（电工理论与新技术专业论文）船用低压电缆绝缘状态检测.pdf

船用电压电缆绝缘状态检测 t h ei n s u l a t i o nc o n d i t i o nt e s to fl o w v o l t a g ec a b l eo ns h i p b o a r d a b s t r a c t o nt h es h i p b o a r d h i g ht e m p e r a t u r ea n d1 i n e1 0 s si nb o a r dd e t e r i o r a t et h em i n kc a b l e m o r e o v e r ，m o r el o s sc a u s e sh i g ht e m p e r a t u r e i ft h em e d i u mt e m p e r a t u r er e a c h e sac e r t a i n n u m e r i c a lv a l u e i tw i l im a k e si n s u l a t o ra g i n ga n da d u s t t h u s ，t h ei n s u l a t o rw i l l b e b r e a k d o w n b e s i d e s ，w h e nr u b b e rc a b l ei so p e r a t i n g ，b e c a u s eo ft h ee f f e c to fo x y g e n o l y s i s ， t h ec a b l ew i l lb e c o m eh a r d c r i s pa n df o i t nf i s s u r e i tm a k e st h er u b b e rc a b t eo u to fw o r k t o p r e v e n tt h ee c o n o m i cl o s s e sa n dp e r s o n n e lc a s u a l t y ，i t sn e c e s s a r y t od e t e c tc a b l et e r m l y i nm i sp a p e r w ed i s c u s st h eg e n e r a ls t r u c t u r eo fc a b l ea n di n t r o d u c ee x i s t e dm e t h o d s a b o u tc a b l et e s ta n dm e a n i n g a l s o ，w ea n a l y s et h ei n f l u e n c i n gf a c t o ro fc a b l et e s ta n di t s e q u i v a l e n tc i r c u i t w ee m p h a s i so nt h et h r e em a i nt e s tm e t h o d s ：i n s u l a t i o nr e s i s t a n c e ，l e a k c u r r e n ta n dd i e l e c t r i c1 0 s s u s i n gt h em e t h o d s w ec a ne v a l u a t et h ec a b l ei n s u l a t i o nc o n d i t i o n m e a n w h i l e w ed i s c h s st h en o n d e s t r u c t i v ee x a m i n a t i o nf o rc