220kV电力电缆交接试验方案设计

1、220kV电力电缆交接试验方案设计关键词：电力电缆 交接试验 方案 设计 摘要：电力电缆经常用作发电厂、变电所以及工矿企业的动力引入（或引出） 线，当需跨越江河、铁路等时也常用它； 而随着城市用电剧增， 又希望少占地， 很多国家还将电力电缆用作城市的输配电线路以及工矿企业内部的主干线路。 220kV 电力电缆在城市建设过程中被广泛使用， 由于其在城市中不占用空中和 地面通道，在城市中有专用的高压电力电缆沟，这样安全、整洁。高压电力电 缆在安装之后要想投入运行，必须做交接试验，只有试验合格才能投入运行， 通过试验方案的设计， 做到交接试验有目的， 有方向，而且也是为了安全考虑， 有的放矢。一、

2、前言1 、电力电缆的基本结构形式 电力电缆经常用作发电厂、变电所以及工矿企业的动力引入（或引出） 线，当需跨越江河、铁路等时也常用它；而随着城市用电剧增，又希望少 占地，很多国家还将电力电缆用作城市的输配电线路以及工矿企业内部的 主干线路。以电力电缆与架空线路相比， 其优点是受外界气候等的影响小、 安全、可靠、隐蔽、耐用；但由于电缆结构和生产工艺都比较复杂，所以 成本高， 其应用不如架空线路那样广泛。 为了保证电缆的使用寿命， 不仅 要求电缆具有优良的绝缘性能，而且要考虑电缆的热性能及敷设方式等， 这样对电缆的导电线芯、绝缘及护层等都提出了相应的要求。1.1 导电线芯 电缆的导电线芯（载流芯）

3、应采用具有高电导率的金属材料，目前 主要是用铜或铝，铜易焊接、导电性能和机械强度也都比铝好些。但铝 的资源更丰富，价格低，而且小（如果铜线和铝线长度相同且电阻也相 等时，铝线的质量仅铜线的一半左右） ，加工方便，如用于油浸电力电缆中，铝对油的老化的催化作用也比较小导电线芯的铜和铝的基本性能材料密度(g/cm3)20C时电阻率(Q .mm)电阻温度系数(1/c)铜8.917.483.393*10-3铝2.728.364.03*10 -3为了便于运输和敷设，电缆要可以弯曲。为此，电缆的导电线芯常用多根导线扭较而成。在单芯电缆分相铅包电缆中，导电线芯常用圆形芯：而在多芯电缆中，为减小尺寸及质量，有时

4、制成扇形芯。1.2电缆护层电缆护层的作用是为了防止水分、潮气等侵入绝缘层，塑料或橡皮 绝缘电缆常常就在外面再包以塑料或橡皮层来做护套，而油浸纸绝缘电 缆常用铅包或铝包的护套。铅护套柔软、不透水、耐腐蚀，但是机械强 度低，而且铅为稀缺的有色金属，正逐渐被铝护套等所替代。铝的密度 (2 . 7)比铅(11 . 34)小得多，所以铝护套轻而结实，但制造时压铝的温 度比较高，另外如果铝中含有杂质，在运行中可能由于电化学作用等而 将护套逐渐电解破坏。当需要承受较大的机械负荷时，常采用钢带或钢丝铠装。而在铠装 层与金属护套间垫有内衬垫层，它是由沥青复合物、聚氯乙烯及浸渍纸 带或浸渍电缆麻等所组成。如果电缆

