高压电力电缆 一起学习高压电力电缆基本知识！

优势

占地少空

受天气和外部环境影响较小

可以提高系统功率因数

有利于人身安全

操作维护简单方便

有利于城市规划和环境保护

劣势

建设投资成本大

有线线路不容易改变

复杂分支技术

电缆接头需要特殊技术，而且价格昂贵

很难发现故障，需要很长时间才能修复

特别适用于有线网络的情况

重要办公空间:

党政机关；科研机构；国际机构；大使馆和领事馆

线条密集的地方:

如位于市区的变电站、配电室等；电厂；大型企业内部；商业中心；CBD区域；金融中心；城市广场；高楼；居住小区

景点；历史保留地

重要道口:穿越铁路；穿越高速公路；过河。

电力电缆基础知识

什么是电力电缆？

一种特殊的电线，绝缘包裹在金属线芯上，用保护材料屏蔽密封，可以传输电能。主要包括线芯、绝缘、保护和密封。

按电压等级分类

低压电力电缆:3kV及以下；

中压电力电缆:6kV ~ 35kV；

高压电力电缆:66kv ~ 110kV；

超高压电力电缆:220kV ~ 500kV；

UHV电力电缆:750千伏；；1000千伏.

根据绝缘材料对电缆进行分类

1.交联聚乙烯绝缘电缆

2.聚氯乙烯绝缘电缆

3.聚乙烯绝缘电缆

4.橡皮电缆

5.粘性油纸绝缘电缆

6.无滴油纸绝缘电缆

7.充油电缆

8.充气电缆

电缆规格和型号的含义

例如:ZR-YJY22-8.7/10kV-3×240

①前半部分表示型号:ZR-YJY22

阻燃交联聚乙烯绝缘铜芯聚乙烯内护套双钢带铠装PVC外护套。

②后半部分表示规格:8.7/10kV-3×240

电缆的设计相电压U0为8.7千伏；；电缆设计的线电压u为10kv三个铁芯，每个铁芯的标称横截面为240㎜2。

电缆网络中的两个电压概念

①电力系统电压:电力系统正常运行时的额定电压。例如220V、380V、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV等。

②电缆产品电压:表示为U0/U(Um)。如；6/10(12)千伏、8.7/10(12)千伏、21/35(40.5)千伏、26/35(40.5)千伏、64 /110(126)千伏。

其中:U0:相电压；u:线电压；Um:设备能承受的“最高系统电压”的最大值(最高电压)。

电力电缆的基本结构

钢丝芯

(1)用于传输电能，常用的材料为铜和铝。

②截面积(计量单位:平方毫米):为便于电缆截面积的制造和使用，采用标准系列规格。中国的规定是:2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500

③线芯结构:将多根长丝捻成束，然后用模具压缩，使压缩系数从0.73提高到0.9以上，有利于压接连接。

④电缆导体电阻:导体本身具有电阻，在通过电流时会发热，其温升值是限制电缆载流量的关键因素。我们希望导体的电阻越小越好。

导体屏蔽层(也称为内屏蔽层和内半导体层)

(1)导体屏蔽层是挤压在电缆导体上的非金属层，与导体等电位，体积电阻率为100 ~ 1000ω·m，与导体等电位。

②一般3kV及以下的低压电缆没有导体屏蔽层，6kV及以上的中高压电缆必须有导体屏蔽层。

③导体屏蔽层的主要作用是消除导体表面的凹坑；消除导体表面的尖端效应；消除导体和绝缘体之间的空隙；导体和绝缘体之间的紧密接触；改善导体周围的电场分布；交联电缆导体屏蔽层还具有抑制电树生长和隔热的作用。

绝缘层(也称为主绝缘层)

①电缆的主绝缘具有承受系统电压的特定功能。在电缆的使用寿命周期内，应长期承受系统故障时的额定电压、过电压和雷电冲击电压，以保证在工作加热状态下不发生相对或相间击穿短路。因此，主绝缘材料是电缆质量的关键。