a b l ea n d0 1 1 h zt e s tm e t h o d f o rl o s sa n g l e w es e l e c ts e v e r a lr e p r e s e n t a t i v en a u t i c a lr u b b e rc a b l ea n d2n e wc a b l et oa c q u i r ec a b l e p a r a m e t e ru n d e rl a b o r a t o r yc o n d i t i o n ，u s i n gi n s u l a t i o nr e s i s t a n c e ，l e a kc u r r e n ta n dd i e l e c t r i c l o s st e s tm e t h o d n m sw ec a nc o m b i n et h er e s u l tt oe v a l u a t et h ec a b l ec o n d i t i o na n de s t i m a t e t h er e s i d u a ll i f e b e s i d e s w eu s eo t h e rm e t h o d sl i k et e n s i l ef a i l u r et e s t ，a g i n gp r o c e s st e s ta n d s oo nt om a k es u r et h ed a t ai su s e f u la n dt 1 1 ec o r r e c t n e s so f t h et e s t b ym e a n so ft h et e s ta b o v e ，w eg i v et h eg e n e r a lj u d g eo ft h ec a b l ei n s u l a t i o nc o n d i t i o n a n dr e a c ht h ep u r p o s eo f t h ee x p e r i m e n t a t i o n k e yw o r d s ：i n s u l a t i o nr e s i s t a n c e ：d i e l e c t r i cl o s s ；c a b l er e s i d u a ll i f e 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了丈中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同_ t - 作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：i 堡查二堕! ! 垩日期：但翌：兰： 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：釜二! 竺i 导师签名 名目缉 竺1 年月丛日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题的目的和意义 在船上，对于动力和照明线路来说，采用的橡胶绝缘电缆在使用过程中，由于橡胶 的氧化分解作用，使硫化橡胶的电物理和机械性能发生变化：变硬、变脆，在橡皮上形 成裂纹，空气和水分填充在裂纹中使电缆老化加剧，最终导致绝缘击穿或短路。此外， 夏曰里船中的环境温度可达4 0 - 5 0 c ，电缆使用环境可产生盐雾和高湿度，并且在某 些敷设条件下可形成积温。上述因素均会加速电缆绝缘层材料的老化。 根据有关要求，船上电缆都应按一定周期进行更换。但由于舱内空间的狭小使检测 和检修接近性不好，很难发现隐患，确定故障点。