电缆基础知识培训

明达集团（成都）公司培训资料-电线电缆基础知识,第一章基础知识用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆。电力电缆需满足的要求：(1)能承受电网电压。包括工作电压、故障过电压和大气、操作过电压。(2)能传送需要传输的功率。包括正常和故障情况下的电流。(3)能够满足安装、敷设、使用所需要的机械强度和可曲度，并耐用可靠。(4)材料来源丰富、经济、工艺简单、成本低。,第二章电线电缆发展历史,1.1744年电线诞生,电线电缆进入实用化,至今已有250多年的历史。2.1938年研制开发的PVCPE,使电线电缆进入大量应用塑料的时代。3.20世纪70年代光纤的出现,近期超导和纳米技朮的进展,更使电线电缆的生产发展应用进入一个全新的阶段和领域。4.中华人民共和国成立后，电线电缆行业发展迅速，1953年机械部直属电线电缆厂有昆明、沈阳、天津、上海、湘潭和哈尔滨等6家。其中沈阳电线厂为国家重点建设项目之一，由苏联援助扩建，1956年建成投产改名沈阳电缆厂。与此同时，国家对迅速发展中的私营电线厂逐步进行社会主义改造，并针对当时产品重复、工艺落后、质量低劣的现象采取整顿措施。上海市将当时的105家私营厂合并为18个中心厂，天津市将65个私营厂合并为10个电缆厂，北京市将17个厂合并为北京电线厂，广州将18个厂合并为广州电线厂，武汉将3个厂合并为武汉电线厂，福州将10个厂合并成福州橡胶电线厂。通过合营改组，进步了技术和治理水平，促进了生产发展。,第三章电线电缆的分类,一分类：1.电力电缆又称力缆，用于传输电缆；常做地下敷设。2.架空线(裸电线)又称裸电线，常用于长距离传输电能；常做架空敷设。3.通讯电缆用于传输电信号；常敷设于地下或架空。4.漆包線(绕组线)又称绕组线，用于电机绕组，将电能转化为机械能。5.电气装备用电缆用做电气设备的安装线。含电线、控缆类。6.光纤光缆用于传输光信号，因具有低衰減性能，常用作长途通讯主干线。,二：电压等级：1.电缆产品的电压等级有：0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500kV共19种。也可以将电缆分为：低电压电力电缆（1kV）；中电压电力电缆（6-35kV）；高电压电力电缆（60-500kV）。超高电压电力电缆（500kV以上）2.电力电缆标称截面积系列为：1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000mm2，共26种。,三.按芯数分类：,电力电缆线芯有单芯、二芯、三芯、四芯、五芯，共5种。单芯电缆通常用于传送单相交流电、直流电。二芯电缆多用于传送单相交流电或直流电。三芯电缆主要用于三相交流电网中，在35kV及以下的各种电缆线路中得到广泛的应用。四芯和五芯电缆多用于低压配电线路。只有电压等级为lkV的电缆才有二芯、四芯和五芯。,四.按绝缘材料分类,（1）油浸纸绝缘电力电缆1）普通粘性浸渍纸绝缘电缆。2）滴干绝缘电缆。3）不滴流浸渍电缆。（2）塑料绝缘电缆（3）橡胶绝缘电缆（4）阻燃聚氯乙烯绝缘电缆（5）耐火电力电缆,五.按结构特征分类,统包型：绝缘线芯成缆后，在外面包有统包绝缘，并置于同一内护套内。分相型：指分相屏蔽。10KV以上塑料绝缘电缆均为分相型。钢管型：具有钢管护套的电缆。扁平型：三根电缆“一”字排开，外观呈扁平状。一般用于远距离海底电缆。自容型：护套内有压力的电缆。分为自容式充油、充气电缆。,第四章电力电缆的基本组成,电缆的基本结构由三部分组成：导电线芯，用于传输电能；绝缘层，保证电能沿导电线芯传输，在电气上使导电线芯与外界隔离；保护层，起保护密封作用，使绝缘层不受外界潮气浸入，不受外界损伤，保持绝缘性能。有的电缆加有屏蔽层。多芯电缆绝缘线芯间，还需增加填芯和填料，以增加电缆的圆整度。,1.