5、需要敷设在可能被腐蚀的场所，在 铠甲外面也应包以由这些保护材料所组成的外护层。针对铝包钢带铠装 电缆质量仍较大、敷设弯曲半径大的缺点，也有的地方改在三芯扇形芯 的铝护套外加上防腐护层及聚氯乙烯外护套，不再加铠装，使质量比铠 装电缆约少1/ 3,且运行情况良好。1.3绝缘介质在较低电压时，如35kV及以下，国内广泛采用的是粘性浸渍的油纸 绝缘、橡皮 绝缘、塑 料(聚氯乙烯、聚乙烯等)绝缘。电缆 常用的几种绝缘材 料的性能如表4 2所示。更高电压时，大 多改 用充油电缆、钢管油压电缆、充气电缆等。各国在中低压电缆中常用的几种绝缘材料绝缘料材聚氯乙 烯聚乙烯交联聚 乙烯丁基橡胶乙丙橡 胶粘性油纸不滴

6、流 纸工作温度(C)7070 75908590508065 8020 C时电阻 率(il cm)10 -/ 151010小181010小1810”c14A 1510 1010小1510A 14”c1510 1010小1510相对介电常 数6952. 32. 3352. 543. 53. 5tg6( %)6100. 030. 060. 040. 070.3 1.50. 21. 40.8 1.00. 81. 0自0. 5En至 2En的 tg S ( %)0. 650. 20. 20. 550. 250. 241. 2击穿场强(kV / mm)253540 5040 5025 3525 4040

7、4530 35电缆绝6 / 10kV4.03. 43. 44. 03. 43. 23. 2缘厚度12/ 20kY6.45. 55. 56. 45. 55. 45. 4(mm)18 /30kV8. 08. 08.07. 57. 5注En表示额定电压下的场强橡皮绝缘或丁基、乙丙合成橡胶绝缘电缆，弹性好，柔软可挠，特别适宜用于35kV及以下的移动式供电设备上。塑料绝缘电力电缆也没有敷设落差的限制，且加工方便，维护简便。其中聚氯乙烯电缆常用到6IOkV，它价格低廉、耐酸耐碱，但介质损耗大、允许工作温度较低(6070C以下)、耐老化性能差。因此更高电压的塑料电缆，不少国家都采 用交联聚乙烯，由于经过交联

8、，线状分子结构变成了网状，这样既保留了聚乙烯原有的优良电气性能，又提高了机械强度和耐热性能。丁丙橡 胶的耐热性与交联聚乙烯相近，而耐局部放电的性能比交联聚乙烯还好 些，可是损耗较大。所以两者各有优点，154或220k V级的聚乙烯及丁丙橡胶绝缘的电力电缆国外都有采用。国内常用的几种电力电缆型号及用途，如下表所示结构品种常用的几种型号电压等级用途特点粘性漫渍纸绝 缘电力电缆铅包 Z(L)Q、Z(L)QF铝包ZL、ZLL35kV及以 下lOkV及以下交流电网，固定敷设， 也用于直流滴干绝缘电力 电缆铝芯 ZLQP(F) 铜芯ZQP(F)lOkV及以下同粘性浸溃纸绝缘电 力电缆，但常 用于咼落差敷设

9、不滴流漫渍纸绝 缘电力电缆铜芯ZQD铝芯ZLQDlOkV及以下同滴干绝缘电力电缆， 还可用于热带地区橡皮绝缘电力电 缆铅包X( L)Q聚氯乙烯护套X(L)V 氧丁橡胶护套X(L)F6kV及以下可供定期移动的装置用聚氯乙烯绝缘 和护套电力电缆铜芯VV铝芯VLV(F)6kV及以下无敷设位差的限制交联聚乙烯绝 缘聚氯乙烯护套 电力电缆铜芯YJV(F) 铝芯 YJLV(F)6kV及以下同聚氯乙烯绝缘和护 套电力电缆，也可供定期移动的装用自容式充油高 压电缆ZQCYllOkV 及以下交流电网中固定敷设2、纸绝缘电缆2.1粘性浸 渍纸绝缘电 缆油浸纸绝缘电力电缆的用量最大，而且具有使用寿命长、热稳定 性高