所以对电缆失效尚无合适的标准，以 及对电缆寿命缺少有效的研究和估计方法，这种更换带有很大的盲目性，并且更换电 缆工序繁琐并且是一项价格非常昂贵且繁重的作业，其结果必然造成材料的浪费或带来 事故的隐患。 综上所诉述，对电缆目前技术状态的确切评价不仅从保证船舶电力设备工作可靠性 的观点来看是重要的，而且从预防火灾的角度来看也是很重要的。 1 2 电缆故障的类型及老化原因 1 2 1 电缆故障的类型 电缆故障有许多种，大致分为： ( 1 ) 接地故障：电缆一芯或多芯对地故障。其中又可分为低阻接地或高阻接地。一般 接地电阻在2 0 一1 0 0 q 以下为低阻故障，以上为高阻故障。因使用的电桥和检流计灵敏度 不同，对低阻与高阻的划分也往往不一致。原则上接地电阻较低，能直接用低压电桥进行 测量的故障，称为低阻故障。须要进行烧穿或用高压电桥进行的故障，称为高阻接地。 ( 2 ) 短路故障：电缆两芯或三芯短路，或两芯、三芯短路接地。其中也可分为低阻短 路或高阻短路故障，其划分原则与接地故障相同。 ( 3 ) 断线故障：电缆一芯或多芯被故障电流烧断或受机械外力拉断，形成完全断线或 不完全断线，其故障点对地的电阻也可分为高阻或低阻故障，一般以1 m o 为分界限，小于 1 m o 为低阻。能较准确地测出电缆的电容，用电容量的大小来判断故障点可称为高阻断 线故障。 ( 4 ) 闪络性故障：这类故障绝大多数在预防性试验中发生，并多出现在电缆中间接头 和终端头。试验时绝缘被击穿，形成间隙性放电，当所加电压达到某一定值时，发生击穿， 船用电压电缆绝缘状态检测 当电压降至某一值时，绝缘恢复而不发生击穿。有时在特殊条件下，绝缘击穿后又恢复正 常，即使提高试验电压，也不再击穿，这种故障称为封闭性故障。以上两种现象均属于闪 络性故障【l 】。 1 2 2 电缆老化的原因 电缆老化原因可分为： ( 1 ) 电气老化：电老化指的是在电场长期作用下，由于电缆制造中的质量缺陷，施 工中机械与外力作用伤害，绝缘物中的空隙、裂纹等，造成局部电场不均匀，诱发局部 放电。以导体的变异部、空隙、杂质为起点，局部破坏，发展成树枝化，渐渐地导致绝 缘破坏。电老化机理很复杂，它包含因为绝缘击穿产生。放电引起的一系列物理和化学 效应 2 1 。 固体绝缘材料的绝缘击穿机理主要有以下两种理论： 1 达到一定电场时，电子数量急剧增加，使得绝缘材料遭到击穿破坏，由于击穿破 坏的主要原因是电子，因而称为“电击穿”。 2 在绝缘体上加上电压后，有微电流通过，由这一电流产生的焦耳热导致材料击穿 破坏，这被称为“热击穿”。 ( 2 ) 热老化：热老化指的是绝缘介质负荷电流变化及短路电流引起的热伸缩、材料 氧化、热分解等化学变化以及硬度变化、龟裂等物理变化引起的老化和绝缘材料性能降 低。其化学结构在热量的作用下发生变化，使得绝缘性能下降的现象。热老化的本质是 绝缘材料在热量的影响下发生了化学变化，所以热老化也被称为化学老化。股情况下， 化学反应的速度随着环境温度的升高而加快。用于绝缘的高分子有机材料会在热的长期 作用下发生热降解，主要是氧化反应，这种反应也被称为自氧化游离基连锁反应，如聚 乙烯的氧化反应就是从c 州键中h 的脱离开始的。 热老化使得绝缘材料的电气和机械性能同时产生劣化，绝缘寿命减少，但是最显 著的表现还是材料的伸长率、拉伸强度等机械特性的变化。例如，x l p e 材料被认为当拉 伸率从初始的4 0 0 0 , 6 6 0 0 5 降低到1 0 0 时寿命终止 3 1 。 ( 3 ) 机械老化：机械老化是电缆系统在生产、安装、运行过程中受到各种机械应力 的作用发生的老化。这种老化主要是绝缘材料在机械应力作用下产生微观的缺陷，这些 微小的缺陷随着时间的流逝和机械应力的持续作用慢慢恶化，形成微小裂缝并逐渐扩 大，直至引起局部放电等破坏绝缘的现象，这种现象也被称为“电一机械击穿。 