线芯（1）线芯材料线芯的作用是传送电流，线芯的损耗主要由导体截面和材料的电导系数来决定。为了减小电缆线芯的损耗，电缆线芯一般由导电性好、有一定韧性、一定强度的高纯度铜、纯铝或金属合金制成。（2）线芯结构方式为了增加电缆的柔软性或可曲度，较大截面的电缆线芯由多根较小直径的导线绞合而成。因为单根金属导体沿半径弯曲时，其中心线圆外部必然伸长，而其圆内部分缩短。多根导体时导线之间可滑动，同时绞合圆线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿，弯曲时不会引起导线的塑性变形，使线芯的柔软性和稳定性大大提高。绞线愈多，弯曲愈易。,常见圆形线芯排列方式：正规绞合线芯中单线根数一般可用下式表示：Kl+6+12+6n(n1，2，3，)K:单位导体根数N：层数,2、交联聚乙烯电缆导体结构交联聚乙烯电缆采用多芯圆绞线。多芯圆绞线的优点：（1)电场较扇形导体电场均匀，对电缆提高电压等级有利；（2)增加导体的柔软性或可曲度，由多根导线绞合的线芯柔性好，可曲度较大。交联聚乙烯电缆所用线芯除特殊要求外，大多采用紧压型线芯。线芯紧压后的作用：（1)使外表面光滑，防止导丝效应，避免引起电场集中；（2)防止挤塑半导电屏蔽层时半导电料进入线芯；（3)可有效地防止水分顺线芯进入和扩散，导体内水分是造成电缆水树和击穿的根源之一，并将严重影响电缆的寿命，,3、导体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。,4.绝缘层,（）电力电缆的绝缘层材料应具备的主要性能：1）高的击穿场强（包括脉冲、工频、操作波等）。2）低的介质损失角正切（tg）。3）相当高的绝缘电阻.4）优良的耐树枝放电、耐局部放电性能。5）具有一定的柔软性和机械强度。6）绝缘性能长期稳定。（）绝缘层厚度绝缘层厚度与工作电压有关。一般来说，电压越高，绝缘层的厚度也越厚，但并不成比例。因为从电场强度方面考虑，同样电压等级的电缆当导体截面积大时，绝缘层的厚度可以薄些。对于电压较低的电缆，为保证电缆弯曲时，绝缘层具有一定的机械强度，绝缘层的厚度则随导体截面的增大而加厚。,（）绝缘层的材料主要有：油浸电缆纸：（一般应用于中高压电缆）塑料：（广泛应用）橡胶：（有柔软要求场合用）塑料绝缘材料主要有：聚氯乙烯绝缘聚乙烯绝缘交联聚乙烯绝缘塑料绝缘电气性能及耐水性能良好，能抗酸、碱，防腐蚀，它还具有允许工作温度高、机械性能好、可制造高电压电缆等优点。,交联聚乙烯：为了利用聚乙烯良好的绝缘特性，克服其熔点低的缺点，采用高能辐照或化学的方法对聚乙烯进行交联，使它的分子由原来的线型结构变成网状结构，即由热塑性变为热固性，从而提高了聚乙烯的耐热性和热稳定性，这就是交联聚乙烯。）橡胶绝缘橡胶是最早用来作电线、电缆的绝缘材料。橡胶绝缘电缆的绝缘层为丁苯橡胶或人工合成橡胶(乙丙橡胶、丁基橡胶)。优点是：柔软，可挠性好，特别适用于移动性的用电和供电的装置。缺点是：橡胶绝缘遇到油类时会很快损坏；在高电压作用下，容易受电晕作用产生龟裂。,橡胶的特点：橡胶在很大的温度范围内都具有极高的弹性、柔顺性、易变性和复原性，以及良好的拉伸强度、抗撕裂性、耐疲劳，对于气体、潮气、水分具有较低的渗透性，较高的化学稳定性和电气性能。5.保护层(护套）为了使电缆适应各种使用环境的要求，在电缆绝缘层外面所施加的保护覆盖层，叫做电缆护层。电缆护层的主要作用是保护电缆绝缘层在敷设和运行过程中，免遭机械损伤和各种环境因素的破坏，如水、日光、生物、火灾等，以保持长期稳定的电气性能。电缆护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。,第五章、电力电缆的典型结构,（一）塑料绝缘电力电缆用塑料作绝缘层材料的电力电缆称为塑料绝缘电力电缆。