10、等优点， 可是工艺过程较复杂，在35kV及以下时以粘性浸渍绝缘较为合适。粘 性浸渍电缆所采用的是在光亮油中 加入松香而成的粘性浸渍剂，这样既能在较高的浸渍温度(如120140 C)下仍具有比较低的粘度，保 已很高，不大证了浸渍完善；而在电缆的正常工会流动，但在电缆弯曲时，纸层间作温度下，它的粘度仍能有相对位移。粘性浸渍电缆在较大处或工作运行中，内部往往会产生气隙，特温度较高时。从下表可见，浸渍剂别是当它敷设在落差的热膨胀系数要比电缆中其它材料大好多倍，这样在运行中随着负荷变动所引起的温度升降，浸渍剂的 时铅护套内部体积将显著地改变。而铅层是缺乏的绝缘体积已缩小，而铅层不可能弹性的，以致当冷却恢

11、复到原来的尺寸，于是在铅护套里形成了空隙。电力电缆中几种 材料的热膨胀系数材料名称铝铜铅电缆纸浸溃剂体积膨胀系数(1 /C)72X10651X10669X10690X106-6900X10如此反复多次后，气隙还将逐渐增大。随着外施电压升高，这些气 隙中的局部放电使tg 3增大，如果敷设在倾斜角度较大的场所，则当温度 稍高时，浸渍剂还易于渐渐向下淌流，使电缆下部的护套受到较大的压 力而更膨胀，甚至可能破裂；而上部因缺乏浸渍剂而形成更多的空隙。对于需要敷设在较大的落差处时，常改用滴干绝缘电缆，那是在经过像粘性浸渍电缆那样的干燥浸渍以后，再增加一个滴干(或称贫乏)过程。由于绝缘中浸渍剂含量已显著减少

12、，故倾斜敷设的淌流现象可以改 善。可是绝缘中空隙增多，绝缘性能差，因此只能用于10kV以下。当需要更大的敷设落差时，可改用不滴流电缆，它是用合成微晶地蜡与光亮 油组成的复合物来浸渍，在工作温度下这种复合物不会流动。几种粘性浸渍电缆的允许敷设落差如下表所示。电缆绝缘种类额定电压及结构类型允许洛差(m)油浸纸绝缘6 一 IOkV2035kV155油浸纸滴干绝缘总包型（带绝缘）100分相铅（或铝）包型300不滴流浸溃纸绝 缘全部产品没有限制粘性油浸电缆中的绝缘 层常用狭长的（宽535mm厚0. 12mm） 电缆纸螺旋式 地包缠在导电芯上。为了使电缆能 弯曲，大部分的绝缘 层是采用负搭盖，也就是同一层

13、的相邻纸带间留有间隙（o . 22mFl），但在紧靠缆芯（及铅护套）的少数层，为了提高电气强度，也为了较平 整些，常改用正搭盖，也就是同一层的相邻纸带间互相盖住一些。电缆纸技术要求项目电缆纸咼压电缆纸硫酸盐木浆（%）100100厚度（mm）0. 120. 045, 0. 075, 0. 125, 0. 175,0. 225密度(8 / cm3)0. 70. 85双面耐折次数（纵横 向平均）100020001300, 3000灰分（不大于， ）10. 3100C 下 tg S干纸0. 0023（不大于）油 浸 纸0. 003电缆纸中一般含水为6%8%，水分含量增多时tg S增大，体积电阻率户减小

14、，因而在包缠好绝缘后，要充分进行烘干，干燥后期用真空干 燥以利于除去水分。在干燥后期的真空度要相当高，才能保证剩余含水量 少、tg S值低。如果含水稍增多，也将直接影响到油浸后的纸绝缘的电气 强度。在导电线芯表面和铅（或铝）护套内侧，通常包以半导体纸带或金属化纸带的屏蔽层，国内常用0. 12mm勺含碳黑的半导体纸带，要求其电阻率为105106Q .cm。这种纸既能改善此处由于导电线芯表面（或护套内侧）不光整引起的电场集中现象，而且所含碳黑还可具有吸附浸渍剂中杂质离 子等作用。下图示出了采用半导体纸屏蔽后对tg占的改善作用。粘性浸渍剂是用松香与光亮油的混合物，松香含量常占30%35% （对于垂直