大连理工大学硕士学位论文 ( 4 ) 水老化：水浸入电缆后( 制造时或施工与运行中接头浸潮等) ，由于电场的叠 加效果，在电场不均匀及电场力集中点形成水树枝化。通常有内导水树枝化、蝴蝶水树 枝化和外导水树枝化【 】。 图1 1 产生水树的绝缘介质 f 蟾1 1w a t e r - t r e ed a m a g e di n s u l a t i o n 橡皮、塑料电缆等浸水后施加电压作长期试验时，与不加电压只浸水的情况相比较 其绝缘介质特性要低。这一现象被称为。浸水课电现象”。对产生“浸水课电现象”的 绝缘材料进行显微观察，发现有和电树枝相似的树枝状结构的存在，因为这种树枝结构 和水有关，并且是在低电场强度、长时间作用下形成的，为与电树枝区别，称之为水树 枝。水树枝在充满水的状态下看起来是白色的，但是干燥后就不易观察到。水树枝多见 于结晶性材料如聚乙烯和交联聚乙烯，而在无定型材料的p v c 、丁基橡胶等聚合物中少 有发现。此外，水树枝在直流电压的作用下较难产生，但是在交流电压作用下较易产生， 高频电压也能促使水树枝的产生。 1 3 电缆检测方法的研究现状 1 3 1 电缆检测方法 电力电缆的性能指标主要是电性能和机械性能。 ( 1 ) 电性能指标：导体的直流电阻和交流阻抗，绝缘层的绝缘电阻，介质损耗和其中 的电场分布及电场强度，电缆的电容、电感，载流量，金属护层的感应电压和电流。 ( 2 ) 机械性能：电缆的机械强度、伸长率，绝缘护层材料的机械性能，阻燃性能，绝 缘老化寿命等。 电缆按试验方式可分为：在线试验和离线试验两类；按实验性质可分为：破坏性试 验和非破坏性试验两类。破坏性试验又称绝缘耐压试验，是指在高于设备工作电压下进 船用电压电缆绝缘状态检测 行的试验。它主要有交流耐压和直流耐压两种试验，旨在揭露危险性大的集中性绝缘缺 陷，保证绝缘有一定的裕度。需要指出的是，耐压试验可能会对实验品产生某些损坏， 从而影响绝缘寿命。非破坏性试验又称为绝缘特性试验，是指在较低电压下用其它不会 损伤绝缘的方法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部有无缺陷，如绝缘介质损耗 角等f 6 】。 1 3 2 电缆研究现状及发展趋势 电力电缆试验技术严重滞后于电力电缆制造和应用技术。国家关于绝缘电力电缆 ( x l p e ) 投运后的试验方法、标准和运行规程大多在2 0 世纪7 0 年代颁布，比较陈旧落后， 有的甚至是沿用油纸绝缘电力电缆的试验方法。1 9 9 6 年修编的电力设备预防性试验规 程中，仅用很少的篇幅提及绝缘电力电缆投运后的预试方法，不具可操作性。 直流耐压试验常用于油介质电气设备的预防性诊断试验，2 0 世纪9 0 年代初期之前， 国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常采取离线直流耐压破坏性试验作为绝缘电 力电缆竣工交接试验和周期性预防性试验的唯一手段。理论分析计算、试验研究和长期 积累的大量实际运行经验表明：一方面，由于直流耐压试验过程是向电缆绝缘介质注入 大量的空间电荷过程，空间电荷限于介质良好的绝缘性能而不能及时泄漏。这些残留空 间电荷积聚形成的局部电场与外施工频电场迭加，畸变介质内部电场分布，严重损伤电 缆绝缘，往往使得试验合格的电力电缆在投入运行后几小时或几十小时内就发生电缆绝 缘击穿故障，甚至发生多点击穿故障。另一方面，直流耐压试验的电压取值很高，试验时 间较长，直流电场促使介质中的水树枝向电树枝转变，周期性的直流耐压试验无疑是导 致电缆绝缘早期劣化，相对缩短电缆安全运行寿命。据统计：在1 9 6 2 1 9 9 9 年间，直流耐 压试验合格后投入运行的电缆在短期内发生故障的次数约占电缆运行故障总次数的 4 3 8 。