塑料绝缘电力电缆制造工艺简单，重量轻，终端头和中间接头制作容易，弯曲半径小，敷设简单，接续、维护方便，并具有耐化学腐蚀和一定耐水性能，适用于高落差和垂直敷设，具有耐化学腐蚀性等优点。塑料绝缘电力电缆的绝缘材料有：聚氯乙烯（PVC）；聚乙烯（PE）；交联聚乙烯（XLPE）。,（二）聚氯乙烯绝缘电力电缆,聚氯乙烯电缆结构,10、35kV交联聚乙烯绝缘铠装电缆结构,交联聚乙烯绝缘电力电缆,（三）阻燃电力电缆普通电缆的绝缘材料有一个共同的缺点，就是具有可燃性。当线路中或接头处发生故障时，电缆可能因局部过热而燃烧，并导致扩大事故。阻燃电缆是在电缆绝缘或护层中添加阻燃剂，即使在明火烧烤下，电缆也不会燃烧。阻燃电力电缆的结构与相应的普通聚氯乙烯绝缘电力电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆的结构基本上相同，而用料有所不同。阻燃的原因：填充物(或填充绳)、绕包层内衬层及外护套等，均在原用材料中加入阻燃剂，以阻止火灾延燃；为了降低电缆火灾的毒性，电缆的外护套不用阻燃型聚氯乙烯，而用阻燃型聚烯烃材料。采用低烟、低卤的聚氯乙烯料作绝缘，而绕包层和内衬层均用无卤阻燃料，外护套用阻燃型聚烯烃材料等。,阻燃的定义：在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰在试样上的蔓延仅在限定范围内并且自行熄灭的特性，即具有阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。（GB/T19666-2005)表1燃烧特性代号,（四）耐火电力电缆耐火电力电缆是在导体外增加有耐火层，多芯电缆相间用耐火材料填充。特点是可在发生火灾以后的火焰燃烧条件下，保持一定时间的供电，为消防救火和人员撤离提供电能和控制信号，从而大大减少火灾损失。耐火电力电缆主要用于lkV电缆线路中，适用于对防火有特殊要求的场合。,耐火电缆的定义：,耐火fireresistance在规定的火源和时间下燃烧时能持续地在指定状态下运行的能力，即保持线路完整性的能力。,耐火性能要求（BG/T19666-2005),第六章、电力电缆的型号的解读,电缆的型号内容包含其用途类型、绝缘材料、导体材料、铠装保护层等。在电缆型号后面还注有线芯根数、截面、工作电压和长度。电缆外护层则以阿拉伯数字编号（两位数）来代表，没有外护层的电缆可不作表示，十位表示铠装层，个位表示外护套。,一、电力电缆型号中字母与数字的意义,二、标示意义,1、绝缘：聚氯乙烯V聚乙烯或聚烯烃Y交联聚乙烯或交联聚烯烃YJ乙丙橡胶E硅橡胶G氟塑料F橡皮X2、屏蔽：铜丝编织P镀锡铜丝编织P1铜带或铜塑复合带P2铝带或铝塑复合带P3,3、护套：聚氯乙烯V聚乙烯或聚烯烃Y弹性体F皱纹铝护套LW铅套Q聚氨酯U尼龙N4、铠装：双钢带铠装2细圆钢丝铠装3粗圆钢丝铠装4（双）非磁性金属带铠装6非磁性金属丝铠装7,5、外护套：聚氯乙烯2聚乙烯或聚烯烃3弹性体46、产品：电力电缆L（省略）控制电缆K电子计算机电缆DJ公路车辆用电线电缆（汽车线）Q布电线B变频电缆BP,市内通信电缆H船用电缆C核电站用电缆H移动电缆Y煤矿用电缆M矿用电缆U轻型电缆Q耐火/耐寒NH防蚁FY无卤低烟WD,中型橡套Z重型橡套C软电缆R防水防鼠FS阻燃ZR（A、B、C、D）硬Y扁平型B双绞型号S,三、型号组成,1、型号命名意义,有些特殊性能和结构特征用汉语拼音的第一个字母大写表示。例如：在绝缘材料前用短线隔开的ZR、D、W、NH等表示阻燃、低卤、无卤、耐火等特性。电缆外护层则以阿拉伯数字编号（两位数）来代表，没有外护层的电缆可不作表示，十位表示铠装层，个位表示外护套。在外护层后面还可能有派生代号，如Z表示纵向阻水、B表示低卤、C表示无烟。,2、型号的意义,例如：YJV228.7/153185表示交联聚乙烯绝缘、铜芯、聚氯乙烯内护套、钢带铠装、聚氯乙烯外护套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面电力电缆。