi)護(hù)套 雙層鋼帶鎧裝 聚氯乙烯外護(hù)套。
② 后半部分表示規(guī)格:8.7/10kV-3×240
電纜設(shè)計(jì)的相電壓U0為8.7kV;電纜設(shè)計(jì)的線電壓U為10kV ;三個(gè)線芯,每芯標(biāo)稱截面為240㎜2。
電纜網(wǎng)中的兩個(gè)電壓概念 
① 電力系統(tǒng)電壓:電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的額定電壓。如220V、380V、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等。
② 電纜產(chǎn)品電壓:表示為U0/U(Um)。如;6/10(12)kV、8.7/10(12)kV、21/35(40.5)kV、26/35(40.5)kV、64 /110(126)kV。
其中:U0:相電壓;U:線電壓;Um:設(shè)備可承受的“最高系統(tǒng)電壓”的最大值(最高電壓)。

電力電纜的基本結(jié)構(gòu)
線芯
① 作用是用來(lái)傳輸電能,常用材料為銅、鋁。
② 截面積(計(jì)量單位平方毫米):為了便于制造和使用電纜的截面采取標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格,我國(guó)的規(guī)定是:2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、2000、2500等。
③ 線芯結(jié)構(gòu):采取多根細(xì)絲絞合成束,之后經(jīng)過(guò)模具進(jìn)行壓緊,使緊壓系數(shù)從0.73提高到0.9以上,有利于進(jìn)行壓接連接。
④ 電纜導(dǎo)體電阻:導(dǎo)體本身具有電阻,通過(guò)電流時(shí)會(huì)發(fā)熱,其溫升數(shù)值是限制電纜載流量的關(guān)鍵因素。我們希望導(dǎo)體的電阻越小越好。

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① 導(dǎo)體屏蔽層是擠包在電纜導(dǎo)體上的非金屬層,與導(dǎo)體等電位,體積電阻率為100~1000Ω•m。與導(dǎo)體等電位。
② 一般情況3kV及以下低壓電纜沒(méi)有導(dǎo)體屏蔽層,6kV及以上的中高壓電纜都必須有導(dǎo)體屏蔽層。
③ 導(dǎo)體屏蔽層主要作用:消除導(dǎo)體表面的坑洼不平;消除導(dǎo)體表面的尖端效應(yīng);消除導(dǎo)體與絕緣之間的孔隙;使導(dǎo)體與絕緣之間緊密的接觸;改善導(dǎo)體周邊的電場(chǎng)分布;對(duì)于交聯(lián)電纜導(dǎo)體屏蔽層還具有抑制電樹(shù)生長(zhǎng)和熱屏蔽作用。