这一事实再次说明了直流耐压试验不仅不能够及时发现电缆运行缺陷，反而使电 力电缆的绝缘损伤较大，缩短电缆运行寿命。到目前为止，许多国家包括中国在内，已不 再采用直流耐压试验作为交联聚乙烯绝缘电力电缆的预防性试验手段口】。 介质损耗角的测量是判断绝缘故障的最有效的手段之一。它与材料特性有关，而与 材料尺寸、体积无关的物理量，所以用测量介质损耗角来判断高压电气设备的绝缘情况， 特别是对绝缘受潮、老化变质等分布性缺陷是卓有成效的。 采用1 u o 工频交流电压充电2 4 h 的工频交流电压试验是当前1 l o k v 及以上电压等级 的高压和超高压绝缘电力电缆通常选用的竣工交接试验方法。但该试验所选取的试验电 压幅值偏低，短时期内难以发现电缆制造缺陷和施工缺陷，况且试验过程涉及电力调度 等部门较多，对电力系统稳定性的影响较大等不利因素，实施困难。 - 4 - 大连理工大学硕士学位论文 近几年来，欧美发达国家及日本、中国的学者为了尽可能她等效工频电压并尽可能 地减小试验设备的体积和重量，适应电缆运行现场试验的需要，先后提出多种离线破坏 性试验方法，如0 1 h z 超低频电压试验、k h z 振荡波电压试验、串联谐振或变频谐振交 流电压试验；以及离线非破坏性试验方法，如在o 1hz 超低频电压、k h z 振荡波电压下 的电缆局部放电量试验，并推荐上述试验方法和手段作为今后电力电缆竣工交接试验或 预防性试验方法o 】。 显然，上述试验方法均存在许多不成熟、不完善之处，其实际可操作性、与工频电压 试验的等效性、发现电缆绝缘早期缺陷的有效性等尚在研究、积累运行经验过程之中。 其次，不论预防性试验采用上述哪种试验方法，其所选取的试验电压均很高，实际上是对 电缆主绝缘进行一次损伤，相应缩短了电缆安全运行寿命。但在目前还没有更好的试验 方法诞生之前，这些试验方法无疑是比较热门的研究课题，亦是人们可以选用的试验方 法。 1 4 本课题完成的主要工作 综上所述，本项目研究将首先对几艘代表性船只的主干电缆绝缘状态进行测试并给 出结论性意见，确定适合船员操作的检测方法和检测流程。其次通过对现场和实验室中 电缆绝缘状态的大量数据采集、整理、分析，由定性至定量地给出当前主干电缆绝缘状 态的技术参数及工作寿命，并对运行条件、绝缘状态监测方法及使用环境给出建议。在 确保主干电缆绝缘状态测试并给出结论性意见的前提下，对使用的方法及积累的数据， 进行进一步的研究，研发出实用的低压船用电缆绝缘状态和剩余工作寿命评估的无损检 测方法。 船用电压电缆绝缘状态检测 2 电缆结构及电路模型 2 。1 电缆的结构 在测量电缆时，尤其是测量绝缘电阻、泄露电流和介质损耗时，往往要对电缆结构 有所了解，以便选取合适的测量方法。所以有必要对电缆结构进行说明。 电缆除了有电缆芯( 导体) 外，还有能承受电网电压的绝缘层以及包覆在绝缘层 上、使绝缘材料免受潮气侵袭和机械损坏、从而长期保持绝缘性能的保护层。电压等级 稍高的电缆，其导体外和绝缘层外，还有用半导体或金属材料制成的屏蔽层。电缆能够 敷设在地下、水底等各种环境中，满足长期、安全传输电能的需要。 2 1 1 电缆导体 电缆导体采用高电导系数的金属铜或铝制造。铜的电导率大，机械强度高，易于进 行压延，拉丝和焊接等加工。它是电缆导体最常用的材料。电缆导体，除了小截面之外， 均由多根导丝绞合而成。采用绞合导体结构，是为了满足电缆的柔软性和可曲度的要 求。当导体沿某一半径弯曲时，导体中心线圆外部分被拉伸，中心线圆内部分被压缩。 假如导体是单根金属导线，弯曲时将产生塑性变形。而当导体再从弯曲变为平直时，导 体原经拉伸的部分表面将产生凸起。这样。可能导致电缆绝缘损伤和绝缘层电场分布畸 变。绞合导体在弯曲时，中心线内外两部分可以相互滑动，使导体不发生塑性变形。 绞合导体，从其外形来分，有圆形、扇形、腰形和中空圆形等种类。