②交联聚乙烯是一种很好的绝缘材料，现在应用广泛，颜色为蓝白色，半透明。其特点是:绝缘电阻较高；能够承受较高的工频和脉冲电场击穿强度；介质损耗角的下切值；化学性质稳定；耐热性好，长期允许工作温度90℃；机械性能好，易于加工和加工。

绝缘屏蔽层(也称为外屏蔽层和外半导体层)

(1)绝缘屏蔽层是挤压在电缆主绝缘上的非金属层，其材料也是交联材料，具有半导电性能，体积电阻率为500 ~ 1000ω·m，等电位带接地保护。

②一般3kV及以下的低压电缆没有绝缘屏蔽，6kV及以上的中高压电缆必须有绝缘屏蔽。

③绝缘屏蔽层的作用:电缆主绝缘与接地金属屏蔽之间的过渡使其紧密接触，消除了绝缘与接地导体之间的孔隙；消除接地铜带表面的尖端效应；改善绝缘表面周围的电场分布。

④绝缘屏蔽按工艺可分为可剥型和不可剥型，可剥型用于35kV以下的中压电缆。良好的可剥离绝缘屏蔽具有良好的附着力，剥离后没有半导体颗粒残留。110kV及以上不可剥离。不可剥离屏蔽层与主绝缘结合更紧密，施工工艺要求更高。

金属屏蔽层

(1)金属屏蔽层包裹在绝缘屏蔽层外，金属屏蔽层一般采用铜带或铜线，是限制电缆内部电场、保护人身安全的关键结构。它也是一个接地屏蔽，以保护电缆免受外部电气干扰。

②系统发生接地或短路故障时，金属屏蔽是短路接地电流的通道，其截面积应根据系统短路容量和中性点接地方式计算确定。10kV系统一般建议屏蔽体截面积不小于25mm2。

③在110kV及以上电缆线路中，金属屏蔽层由金属护套构成，具有电场屏蔽、防水密封和机械保护功能。

④金属护套的材料和结构一般采用波纹铝护套。波纹铜护套；波纹不锈钢护套；铅护套等。此外，还有一种复合护套，采用铝箔粘在PVC和PE护套中的结构，广泛应用于欧美产品。

装甲层

(1)内衬外面绕有金属铠装层，一般采用双层镀锌钢带铠装。它的作用是保护电缆内部，防止电缆在施工和运行过程中受到外部机械力的损坏。还具有接地保护功能。

(2)铠装层有钢丝铠装、不锈钢铠装、非金属铠装等多种结构，用于特殊电缆结构。

过度健康

(1)这是电缆的最外层保护，一般由聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)制成，均为绝缘材料，挤压成型。根据技术要求，一般采用阻燃聚氯乙烯(PVC)。满足冬冷夏热的要求，不开裂，不软化。

②外护套的主要作用是密封防潮，保护铠装层不受腐蚀，防止电缆故障引起的火灾扩大。

③外护套上还印有电缆特性信息，如规格、型号、生产年份、制造商、连续米长等。

电缆的包装、运输和储存

1.电缆包装需要使用电缆盘，包括铁制托盘、木制托盘和铁框木制托盘。托盘的外径对运输和储存成本有很大影响。10kV以下电缆所用托盘的直径应小于3.2米，托盘的宽度不应超过2.2米。对于超过3.5米的电缆，应使用专用运输车辆。

2.每根电缆的重量与电缆的规格、型号和长度有关。一般单根电缆长度500米左右，重量3-10吨。

3、在运输、装卸过程中，不应使电缆和电缆卷筒损坏。严禁直接从车上推电缆盘。电缆卷筒不应平放运输或储存。

4.在运输或卷绕电缆盘之前，必须确保电缆盘牢固，电缆缠绕紧密。滚动时，必须遵循电缆卷轴上的箭头或电缆的缠绕方向。

5.在运输和储存过程中，电缆头应得到可靠的保护和密封，以防止水分进入水中。当外观检查有疑问时，应在潮湿的地方进行判断或试验。如果头部在储存过程中损坏，应立即处理。