絕緣層(也稱主絕緣)
① 電纜主絕緣具有耐受系統(tǒng)電壓的特定功能,在電纜使用壽命周期內(nèi),要長(zhǎng)期承受額定電壓和系統(tǒng)故障時(shí)的過(guò)電壓,雷電沖擊電壓,保證在工作發(fā)熱狀態(tài)下不發(fā)生相對(duì)地或相間的擊穿短路。因此主絕緣材料是電纜的質(zhì)量關(guān)鍵。
② 交聯(lián)聚乙烯是一種良好的絕緣材料,現(xiàn)在得到廣泛的應(yīng)用,其顏色為青白色半透明。其特性是:較高的絕緣電阻;能夠耐受較高的工頻、脈沖電場(chǎng)擊穿強(qiáng)度;較低的介質(zhì)損失角正切值;化學(xué)性能穩(wěn)定;耐熱性能好,長(zhǎng)期允許運(yùn)行溫度90℃;良好的機(jī)械性能,易于加工和工藝處理。
絕緣屏蔽層(也稱外屏蔽層、外半導(dǎo)電層) 
①  絕緣屏蔽層是擠包在電纜主絕緣上的非金屬層,其材料也是交聯(lián)材料,具有半導(dǎo)電的性質(zhì),體積電阻率為500~1000 Ω•m。與接地保護(hù)等電位。
② 一般情況3kV及以下低壓電纜沒(méi)有絕緣屏蔽層,6kV及以上的中高壓電纜都必須有絕緣屏蔽層。
③ 絕緣屏蔽層的作用:電纜主絕緣與接地金屬屏蔽之間的過(guò)渡,使之有緊密的接觸,消除絕緣與接地導(dǎo)體之間的孔隙;消除接地銅帶表面的尖端效應(yīng);改善絕緣表面周邊的電場(chǎng)分布。
④ 絕緣屏蔽按照工藝分為可剝離型和不可剝離型,一般中壓電纜,35kV及以下采用可剝離型,好的可剝離絕緣屏蔽具有良好的附著力,剝離后沒(méi)有半導(dǎo)電顆粒殘留。110kV及以上采用不可剝離型。不可剝離型屏蔽層與主絕緣的結(jié)合更緊密,施工工藝要求更高。
金屬屏蔽層
① 金屬屏蔽層包裹在絕緣屏蔽層外,金屬屏蔽層一般采用銅帶或銅絲,它是將電場(chǎng)限制在電纜內(nèi)部,保護(hù)人身安全的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。也是保護(hù)電纜免受外界電氣干擾的接地屏蔽層。
② 在系統(tǒng)發(fā)生接地或短路故障時(shí),金屬屏蔽層是短路接地電流的通道,其截面積應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)短路容量、中性點(diǎn)接地方式計(jì)算確定,一般10kV系統(tǒng)計(jì)算屏蔽層截面積推薦不小于25平方毫米。
③ 在110kV及以上電纜線路中金屬屏蔽層是由金屬護(hù)套構(gòu)成,既有電場(chǎng)屏蔽作用還有防水密封功能,同時(shí)還兼有機(jī)械保護(hù)功能。
④ 金屬護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)一般采用波紋鋁護(hù)套;波紋銅護(hù)套;波紋不銹鋼護(hù)套;鉛護(hù)套等。另外有一種復(fù)合護(hù)套,是采用鋁箔貼在PVC、PE護(hù)套內(nèi)的結(jié)構(gòu),在歐美的產(chǎn)品中使用較多。
鎧裝層
① 在內(nèi)襯層外纏繞有金屬鎧裝層,一般采用雙層鍍鋅鋼帶鎧裝。其作用是保護(hù)電纜內(nèi)部,防止在施工、運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械外力對(duì)電纜的損傷。也兼有接地防護(hù)的作用。
② 鎧裝層有多種結(jié)構(gòu),如鋼絲鎧裝,不銹鋼鎧裝,非金屬鎧裝等,用于特殊電纜結(jié)構(gòu)。
外護(hù)套
① 這是電纜最外邊的保護(hù),一般采用聚氯乙烯(PVC)聚乙烯(PE),都是絕緣材料,采用擠包成形。按照技術(shù)要求,一般采用的是阻燃聚氯乙烯(PVC)。適應(yīng)冬季寒冷和夏季炎熱的要求,不開(kāi)裂,不軟化。
② 外護(hù)套主要的作用是密封防止水分侵入,保護(hù)鎧裝層不受腐蝕,防止電纜故障引發(fā)的火災(zāi)擴(kuò)大。
③ 在外護(hù)套上還打印有電纜的特性信息,如規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)年份、制造廠、連續(xù)計(jì)米長(zhǎng)度等。

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電纜的包裝、運(yùn)輸、保管
1、電纜的包裝需要使用電纜盤(pán),有鐵盤(pán)、木盤(pán)和鐵框木盤(pán),盤(pán)的外徑對(duì)運(yùn)輸、保管的成本影響較大,用于10kV及以下電纜的盤(pán)徑以3.2米以下為宜,盤(pán)寬以不超過(guò)2.2米為好,對(duì)于超過(guò)3.5米的要用特殊的運(yùn)輸車。 


2、每盤(pán)電纜的重量與電纜的規(guī)格型號(hào)和長(zhǎng)度有關(guān),一般中低壓電纜單盤(pán)長(zhǎng)度在500米左右,重量在3-10噸。


3、在運(yùn)輸裝卸過(guò)程中,不應(yīng)使電纜及電纜盤(pán)受到損傷。嚴(yán)禁將電纜盤(pán)直接由車上推下。電纜盤(pán)不應(yīng)平放運(yùn)輸、平放貯存。 