ZRYJV228.7/153185，表示阻燃、交联聚乙烯绝缘、铜芯、聚氯乙烯内护套、钢带铠装、聚氯乙烯外护套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面电力电缆。,YJLW02:交联聚乙烯绝缘皱纹铝套防水层聚氯乙烯护套电力电缆。DDZ-VLE33:低烟、低卤阻燃聚氯乙烯绝缘聚烯烃护套细钢丝铠装电力电缆。WDZ-YJLE33:低烟、无卤阻燃交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套细钢丝铠装电力电缆。NH-VV32:铜芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套细钢丝铠装耐火电力电缆。,第七章电缆容易发生的故障分析和查找,一、电力电缆故障发生的原因及其特征1.机械损伤机械损伤故障比较常见，所占的故障比率最大（约57%），其故障形式比较容易识别，大多造成停电事故。（1）直接受外力损坏。（2）施工损伤。（3）自然损伤。,2.绝缘受潮绝缘受潮是电缆故障的又一主要因素，所占的故障率约为13%，绝缘受潮一般可在绝缘电阻和直流耐压试验中发现，表现为绝缘电阻降低，泄漏电流增大。绝缘受潮的原因：（1）电缆中间头或终端头密封工艺不良或密封失效。（2）电缆制造不良，电缆外护层有孔或裂纹。（3）电缆护套被异物刺穿或被腐蚀穿孔。,3.绝缘老化电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃者为绝缘老化，绝缘老化故障率约为19%。运行时间特别久（3040年以上）的则称为正常老化。如属于运行不当而再较短年份内发生类似情况者，则认为是绝缘过早老化。,绝缘过早老化的原因：（1）电缆选型不当，致使电缆长期在过电压下工作。（2）电缆线路周围靠近热源，使电缆局部或整个电缆线路长期受热而过早老化。（3）电缆工作在具有可与电缆绝缘起不良化学反应的环境中而过早老化。4.过电压电缆遭受雷击被击穿大都因为电缆内部早已存在较为严重的某种缺陷，雷击仅是较早的激发了该缺陷。容易被过电压激发而导致电缆绝缘击穿的缺陷主要有：（1）绝缘层内含有气泡、杂质或绝缘油干枯。（2）电缆内屏蔽层上有节疤或遗漏。（3）电缆绝缘已严重老化。,5.过热（1）电缆长期过负荷工作。（2）火灾或邻近电缆故障的烧伤。（3）靠近其他热源，长期接受热辐射。6.产品质量缺陷（1）电缆本体质量缺陷。（2）电缆附件质量缺陷。（3）三头制作质量缺陷。,二、电力电缆线路故障分类1.按故障部位分类（1）电缆本体故障。（2）电缆中间头故障。（3）电缆户内头故障。（4）电缆户外头故障。2.按故障时间分类（1）运行故障运行故障是指电缆在运行中因绝缘击穿或导线烧断而引起保护器动作，突然停止供电的故障。,（2）试验故障试验故障是指在预防性试验中绝缘击穿或绝缘不良而必须进行检修后才能恢复供电的故障。3.按故障性质分类（1）低阻故障即低电阻接地或短路故障。电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于10ZC(ZC为电缆特性阻抗，一般不超过40)时，而导体连续性良好者称为低阻故障。（2）高阻故障即高电阻接地或短路故障。电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常值很多，但高于10ZC，而导体连续性良好者称为高阻故障。,（3）断线故障电缆各芯绝缘均良好，但有一芯或数芯导体不连续者称为断线故障。（4）断线并接地或短路故障电缆有一芯或数芯导体不连续，经过（高或低）电阻接地或短路。（5）泄漏性故障泄漏性故障是高阻故障的一种极端形式。