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電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路
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電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

01 前言

在城鎮居民密集的地方,在高層建筑內及工廠廠區內部,或在其他有腐蝕性氣體和易燃、易爆的場所,考慮到安全和市容美觀的問題以及受地理位置的限制,不宜架設甚至有些場所規定不準架設架空線路時,就需要使用電力電纜線路。

電纜線路 指由 電纜、 附件、 附屬設備  附屬設施 所組成的整個系統。

電纜系統 指由電纜和安裝在電纜上的附件構成的系統。

電纜附件 是連接電纜與輸配電線路及相關配電裝置的產品,一般指電纜線路中各種電纜的中間連接及終端連接的中間接頭終端頭。

附屬設備 指與電纜系統起形成完整電纜線路的附屬裝置與部件,包括 油路系統、交叉互聯系統、接地系統、監控系統 等。

附屬設施 指與電纜系統一起形成完整電纜線路的土建設施,主要包括電纜隧道、電纜豎井、排管、工井、電纜溝、電纜橋、電纜終端站 等。

下面根據以上將分為電纜系統(分為電纜 、附件)、附屬設備附屬設施進行分期專題介紹(本次所闡述的為陸地電力電纜)。

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 電纜線路

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02 電纜分類

電力電纜是用于傳輸和分配電能的電纜,電力電纜常用于城市地下電網、發電站引出線路、工礦企業內部供電及過江海水下輸電線。

電力電纜按電壓等級可分為低壓電力電纜(3千伏及以下)、中壓電力電纜(35千伏及以下)、高壓電纜(110千伏以上)、超高壓電纜(330~500千伏)。

按絕緣材料性質分為油紙絕緣電纜(黏性浸漬紙絕緣型、不滴流浸漬紙絕緣型、有油壓、 油浸漬紙絕緣型)、塑料絕緣電纜(聚氯乙烯絕緣型、聚乙烯絕緣型、交聯聚乙烯絕緣型)和橡膠絕緣電纜(天然橡膠絕緣型、乙丙橡膠絕緣型)。

按結構特征分為統包型電纜、分相型電纜和扁平型電纜。

按電流性質分為交流電纜和直流電纜。

按敷設環境分為陸地電纜和海底電纜。

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 三芯電纜

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 單芯鋼絲鎧裝

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 單芯無凱鋁護套

電力電纜按絕緣材料分 油浸紙絕緣電力電纜、塑料絕緣電力電纜 、橡皮絕緣電力電纜。常用的聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯的電纜就屬于塑料絕緣電力電纜 。

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 35kV 單芯電纜

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 35kV 三芯電纜

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 110kV及以上單芯電纜

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電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

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03 結構

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 110kV及以上單芯電纜結構

3.1 導體

導體是提供負荷電流的通路?,F在高壓電纜導體主要采用高電導系數的金屬銅導體。銅的電導率大,機械強度高,易于進行壓延、拉絲和焊接等加工。銅是電纜導體最常用的材料。

一般35kV及以下,110千伏敷設于湖、海水下且電纜截面不大時采用三芯電纜。

110kV以上三相供電回路采用單芯電纜。

常用截面(mm2):240、300、400、500、630、800、1000、1200、1600、2000、2500。

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 電纜導體

導體截面主要與電纜的載流量相關,線路載流量可以參考下列規范進行計算:

1)JB /T 10181.11-2014 電纜載流量計算 第11部分:載流量公式(100%負荷因數)和損耗計算 一般規定。

2)JB/ T 10181.12-2014 電纜載流量計算 第12部分:載流量公式(100%負荷因數)和損耗計算 雙回路平面排列電纜金屬套渦流損耗因數

3)JB/ T 10181.21-2014 電纜載流量計算 第21部分:熱阻 熱阻的計算

4)JB /T 10181.22-2014 電纜載流量計算 第22部分:熱阻 自由空氣中不受到日光直接照射的電纜群載流量降低因數的計算

5)JB /T 10181.31-2014 電纜載流量計算 第31部分:運行條件相關 基準運行條件和電纜選型

6)JB/ T 10181.31-2014 電纜載流量計算 第31部分:運行條件相關 基準運行條件和電纜選型。

電纜的載流量公式如下:

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 電纜載流量影響部分因素

3.2屏蔽

在電纜結構上的所謂“屏蔽”,實質上是一種改善電場分布的措施。

※ 導體屏蔽

電纜導體由多根導線絞合而成,它與絕緣層之間易形成氣隙,導體表面不光滑,會造成電場集中。在導體表面加一層半導電材料的屏蔽層,它與被屏蔽的導體等電位,并與絕緣層良好接觸,從而避免在導體與絕緣層之間發生局部放電。這一層屏蔽,又稱為內屏蔽層。


※ 絕緣屏蔽

在絕緣表面和護套接觸處,也可能存在間隙,電纜彎曲時,油紙電纜絕緣表面易造成裂紋,這些都是引起局部放電的因素。在絕緣層表面加一層半導電材料的屏蔽層,它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸,與金屬護套等電位,從而避免絕緣層與護套之間發生局部放電。這一層屏蔽,又稱為外屏蔽層。


3.3 絕緣

絕緣是將高壓電極與地電極可靠隔離的關鍵結構。根據《電力工程電纜設計標準》(GB 50217-2018 )3.3.2 條 電力電纜絕緣類型 提出“高壓交流電纜宜選用交聯聚乙烯絕緣類型,也可選用自容式充油電纜?!备邏弘娏﹄娎|目前應用較多的絕緣類型主要有交聯聚乙烯絕緣和充油電纜。

交聯聚乙烯電纜具有優良的電氣性能和機械性能,施工方便,是目前最主要的電纜品種,可推薦優先選用。

充油電纜的制造和運行經驗豐富,電氣性能優良,可靠性也高,但需要供油系統。對于220kV及以上電壓等級,經與交聯電纜做技術經濟比較后認為合適時仍可選用充油電纜。


3.4 阻水帶

半導電阻水膨脹帶。


3.5 金屬護層(套)

電纜金屬護層(套)一般采用波紋鉛套和鋁套,其作用在于保護電纜絕緣在敷設、運行過程中,免受機械損傷和各種環境因素如水、日光、生物、火災等引起的破壞,以保證電纜長期穩定的電氣性能。波紋鋁套,導電率高、彎曲性能優良;鉛套,耐腐蝕性好。

金屬護層是接地故障短路電流流回系統中性點的有效通道,所以還應滿足熱穩定要求。金屬護層又為內護層。


3.6 防蝕層

金屬套表面,用瀝青或熱熔膠防蝕層。


3.7 電纜外護層(套)

電纜外護層是保護電纜免受機械損傷和腐蝕的保護覆蓋層。其作用是防止鎧裝層和金屬護套遭受化學腐蝕,絕緣和防火的作用也十分重要,一般為非金屬材料聚合物。PVC聚氯乙烯)外護套和PE聚乙烯)外護套是最常用的兩種非金屬外護套。PV阻燃性好,力學性能差,常用在電纜溝隧道環境中;PE阻燃性較差、力學性能好,防水性好,價格稍高但環保性能好,常用在排管中。PVC易滿足C類阻燃等級要求,而PE需要添加阻燃劑。


3.8 導電層

采用半導電材料,涂敷于外護套外、或與外護套一并擠出。作為電纜外護套耐壓試驗的外電極。

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電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

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04 命名

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 命名

※ 絕緣

交聯聚乙烯絕緣 YJ


※ 導體

銅導體 T(省略)

鋁導體 L


※ 護層(內)

皺紋鋁套 LW (110kV及以上)

鋁套 Q (35kV及以上)

金屬塑料復合護套 A (35kV及以上)

聚氯乙烯護套 V (35kV)

聚乙烯或聚烯烴護套 Y (35kV)

彈性體護套 F (35kV)


※ 鎧裝層

雙鋼帶鎧裝 2

細圓鋼絲鎧裝 3

粗圓鋼絲鎧裝 4

(雙)非磁性金屬帶鎧裝 6

非磁性金屬絲鎧裝 7


※ 外護套

聚氯乙烯外護套 02(無凱)

聚乙烯外護套 03(無凱)

聚氯乙烯外護套 2

聚乙烯或聚烯烴外護套 3

彈性體外護套 4


※ 其他

縱向阻水結構 Z(110kV及以上)

銅帶屏蔽 D(省略)

銅絲屏蔽 S


※ 例

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 35kV(銅芯)交聯聚乙烯絕銅屏蔽鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

▲圖 110kV及以上(銅芯)交聯聚乙烯絕緣皺紋鋁套聚氯乙烯護套縱向阻水電力電纜

電力電纜初識-交聯聚乙烯絕緣電纜線路

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