4、運(yùn)輸或滾動(dòng)電纜盤(pán)前,必須保證電纜盤(pán)牢固,電纜繞緊。滾動(dòng)時(shí)必須順著電纜盤(pán)上的箭頭指示或電纜的纏緊方向。

5、電纜在運(yùn)輸、保管中封頭應(yīng)進(jìn)行保護(hù),可靠密封,防止受潮進(jìn)水。當(dāng)外觀檢查有懷疑時(shí),應(yīng)進(jìn)行受潮判斷或試驗(yàn)。保管中封頭有損壞應(yīng)立即處理。


6、電纜保管應(yīng)集中分類存放,并應(yīng)標(biāo)明型號(hào)、電壓、規(guī)格、長(zhǎng)度。電纜盤(pán)之間應(yīng)有通道。地基應(yīng)堅(jiān)實(shí),當(dāng)受條件限制時(shí),盤(pán)下應(yīng)加墊,存放處不得積水。當(dāng)電纜盤(pán)有損壞時(shí),應(yīng)及時(shí)更換。


7、充油電纜在運(yùn)輸、保管中應(yīng)保持壓力油箱、油管、閥門(mén)和壓力表完好。保管期應(yīng)經(jīng)常檢查油壓,并作記錄,油壓不得降至最低值。當(dāng)油壓降至零或出現(xiàn)真空時(shí),應(yīng)及時(shí)處理。




電纜終端、接頭的基本知識(shí)

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按安裝位置電纜接頭分類

1、電纜終端頭:終端頭的作用是裝配到電纜線路的首末端,用以完成與其他電氣設(shè)備連接的裝置;細(xì)分有戶外終端頭、戶內(nèi)終端頭、肘型終端頭、GIS終端頭、變壓器終端頭;


 2 、電纜中間接頭:中間接頭的作用是電纜與電纜之間相互連接的一種裝置。細(xì)分有直通式接頭、絕緣接頭、分支接頭、異形接頭。



電纜終端按技術(shù)工藝分類

電纜終端

1、長(zhǎng)沙頭:用于油浸紙鉛包電纜戶外終端。

2、熱縮終端:工藝較簡(jiǎn)單,價(jià)格低,環(huán)境、人員影響相對(duì)小 ,密封不良,抱緊力差。

3、冷縮終端:使用硅橡膠,彈性好,抱緊力密封好,一體化生產(chǎn),容易保證安裝質(zhì)量,現(xiàn)場(chǎng)安裝方便,相比價(jià)格高。

4、硅橡膠預(yù)制終端:結(jié)構(gòu)與冷縮終端相似,沒(méi)有在工廠預(yù)擴(kuò)張,安裝尺寸要求嚴(yán)格,抱緊力密封不穩(wěn)定,相比價(jià)格適中。

5、瓷套式終端:工藝成熟,對(duì)環(huán)境、人員要求高,笨重。

6、干式終端:終端內(nèi)不需要充絕緣油的產(chǎn)品。


電纜接頭的基本工藝要求

通常電纜接頭工作中要進(jìn)行的工藝操作可歸納為四類: 

1、導(dǎo)體連接 

2、絕緣增強(qiáng) 

3、電場(chǎng)均衡 

4、屏蔽密封


電纜終端頭外絕緣的要求 

電纜終端頭外絕緣材料主要分為兩種:無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料;

無(wú)機(jī)材料主要有瓷、玻璃等; 

有機(jī)材料主要有橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、交聯(lián)聚乙烯等;                              
   

1、材料要求:match

優(yōu)良的電氣絕緣性能

優(yōu)良的老化性能

優(yōu)良的耐污穢性能

優(yōu)良的增水性能   

                                                                                            

2、結(jié)構(gòu)要求 

干閃距離:干燥狀態(tài)下,因升高電壓而產(chǎn)生放電的途徑

濕間距離:淋雨?duì)顟B(tài)下,因升高電壓而產(chǎn)生放電的途徑

泄漏距離(爬電距離):從高壓端到接地端或兩相之間沿絕緣表面拉伸的長(zhǎng)度或距離;泄漏比=泄漏距離/最高工作電壓(額定線電壓)。    


污穢等級(jí)與泄漏比  

IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定污穢等級(jí)為4級(jí):