15、敷设的电缆，松香可占50%左右）。对电缆中用的光亮油及高压电缆油的技术要求项目光亮油110-330kY咼压电缆油闪点（不低于，c ）275125凝固点（不咼于，C ）1260酸值（不大于，mgKOHe油）0 . 10 . 0l击穿场强（不小于，kV/ mm）1 1420tgJ（100C，不大于）| 0 . 060 . 0015以上所介绍的粘性浸渍绝缘电缆（包括滴干及不滴流绝缘电缆 ），其结构比较简单，也不需要附属设备（如压力箱等）。但它在生产过程中，特别是运行过程中，不可避免会在绝缘中形成气隙，因而一般只能用于交流电 压35k V及以下。为了解决电缆绝缘中出现的气隙，以及气隙的击穿场强远 较油

16、浸纸为低的问题，从基本原理上看有两条解决的途径：一是设法经常 不断地用低粘度油来填满气隙（充油电缆）；二是设法提高气隙的击穿场强（充气电缆）。2.2充油电缆常用的充油电缆有钢管式或自容式两种形式。2.2 . 1自容式充油电缆自容式充油电缆结构与前述的粘性浸渍电缆的结构相似，导电线芯或用图示的型线，或用螺旋管支撑圆线绞特大容量还有用分裂线芯的。自容式电缆中用的高压电缆油粘度比较小（比钢管充油电缆 里所用的油粘度要小得多），以便及时通过绝缘层以及导电线芯中的油道补充到所需要的部位。自容式充油电缆结构图为了减小铜对油老有重力箱或压力箱，当距离很长(如4公里以上)时沿途再要加压力箱，使电缆油始终处于某

17、必要的表压力之下，从而消除了 绝缘可能出现的气隙，以确保可靠的绝缘性能。国内对330k V及以下的自容式高压充油电缆采用的是低油压，其长期使用的油压为 0. 050.6MPa对高压电缆油的要求可参见上表(对电缆中用的光亮油及高压电缆油的技术要求)。为提高纸层的电气强度，采用了比前述粘性浸渍电缆中所用的纸更薄的高压电缆纸，如厚度为0. 045、0.0075mm等，油浸电缆纸的短时电气强度Eb将随纸带厚度减薄而提高；但纸带厚度越薄，往往纸的密度丫也越大、纤维素含量也越高，这样将引起tg S的增大。而对于超高压电缆而言，介质损耗(U2Ctgt S )甚至可能超过缆芯的铜耗(I 2R)，如下表所示。高

18、压电缆介质损耗所占的比例额定电压(kV)标 称截面(mni)tgS介质损耗U 3 Ctgt S介质损耗(kWZ km)铜耗i2r301850. 0080. 0150. 21102200. 0050.1082. 0220350r 0. 00410.34:3. 44004000. 0031.0511 . 8因此，介质损耗的大小将直接影响到超高压电缆的传输功率，当电缆靠自然冷却时，由于 tg S值的增加使传输功率下降。500kV以上的油浸纸绝缘电缆有时就不得不采用强迫冷却的办法，例如内部油冷或水冷、外部直接水冷或平行敷设冷却水管等。110、 220KV为改善电场分布，在导电线芯表面及绝缘层外表面也都

19、包有半导体屏蔽 层。充油电缆的电气试验的性能指标如下表所示。国内生产的及330KV氐油压自容式电缆的绝缘厚度分别约10、18m及25mm充油电缆的电气试验的性能指标试验项目额定电压（kV）11022033020C 时导电线芯直流电阻率（不大于，Q mm/ m）0. 0184耐压工频15mi n（有效 值，kV）120230340直流 15mi n(kV)288552816室温下（不大于）tg S0. 00040. 0003 tg S (从0. 5U2U)0. 0010. 0008充油电缆油样标准（浸溃完后10日内试）在100。C、电场强度为10kV / cm时tg S （不大于）110220k

