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【技术】电力电缆及电缆附件基础知识

来源:输配电线路

1. 电力电缆线路概述

     电力电缆线路构成---

     a、 电缆本体(一般简称电缆)

     b、 附件--中间接头(关键点在于恢复电缆本体结构 )

     终端头(户内式、户外式、插拔式)

     c、 其他安装器材(桥架、穿管、放火材料等)

     电缆输电特点:高压输电导线通过固体绝缘体隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部。

     架空输电特点:高压输电导线通过空气绝缘体隔离,大地为地电极)

     2. 电力电缆本体基本结构及各组成部分的作用和特点(以最常用的交联聚乙烯电缆为例)


交联聚乙烯电缆结构图


交联聚乙烯电缆

     导体

     导体是提供负荷电流的通路。其主要技术指标和要求:

     1)导体截面和直流电阻:由于电流通过导体时因导体存在电阻而会产生热,因此,要根据输送电流量选择合适的导体截面,其直流电阻应符合规定值,以满足电缆运行时的热稳定要求。

     2)导体结构:导体也是电缆工作时的高压电极,而且其表面电场强度最大,如果局部有毛刺则该处的电场强度会更大。因此,设计和生产中以及使用部门在制作接头的导体连接时,要解决的主要技术问题之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺,以改善导体表面电场分布。


     金属屏蔽

     金属屏蔽的作用:

     1)形成工作电场的低压电极,当局部有毛刺时也会形成电场强度很大的情况,因此,也要力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺。

     2)提供电容电流及故障电流的通路,因此也有一定的截面要求。


     半导电屏蔽层

     半导电屏蔽层是中高压电缆采用的一项改善金属电极表面电场分布,同时提高绝缘表面耐电强度的重要技术措施。

     1)首先代替导体形成了光滑圆整的表面,大大改善了表面电场分布,

     2)同时,能与绝缘紧密接触,克服了绝缘与金属无法紧密接触而产生气隙的弱点,而把气隙屏蔽在工作场强之外。


     绝缘

     绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构。

     1)承受工作电压及各种过电压长期作用,因此其耐电强度及长期稳定 性能是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分。

     2)能耐受发热导体的热作用而保持应有的耐电强度。

     电缆技术的进步主要由绝缘技术的进步所决定。从生产到运行,绝大部分试验测量项目都是针对监测绝缘的各种性能为目的的。


     护层

     护层是保护绝缘和整个电缆正常可靠工作的重要保证。

     针对各种环境使用条件设计有相应的护层结构。主要是机械保护(纵向、径向的外力作用),防水、防火、防腐蚀、防生物等。可以根据需要进 行各种组合。


     3.电缆附件的结构原理及要点介绍

     概述

     电缆附件是电缆线路必不可少的组成部分,没有附件则电缆是无法工作的。完成输电任务的是由电缆及附件组成的电缆线路整体。可以说电缆附件是电缆功能的一种延续。对于电缆本体的各项要求,如导体截面及表面特性、半导电层、金属屏蔽层、绝缘层及护层等各部分的要求也适用于对电缆附件,尤其是中间接头,即中间接头的各个部分应对应于电缆所有的各个部分。终端也基本一样,只是外绝缘有所特殊。

     除此之外,附件还有比电缆本体更多的要求,因为它的结构更复杂,弱点也更多。技术上难度也更大。主要有:

     ● 导体连接技术(即热场的问题)

     ● 电场(应力)局部集中问题的处理技术

     ● 纵向绝缘(界面耐电强度/外爬距)

     ● 密封技术

     电缆接头及终端的电场分布特点


     电缆接头及终端结构原理介绍



中间接头结构图


干式终端结构图



瓷套终端结构图



GIS终端结构图


复合套终端结构图





电缆接头及终端结构原理介绍


户内终端结构图


外终端结构图


     电力电缆附件技术基本要点:

     1)从电场分布及其改善措施来考虑(即结构设计),改善电场分布的主要技术就是解决附件上出现的应力集中问题的处理技术。主要方法有:

     a. 几何结构法,增加等效半径,即应力锥结构;

     b. 电气参数法,增加周围媒质介电常数和和表面电容,即应力管结构;

     c. 几何结构与电气参数结合法。

     2)从提高绝缘耐电强度来考虑(即材料选用和改善)。主要技术有:

     a. 消除可能出现气隙和杂质的部位,特别是两种绝缘材料界面处杂质和气隙,用耐电强度高的材料代替耐电强度低的材料,如用硅脂填充气隙。

     b. 增加两种绝缘材料界面的压力以提高耐电强度。

     c. 用半导电屏蔽把气隙屏蔽到工作场强之外,同时也改善了表面电场的分布。

     4.电力电缆开剥注意事项

     外护套、钢铠、内护套、铜屏蔽、外半导的开剥尺寸。

     开剥电缆外半导层是成功安装附件的关键。

     绝缘层打磨用的砂纸一定要用绝缘砂纸(磨粒为二氧化硅),切记要径向打磨。

     中间接头的电缆填充物尽量保留并填充回去。

     处理绝缘层的整个过程都要注意干净、清洁,尽最大努力避免任何杂质粘到绝缘层表面。

     5 高压电缆附件产品性能

     技术参数:

     额定电压(U0/U): 64/110(126)kV

     最高运行电压(Um): 145kV

     允许短路电流(Is): 100kA(Max)

     工频耐压最大值(Upw):275,1min,干/湿Dry/Wet

     冲击电压耐受水平(1.2/50us):650kV

     6 电缆附件适用标准

     电缆附件的标准主要有三个层次。

     第一层次:IEC标准:

     IEC62067《额定电压150kV(Um=170kV)以上至500kV(Um=550kV)挤出绝缘电力电缆及其附件的电力电缆系统----试验方法和要求》;

     IEC60840《额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV(Um=170kV)挤出绝缘电力电缆及其附件试验方法和要求》;

     IEC60859《额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关的电缆联接装置》;

     IEC60502《额定电压1kV(Um=1.2kV)以上至30kV(Um=36kV)挤出绝缘电力电缆及其附件》;

     IEC60055《额定电压18/30kV及以下纸绝缘金属护套(带有铜或铝导体,但不包括压气和充油电缆)》第1部分"电缆及附件试验"中第七章:附件的型式试验;

     IEC61442《额定电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电力电缆附件试验方法》。

     第二层次:国家标准(GB标准):

     GB/Z 18890《额定电压220kV(Um=250kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》;

     GB/T 11017《额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》;GB5589《电缆附件试验方法》;

     GB9327《电缆导体压缩和机械连接接头试验方法》;

     GB14315《电线电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管》;

     GB11033《额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求》已下放为JB/T8144

     第三层 行业标准:JB标准(机械行业协会标准);

     JB/T8144《额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求》原GB11033;

     JB6464《额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型绕包式接头》;

     《额定电压26/35kV及以下电力电缆户内型、户外型瓷套式终端》;

     JB6466《额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型瓷套式终端》;

     JB6468《额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型绕包式终端》;

     JB7829《额定电压26/35kV及以下电力电缆户内型、户外型热收缩式终端》;

     JB7830《额定电压26/35kV及以下电力电缆直通型热收缩式接头》;

     JB7831《额定电压8.7/10kV及以下电力电缆户内型、户外型浇注式终端》;

     JB7832《额定电压8.7/10kV及以下电力电缆直通型浇注式接头》;

     JB/T8501.1《额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制装配式终端》;

     JB/T8503.2《额定电压26/35kV及以下塑料绝缘电力电缆户内型、户外型预制装配式接头》。

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