污穢等級(jí)      污穢程度      泄漏比

 Ⅰ級(jí)             輕           1.6

 Ⅱ級(jí)             中           2

 Ⅲ級(jí)             重           2.5

 Ⅳ級(jí)             嚴(yán)重          3.1

 

 

電纜附件標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)  

電纜附件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)應(yīng)遵循相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

a.中低壓附件標(biāo)準(zhǔn):IEC60502,GB12706,JB8144(原GB11033)

b.高壓附件標(biāo)準(zhǔn):IEC60840,IEC60859,IEC62067,GB11017,GB18890

c.金具標(biāo)準(zhǔn):GB14315


電纜附件的試驗(yàn)

主要試驗(yàn):分型式試驗(yàn)、抽樣試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)和交接試驗(yàn)等

a.  1min工頻:檢驗(yàn)附件的耐壓質(zhì)量水平;

b.  局部放電:檢驗(yàn)附件材料內(nèi)部是否存在氣隙;

c.  循環(huán)試驗(yàn):考核附件材料老化水平;

d.  沖擊試驗(yàn):考核耐受過(guò)電壓的能力;

e.  直流耐壓:考核以上試驗(yàn)后的絕緣水平;

f.  鹽霧試驗(yàn)(潮濕試驗(yàn)):檢驗(yàn)附件外絕緣耐污穢水平;

g.  密封試驗(yàn):考核附件的防水防潮水平;

h. 機(jī)械性能試驗(yàn):考核附件承受外力,內(nèi)部膨脹壓力及電動(dòng)力的能力

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電纜質(zhì)量到貨檢測(cè) 

目前檢測(cè)中心電纜常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目及目前檢測(cè)中心常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目包括: 

結(jié)構(gòu)尺寸檢查; 

導(dǎo)體直流電阻; 

絕緣熱延伸;

如有特殊要求,還需進(jìn)行電纜的成束燃燒試驗(yàn)。



檢測(cè)中心電纜常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目

結(jié)構(gòu)尺寸檢查:檢查電纜各部分材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、直徑、偏心度、厚度等是否符合標(biāo)準(zhǔn)。


導(dǎo)體直流電阻:檢查電纜線芯的材質(zhì)和截面,通過(guò)直流電阻換算是檢查線芯的物理截面積是否符合標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)檢查線芯表面是否受潮氧化等。 


絕緣熱延伸試驗(yàn):針對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的檢查,電纜主絕緣的交聯(lián)度是考察其絕緣原材料質(zhì)量和交聯(lián)工藝是否達(dá)標(biāo)。絕緣熱延伸不合格,則反映電纜成品絕緣性能不良,可能造成電纜在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生加速老化變形,最終形成擊穿。



幾種常見(jiàn)缺陷,如下表: 

電力電纜絕緣理論基礎(chǔ) 

放電是造成絕緣擊穿的重要原因。

什么是放電? 

在兩個(gè)有電位差的導(dǎo)體之間,當(dāng)絕緣材料性能下降,兩個(gè)導(dǎo)體間產(chǎn)生了電子能量的遷移,比如高壓火線與地線間的打火就是放電,完全的放電是放電的瞬時(shí)在兩個(gè)電極間形成了完整的電弧通道。


放電的特殊情況—局部放電

情況之一:在兩個(gè)導(dǎo)體之間有絕緣,當(dāng)絕緣材料內(nèi)部有缺陷,如雜質(zhì)、空隙、導(dǎo)體的尖端等,會(huì)造成絕緣內(nèi)部電場(chǎng)歧變,引起在絕緣內(nèi)部產(chǎn)生脈沖放電。

情況之二:外部放電產(chǎn)生電暈也是局部放電的一種,在高電位與接地之間有空氣絕緣,當(dāng)導(dǎo)體周圍的電場(chǎng)在某一點(diǎn)特別集中時(shí),如導(dǎo)線毛刺,引起在空氣中產(chǎn)生脈沖放電,且沒(méi)有形成對(duì)地短路,形成電暈。