20、V 电缆0. 005330kV 电缆0. 004（20+10）时工频击穿场强（不小于，kV/ cm）1802.2.2钢管式充油电缆那是将三根单芯屏蔽电缆拉人钢管内，屏蔽外包有铜带，并有23根半圆形铜丝（滑丝）以便于拖进钢管，管内充有油压，1. 5MPa左右，以消除绝缘层中可能形成的气隙。电缆绝缘层的浸渍剂常用高粘度的油（如聚丁烯油），以防止当拖进钢管时浸渍剂大量流出；而拖进钢管后再充以 粘度较低些的油，以使浸渍充分且降低油在流动时的阻力。钢管式充油电缆因有钢管作护层，机械强度较高，且采用较高的油压，所以电气性 能较自容式好；但三芯在同一铜管中，如一相故障时有可能影响到另两 相，而且不宜敷设于高

21、垂直落差之处。国外超高压的充油电缆也仍用自容式或钢管式，可参见下表。在自容 式充油电缆中国外已广泛采用十二烷基苯；至于纸层绝缘，希望电气强度高而介自常数1不太高，所以如聚丙烯薄膜一纤维复合纸、高密度聚乙 烯合成纸等都很有发展前途。国外几种充油电缆的主要性能指标电压(kV)电缆型式线芯截面(mn2)绝缘厚度(mm)最大 工作场 强(kV/mm)工作油压(MPa)电气性能(kV)备注工频 (有效值)BIL( D(幅 值)BSL(D(幅值)525自容 式100030. 516. 31. 6875/1rain16751390美国、长16km 落差183m500/550钢管 式10003414. 31.

22、 5576/ 6h16751390美：试验用500自容 式20003315630/ 6h18601310日本；1975年运行500/550钢管 式62530151. 5600/24h1725前苏联：1964年投运750自容 式1100/ 2000210. 20. 3870/24h21001675意大利：研 究晶， 已通过试 验3.充气电缆既然电缆的绝缘在制造过程中常有可能产生气隙，也可以用提高气压的方法来提高气隙的电气强度。充气电缆所充入的气体应是绝缘性能良好的干燥的气体，如高纯度(99.99%以上)的氮气或六氟化硫等。充气电缆的附属设备等较充油电缆简单，而且无液体静压力，特别适 宜于用作高落

23、差的高压电缆线路。但如前面分析气压大小对气体电气强度的影响时已指出的那样：气压提高虽能提高工频击穿电压，但对冲击击穿 电压往往提高不多。 充气电缆的长期击穿场强及许用工作场强都较充油电 缆为低，很高压充气电缆很少见到。35kV充气电缆加人三根供气的管道，绝缘采用的是滴干纸绝缘(厚 7mm,也采用分阶绝缘（内外层分别采用0.08 mm及0.12mm厚的电缆纸）， 工作电压为0.3Mpa。提高表压力可以改善充气电缆的局部放电性能。4. 电缆接头盒4.1 终端接头盒电缆两端都应有终端接头盒，通过它与变压器或架空线相连接。户 外终端接头盒都应有密封的瓷套 （或环氧树脂套等 ） 以防止潮气进入。正 常情

24、况下，单芯的 （ 或分相铅包的 ） 电缆本体中几乎只有垂直于纸层的径 向场强，对此油纸绝缘的电氙强度是很高的。可是在电缆终端处，其电 场就复杂得多，在金属护层终端处附近不仅电场异常集中，而且有很强 的轴向分量。如不采取相应的措施，在较低的电压下，就会在这护层边 缘处发生电晕甚至滑闪放电，这时仅仅靠增加沿面距离并不会带来显著 效果。为要提高放电电压，必须设法改善电场分布，所采用的原则与高 压套管中改善电场分布的原则相同。对110kV（或220kV）以下的电缆常用增绕式终端盒，所采用的主要措 施为：加包增绕绝缘层 3以降低终端盒绝缘层中的场强；合适形状的应力 锥面，此锥面上的金属丝与铅套相连，使得