圆形绞合导体 几何形状固定，稳定性好，表面电场比较均匀。2 0k v 及以上油纸电缆，1 0k v 及以上 交联聚乙烯电缆，一般都采用圆形绞合导体结构。1 0k v 及以下多芯油纸电缆和1k v 及 以下多芯塑料电缆，采用扇形或腰圆形导体结构。 导体绞合后经过紧压模( 辊) 紧压，成为紧压导体。经紧压后，导体结构更加紧凑， 并节约材料消耗，降低成本。导体经过紧压，每根导丝不再是圆形，而呈现不规则形状 如下图所示。 、 i k i t 鬟躺 图2 1 圆形导体紧压前后的截面图 f i g 2 1s c t i o no f c i r c l a rc o n d u c t o rb e f o r ea n da f t e rp r e s s u r e 一6 大连理工大学硕士学位论文 2 1 2 电缆的绝缘层 电力电缆的绝缘质量和绝缘水平，在结构上决定了电缆的使用寿命。设计绝缘厚度 应从多方面进行分析，首先要考虑电缆绝缘内的电场分布，一般以最大场强作为设计依 据，然后要分析电缆在运行中承受的各种电压，系统中性点接地方式和绝缘材料击穿的 统计规律，还要考虑绝缘的机械强度及工艺性能等。一般常规电缆产品的绝缘厚度，在 国家标准和i e c 中均有统一规定。以下就常用的两种绝缘材料油纸绝缘和挤包绝 缘，简述其特性如下。 ( 1 ) 油纸绝缘 油纸电缆的绝缘层是采用5 2 5 唧宽度的窄条纸带，一层层地包绕在电缆导体 上。纸带的包绕方式，除紧靠导体和绝缘层最外的几层外，都采用间隙式( 又称负搭盖 式) 绕包，这样电缆在弯曲时，纸层间纸带可以相互移动。电缆纸是木质纤维纸，经过 电缆油浸渍之后成为油浸纸，油浸纸绝缘实际上是木质纤维素与油的夹层结构。3 5k v 及以下的油纸电缆采用粘性浸渍剂，即松香光亮油复合荆。这种粘性浸渍剂的特性是， 在电缆工作温度范围具有较高的粘度以防止流失，而在电缆浸渍温度下，则具有较低 的粘度，以确保良好的浸渍性能。充油电缆采用低粘试制浸渍剂，即高压电缆油，常用 的高压电缆油有矿物油和十二烷基苯两种。 ( 2 ) 挤包绝缘 挤包绝缘材料各类塑料、橡胶是高分子聚合物，经挤包工艺一次成型紧密地 挤包在电缆导体上。塑料和橡胶属于均匀介质，这是与油浸纸的夹层结构完全不相同 的。聚氯乙烯料是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量配合剂、增塑剂、稳定剂、填 充剂、着色剂等经混合塑化而制成的。聚氯乙烯具有较高的电气性能和较高的机械强度， 具有耐酸、耐碱、耐油性能。工艺性能也比较好。缺点是耐热性能较低，绝缘电阻率较 小，介损较大，因此只能用作6k v 及以下的电缆绝缘。聚乙烯具有优良的电气性能，介 电常数小，介质损耗小，加工方便。缺点是耐热性差，机械强度低，耐电晕性能差，容 易产生环境应力开裂。交联聚乙烯是聚乙烯经过交联反应后的产物。采用交联的方法， 将线型分子结构的聚乙烯加工成网状结构的交联聚乙烯，从而提高了材料的电气性能、 耐热性能和机械性能。聚乙烯交联反应的基本机理是，利用物理的方法( 如用高能粒子 射线辐照) 或者化学的方法( 如加入化学交联剂：过氧化物，硅烷接枝) 来夺取聚乙烯 中的氢原子，使其成为带有活性基的聚乙烯分子。 船用电压电缆绝缘状态检测 2 1 3 电缆的屏蔽层 6 k v 及以上的电缆，在导体表面和绝缘层之间，在绝缘层表面和护套之间，分别 有一个结构层屏蔽层。屏蔽层的作用，是减小气隙的局部放电，提高电缆绝缘材料 的击穿强度。多根导体绞合成而的导体表面，由于表面不光滑会形成电场集中，它与绝 缘层之间容易产生气隙，在电场作用下就有可能导致局部放电。导体表面加一层半导体 屏蔽层，称为导体屏蔽层，又称为内屏蔽层。这个屏蔽层能改善导体表面的光滑程度， 它与导体等电位并与绝缘层良好接触，就起到了减少气隙的局部放电的作用。