6、电缆存放应集中分类，并应标明型号、电压、规格、长度。电缆卷轴之间应该有通道。基础应坚实，受条件限制时，板下应加垫料，存放处不得积水。当电缆盘损坏时，应及时更换。

7.充油电缆在运输和储存过程中，压力罐、油管、阀门和压力表应保持完好。贮存期间，应经常检查并记录油压，油压不得降至最低值。当油压降至零或真空发生时，应及时处理。

电缆终端和连接器的基本知识

按安装位置对电缆接头进行分类

1.电缆终端头:终端头的作用是组装到电缆线路的头端，完成与其他电气设备的连接；细分为室外端子头、室内端子头、弯头端子头、GIS端子头、变压器端子头；

2.电缆中间接头:中间接头的作用是连接电缆的装置。分为直缝、绝缘缝、分支缝和异形缝。

电缆终端根据工艺流程进行分类

电缆终端

1.长沙头:用于油浸纸包铅电缆户外终端。

2.热缩端子:工艺简单，价格低廉，环境和人员影响相对较小，密封性差，握持力差。

3.冷缩端子:采用硅橡胶，弹性好，密封力强，一体化生产，安装质量容易，现场安装方便，价格高。

4.硅橡胶预制端子:结构类似冷缩端子，工厂无预膨胀，安装尺寸要求严格，夹紧力和密封不稳定，价格适中。

5.瓷套端子:技术成熟，对环境和人员要求高，重。

6.干式端子:不需要在端子内填充绝缘油的产品。

电缆接头的基本技术要求

一般来说，在电缆接头工作中进行的工艺操作可分为四类:

1.导体连接

2.绝缘增强

3.电场均衡

4.屏蔽和密封

电缆终端头外绝缘要求

电缆终端头的外绝缘材料主要分为无机材料和有机材料两种；

无机材料主要有瓷器和玻璃；

有机材料主要有橡胶、环氧树脂、交联聚乙烯等。

1.材料要求:

出色的电绝缘性能

优异的老化性能

出色的抗污染能力

优异的增水性能

2.结构要求

干闪距离:干状态下电压上升产生放电的方式

潮湿距离:潮湿条件下由于电压升高而产生放电的方式

漏电距离(爬电距离):从高压端到接地端或两相之间沿绝缘表面延伸的长度或距离；泄漏率=泄漏距离/最大工作电压(额定线电压)。

污染等级和泄漏率

IEC标准规定污染等级为四级:

污染水平、污染程度和泄漏率

一级灯1.6

ⅱ级中二

三级重2.5

四级重度3.1

电缆附件的标准和测试

电缆附件的设计和生产应符合相关国际标准、国家标准和行业标准。

A.中低压附件标准:IEC60502、GB12706、JB8144(原GB11033)

B.高压附件标准:IEC60840、IEC60859、IEC62067、GB11017、GB18890

C.硬件标准:GB14315

电缆附件测试

主要测试:打字测试、抽样测试、出厂测试、交接测试等。

A.1分钟工频:测试附件的耐压质量等级；

B.局部放电:检查附件材料内部是否有气隙；

C.循环试验:评估附件材料的老化程度；

D.冲击试验:评估承受过电压的能力；

E.DC耐压:上述试验后检查绝缘水平；

f .盐雾试验(潮湿试验):检查附件外绝缘的耐污染水平；

G.密封试验:检查附件的防水防潮水平；

H.机械性能测试:评估附件承受外力、内部膨胀压力和电动力的能力

电缆质量到达检测

目前，测试中心的电缆例行检查项目和测试中心的例行检查项目包括:

结构尺寸检验；

导体DC电阻；

绝缘的热延伸；

如果有特殊要求，需要进行电缆的束烧试验。

测试中心电缆常规检查项目

结构尺寸检查:检查电缆各部分的材质、结构、直径、偏心度、厚度是否符合标准。

导体DC电阻:检查电缆芯线的材料和横截面。通过DC电阻转换，检查缆芯的物理截面积是否符合标准，检查缆芯表面是否潮湿和氧化。

绝缘热延伸试验:针对XLPE绝缘材料的检验，电缆主绝缘的交联度是检查绝缘原材料质量和交联工艺是否达标。绝缘热延伸不合格，反映成品电缆绝缘性能差，可能导致电缆在长期运行过程中加速老化变形，最终导致击穿。

下表显示了几种常见缺陷:

电力电缆绝缘的理论基础

放电是绝缘击穿的重要原因。

什么是出院？

在两个有电势差的导体之间，当绝缘材料的性能下降时，电能在两个导体之间转移。比如高压火线和地线之间的点火就是放电，完全放电就是放电的瞬间，在两个电极之间形成一个完整的电弧通道。

放电的特殊情况——局部放电

在第一种情况下，两个导体之间是绝缘的。当绝缘材料中有杂质、空间隙、导体尖端等缺陷时。绝缘中的电场将会发散，并且绝缘中会发生脉冲放电。

案例二:外部放电产生的电晕也是局部放电的一种。高电位和地之间有空气体绝缘。当导体周围的电场特别集中在某一点时，如金属丝毛刺，在空气体中产生脉冲放电，形成电晕而不是对地短路。

局部放电特性

局部放电也具有放电的基本特征，即电子能量的转移。由于放电能量小和绝缘材料的阻挡，两个电极之间可能不会形成完整的电弧通道。一旦出现这样的通道，就会加剧局部放电，直到两极相连，出现短路放电故障。

局部放电的原因

主绝缘存在气隙会引起局部放电。由于气隙的相对介电常数远小于电缆绝缘的相对介电常数，在工频电场的作用下，气隙会承受更大的电场强度，导致局部放电。随着气隙的反复放电，气隙通路不断扩大，放电容量逐渐增大，直至发生击穿，导致电缆损坏。

主绝缘中的杂质会引起局部放电。杂质的击穿强度比绝缘材料小得多。在电场的作用下，杂质首先被排出、碳化、气化，形成气隙，引起局部放电。

导体的尖端和毛刺会引起局部放电。因为尖端的电场强度增加，尖端周围的绝缘材料先放电，然后发展为击穿，这就是我们常说的尖端效应。

测试:针板电极测试和气隙更容易产生电树

测试结果摘要

从上述针板电极测试结果可以看出，绝缘材料中局部放电和电树的初始电压与电极的曲率半径密切相关。曲率半径越大，局部放电和电树的初始电压越高。相反，曲率半径越小，启动电压越低。

针尖的裂纹产生气隙，气隙中的相对介电常数比固体绝缘材料小得多。气隙承受较大的电场强度，并在非常低的电压下引起局部放电。

水分对电缆绝缘的影响

在交联电缆的生产过程中，绝缘材料中会有水分子。在电场和温度的作用下，会形成水树枝，长期运行会生长迁移，逐渐演化成气隙，形成放电，破坏绝缘。

此外，电缆成型后，外护套受损进水，线芯和绝缘外存在水分，也会降低电缆的绝缘特性，形成放电通道。在施工过程中，必须保护内外护套，防止水进入线芯。

温度对电缆绝缘的影响

电缆绝缘材料的性能与温度密切相关。随着温度的升高，绝缘性能、绝缘电阻和击穿场强下降。随着温度的升高，绝缘会加速老化。超过最高工作温度还会造成电缆变形、场强分布歧义和严重的热击穿。因此，需要严格控制电缆工作温度，不允许电缆过载。

半导体界面对绝缘的影响

电缆终端和对接接头制造中有半导体屏蔽层，这是接头质量的关键。这是场强突变的地方。如果处理工艺水平不高，投入运行后会损坏绝缘，严重时会在竣工试验时发生击穿。

绝缘材料损坏的影响

电缆接头安装过程中，应剥去半导体屏蔽层。如果在关键部位造成损坏，如刀痕，也会形成内部爬电放电通道。

转自:朱龙电气