在进行电缆绝缘预防性耐压试验时，其泄漏电流随试验电压的升高而增大，甚至超过泄漏电流的允许值（此时试验电压尚未或已经达到额定试验电压），这种高阻故障称为泄漏性故障。,（6）闪络性故障闪络性故障是高阻故障的又一种极端形式。在进行电缆绝缘预防性耐压试验时，泄漏电流小而平稳。但当试验电压升至某一值（尚未或已经达到额定试验电压）时，泄漏电流突然增大并迅速产生闪络击穿，这种高阻故障称为闪络性故障。,三、电力电缆故障诊断的一般步骤与方法,现代的脉冲反射测试技术包括:低压脉冲法、直流高压闪络法冲击高压闪络法，适用于各种不同类型的电缆故障测试。（电缆故障闪测仪）（一）测寻电缆线路故障需要的主要仪器1.电缆故障闪测仪用来粗测电缆线路故障范围的仪器。2.电缆故障定点仪用来在地面上准确定出故障点位置。3.电缆故障路径仪寻找电缆路径，测量电缆埋置深度。,4.电力电容器充足电荷后经球间隙向故障点放电。5.直流耐压试验设备变压器、电压表、调压器、放电棒等。（二）电缆线路故障测寻步骤1.了解电缆线路故障的性质电缆线路的故障可分为两大类：一类为直流电阻在100以下的小电阻故障和断线故障；另一类为高阻闪络性故障和高阻泄漏性故障。,2.测量对策和方法根据故障电缆的故障性质，采取相应的测量对策和方法：低压脉冲测量法；直流高压闪络法；冲击高压闪络法。3.粗测距离（1）低压脉冲法低压脉冲法主要用来测量小电阻故障和断线故障。,（2）闪络法闪络法的基本原理和低压脉冲法相似，也是利用电波在电缆内传播时在故障点产生反射的原理，记录下电波在故障电缆测试端与故障点之间往返一次的时间，再根据波速度来计算电缆故障点距测试端的距离。直流高压闪络法用来测量高阻闪络性故障；直流冲击高压闪络法用来测量高阻泄漏性故障。4.探测路径或鉴别电缆故障电缆经过粗测以后便得出一个故障距离LX，这个故障距离是由测试端到故障点的距离。,探测电缆路径或鉴别电缆，通常是向故障电缆（如有完好线芯，一般加在好线芯上）加一音频电流信号，然后用探测线圈接收此音频信号，从而找出电缆路径或鉴别电缆。5.精测定点电缆故障经过粗测后，尚不能确定出故障点的具体位置，还需要进行精测定点。目前常用的定点方法是声测法，用直流试验设备向电容器充电，再通过球间隙处放电，利用放电时产生的机械振动听测电缆故障点的具体位置。,四.绝缘电阻试验电缆的绝缘并非纯粹的绝缘体，其内部和表面均有少量束缚很弱的离子或自由离子，当绝缘层加上直流电压后，沿绝缘表面和内部均有微弱的电流通过，对应这两种电流的电阻被称为表面绝缘电阻和体积绝缘电阻。一般在不加特别说明时的绝缘电阻均指体积绝缘电阻。当绝缘体受潮、脏污或开裂以后，由于绝缘体内自由离子增加，泄漏电流剧增，绝缘电阻值下降，所以通过测量绝缘电阻值的大小，可以初步了解绝缘的情况。,绝缘电阻是反映电力电缆绝缘特性的重要指标，它与电缆能够承受电或热击穿的能力、绝缘层中的介质损耗和绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等存在着极为密切的相互依赖关系。因此，测量绝缘电阻的试验就成为检查电缆绝缘情况最简单的方法，而绝缘电阻值是判断其性能变化的重要依据之一，也是现场验收的主要检测项目。（一）电缆绝缘电阻测量试验标准1.试验电缆主绝缘电阻测量：（1）测量各电缆线芯对地或对金属屏蔽层间绝缘电阻。分相金属屏蔽的三芯电缆应分别在每一相上进行，其它两相线芯、金属屏蔽或金属套和铠装层接地。（2）测量应使用5000V兆欧表。,绝缘电阻常数换算公式：K=RLL其中：K为换算后的绝缘电阻常数，Mkm。RL为实测绝缘电阻值，M。L为电缆实际长度，km。（二）兆欧表的使用方法1.切除电缆的电源及一切对外联系，将电缆接地放电，放电时间一般不小于2min，以保证安全与试验结果的准确。2.用干燥、清洁的柔软布擦去电缆终端头表面的污垢，以减小表面泄漏，同时还应该检查电缆终端头有无缺陷。,3.兆欧表在使用时应放置平稳，测试棒在搭接设备前空试时，指针应指在