局部放電的特征

局部放電也具有放電的基本特征,即有電子能量的遷移,由于放電能量較小,又有絕緣材料的阻擋,在兩個(gè)電極間不一定形成完整的電弧通道,此類通道一旦出現(xiàn)就會(huì)加劇局部放電,直到形成兩極貫通,就會(huì)發(fā)生短路放電故障。

局部放電形成的原因

主絕緣內(nèi)存在氣隙會(huì)引起局部放電。由于氣隙的相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)小于電纜絕緣,在工頻電場(chǎng)作用下,氣隙要承受較大的電場(chǎng)強(qiáng)度,造成局部放電,隨著氣隙的多次放電,氣隙通路不斷擴(kuò)大,放電量逐漸增加,直至發(fā)生擊穿,造成電纜損壞。

主絕緣內(nèi)存在雜質(zhì)會(huì)引起局部放電。雜質(zhì)的擊穿強(qiáng)度比絕緣材料小的多,在電場(chǎng)作用下,雜質(zhì)首先發(fā)生放電、炭化和氣化,生成氣隙,引起局部放電。

導(dǎo)體的尖端、毛刺會(huì)引起局部放電。由于尖端會(huì)使電場(chǎng)強(qiáng)度增加,尖端周圍的絕緣材料先發(fā)生放電,進(jìn)而發(fā)展成擊穿,這就是我們常說(shuō)的尖端效應(yīng)。



試驗(yàn):針板電極試驗(yàn)、氣隙更易產(chǎn)生電樹(shù)

試驗(yàn)結(jié)果小結(jié)

由以上針—板電極試驗(yàn)的結(jié)果可以看出,在絕緣材料中產(chǎn)生局放和電樹(shù)的起始電壓同電極的曲率半徑是緊密相關(guān)的,曲率半徑越大,產(chǎn)生局放和電樹(shù)的起始電壓越高;反之曲率半徑越小,起始電壓也越低。

針尖出現(xiàn)的裂縫產(chǎn)生了氣隙,氣隙內(nèi)的相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)小于固體絕緣材料,氣隙要承受較大的電場(chǎng)強(qiáng)度,在很低的電壓下造成局部放電。


水分對(duì)電纜絕緣的影響

交聯(lián)電纜在生產(chǎn)過(guò)程中絕緣材料中會(huì)有水分子存在,在電場(chǎng)和溫度的作用下,會(huì)形成水樹(shù)枝,水樹(shù)枝在長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)生長(zhǎng),也會(huì)發(fā)生遷移,逐漸演變成氣隙,形成放電,損壞絕緣。

另外電纜在成形后外護(hù)套破損進(jìn)水,在線芯和絕緣外有潮氣存在,也會(huì)降低電纜絕緣特性,形成放電通道。在施工中一定要保護(hù)好內(nèi)外護(hù)套,防止線芯進(jìn)水。



溫度對(duì)電纜絕緣的影響

電纜絕緣材料性能都與溫度密切相關(guān),隨溫度的升高,絕緣性能下降,絕緣電阻降低,擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降,溫度升高絕緣加速老化,超過(guò)最高工作溫度還會(huì)引起電纜變形,場(chǎng)強(qiáng)分布歧變,嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致熱擊穿發(fā)生,因此要嚴(yán)格控制電纜工作溫度,不允許電纜超負(fù)荷工作


半導(dǎo)體界面對(duì)絕緣的影響

在進(jìn)行電纜終端和對(duì)接頭制作中都有處理半導(dǎo)體屏蔽層,這是接頭質(zhì)量的關(guān)鍵。此處是場(chǎng)強(qiáng)突變的部位,如果處理工藝水平不高,投入運(yùn)行后對(duì)絕緣造成損傷,嚴(yán)重的情況在竣工試驗(yàn)中就會(huì)發(fā)生擊穿。

絕緣材料損傷造成的影響

在電纜接頭安裝過(guò)程中要?jiǎng)兂獍雽?dǎo)電屏蔽,如果在關(guān)鍵部位造成損傷,例如刀痕,也會(huì)形成內(nèi)部爬閃放電通道。