同样情况， 在绝缘层表面加一层半导体屏蔽层，称为绝缘屏蔽层，又称外屏蔽层。这个屏蔽层与护 套等电位，并与绝缘层良好接触，从而减少绝缘层表面与护套之间由于气隙产生的局 部放电。屏蔽层的材料是半导电材料，其体积电阻率为l 1 0 4 9 1 0 6 8c m 。油浸纸 绝缘电缆的屏蔽层材料是半导电纸，这种纸是在普通电缆纸中，加入适量胶体碳黑粒 子。半导电纸还有吸收离子的作用，有利于改善绝缘电气性能。还有一种屏蔽层材料是 打孔的金属化纸，3 5k v 屏蔽型电缆就以金属化纸为各相外屏蔽层，三相经绞合成缆， 加填料圆整，再用铜丝编织的纤维带扎紧，然后挤压金属护套。挤包绝缘电缆的屏蔽层 材料是加入碳黑粒子的聚合物。没有金属护套的挤包绝缘电缆，在外屏蔽外需用铜带或 铜丝绕包作为金属屏蔽层。这个金属屏蔽层的作用是，在正常运行情况下，用它通过电 容电流，当系统发生短路时，金属屏蔽层又作为短路电流的通道，同时也起到了屏蔽 电场的作用。在电缆结构设计中，要根据系统短路电流的大小，对金属屏蔽层的截面积 提出相应的要求。 2 1 4 电缆的护层 ( 1 ) 电缆护层的作用 电缆护层是覆盖在电缆绝缘外面的保护层，它和导体、绝缘统称为电缆的三大组成 部分。电缆护层包括护套和外护层。护套的作用是阻止水分、潮气和其它有害物质侵入 绝缘层，以确保绝缘性能不变。外护层能够增加电缆受拉、抗压的机械强度，并对护套 起到防腐蚀和免受各种环境因素损坏的作用。护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。 电缆有了可靠的护层，才能适应使用环境的要求，在安装和运行过程中长期保持稳定的 电气性能。 ( 2 ) 护套和外护层的基本结构 电缆护套有金属护套、非金属护套( 橡塑护套) 和组合护套三种。常用金属护套是 铅护层和铝护套。金属护套具有完全不透水性，广泛用于吸湿性较强的油浸纸绝缘电缆， 1 1 0k v 及以上交联聚乙烯电缆为了防止产生水树枝，也要求采用金属护套。非金属护 大连理工大学硕士学位论文 套以橡胶、塑料为材料，具有一定的透水性，用于本身具有较高耐湿性的高聚物材料为 绝缘的电缆。用作电缆非金属护套的材料有聚氯乙烯、聚乙烯、氯丁橡胶和丁腈橡胶等。 组合护套又称为综合护套，或简易金属护套。它由薄铝带2 沥青复合物粘接2 聚乙烯护套 组合构成。组合护套仍具有塑料电缆柔软、轻便的特性，由于铝带的隔潮作用，其透水 性比单一的塑料护套要低得多。 ， 电缆外护层是包覆在护套外面，保护电缆免受机械损伤、腐蚀或兼有其它特殊作用 的保护覆盖层。外护层从结构上一般包括内衬层、铠装层和外被层3 个部分。铠装层材 料有钢带和钢丝。钢带铠装能承受压力，适用于直埋敷设。单芯电缆不得在其外围构成 铁磁回路，所以不能采用钢带铠装。钢丝铠装能承受拉力，适用于竖井或水底敷设。外 被层是铠装层外的防腐层，能防止铠装层和护套遭受电化学腐蚀。常用外被层材料是聚 氯乙烯、聚乙烯。下图为几中电缆的结构图【l l - 1 3 1 。 妻囊洄藿鎏 曩l3 慰5 一蝴结拇示意田 田22 硌5 m o 咆蝴示盘啊喇3 3 p 梅6 一嘟熬瀚示意孵 图2 2 几种电缆结构 f i g 2 2s t r u c t u r eo f s o m ek i n d so f c a b l e 2 2 电缆运行的等效电路及参数 当绝缘层加上直流电压时，沿绝缘表面和绝缘内部均有微弱电流通过，对应于这两 种电流的电阻分别称为表面绝缘电阻和体积绝缘电阻，通常我们所研究的绝缘电阻均指 体积绝缘电阻，所以流经绝缘内部的电流是我们研究的对象。绝缘层加上直流电压时， 流经绝缘内部的电流大致可分为三种： 2 2 。1 泄露电流 泄漏电流是指绝缘材料中的自由离子及混入的导电杂质所产生的，与电压施力口时 间无关，在电场强度不太高时符合欧姆定