25、原来集中由铅套终端处发出 的电力线变为沿应力锥面上较均匀发出，这样沿锥面各点的轴向场强都 可降低到允许的数值以下，在应力锥终端处还有屏蔽环，以改善这里电 场的局部集中。为了进一步使轴向场强均匀化，也有用电容式终端盒，它是在电缆 终端瓷套里附加了一些电容器，以强制轴向场强均匀分布，这样更可以 缩短电缆终端的长度。但无论是增绕式还是电容式终端盒，整个电缆终端都应密封在瓷套或 环氧树脂 ） 内，此瓷套的设计原则也与设计高压套管中的瓷套相似。为了缩小电站尺寸，既可考虑将电缆终端与变压器出线套管合二而一， 也可让两者在油中连接。后者可称作象鼻式套管，尺寸可比在空气中连接时小一半，但从运行反映看，要对牲缆

26、头进行检修、试验就不方便了。4.2. 连接接头盒当电缆线路较长时，必须在现场用连接接头盒将多根电缆连接起来。 连接盒里的电场也不像电缆本体中那样全为径向分布，而且是在现场制 作的，条件较差。因此，将载流芯连接后，还需包缠增绕绝缘层，并在 两端加上应力锥，使沿此锥面各点的轴向场强均匀化。充油电缆的连接盒除上述的普遍连接盒外，还有绝缘连接盒和塞止 式连接盒。当需要沿线路长度上对电缆护层进行交叉换位时即采用绝缘 连接盒，它能使相连的两段电缆的外壳间用环痒树枝片或瓷片沿轴向互 相绝缘开来，需要高落差敷设时，为了减少对下终端的静油压萨广也可 采用塞止式连接盒，使相连的两段电缆间的油路不相连通。二、220

27、kV电力电缆的选用电缆的选用依据为 DL/T 4012002 高压电缆选用导则 。在本标 准中以Uo、U表示电缆和附件的额定电压，以Un表示电缆运行最高电压；以UPl和Up2分别表示其雷电冲击和操作冲击绝缘水平。这些符号的意义如下：Uo 设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间 的额定工频电压；U 设计时采用 的电缆和附件的任何两个导体之间的额定工频电 压；Un 设计时采用的电缆和附件的任何两个导体之间的运行最高电 压，但不包括由于事故和突然甩负荷所造成的暂态电压升高； 注：U值仅在设计非径向电场的电缆和附件时才有用。U P1 设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间

28、的雷电冲击耐受电压之峰值；U P2 设计时采用的电缆和附件的每一导体与屏蔽层或金属套之间的操作冲击耐受电压之峰值。电缆的额定电压值 uo/ 和um勺关系列于下表序号Uc/ UUm11. 8/3 , 3/33. 523. 6/6, 6/66. 936/10 , 8. 7/1011 . 548. 7/15, 12/1517. 5512/ 20,18 /2023. 0621/35 , 26/ 3540. 5750/6672. 5864/ 1101269127/22025210190/33036311290/5005501.电缆绝缘水平选择u的选择：按等于或大于电缆所在系统的额定电压选择 um勺选择：

29、按等于或大于电缆所在系统的最高工作电压选择。U pi的选择：根据线路的冲击绝缘水平、避雷器的保护特性、架空线 路和电缆线路的波阻抗、电缆的长度以及雷击点离电缆终端的距离等 因素通过计算后确定，但不应低于下表的规定值。Uc/ U1 . 8/ 33. 6/66 /108. 7/ 10, 8. 7/1512/2018/2021/35Up140607595125170200Uc/ U26/ 3550/ 6664/110127 / 220190/330290/500Up1250450550105011751550Up2的选择：对于 330kV和550kV超高压电缆应考虑操作冲击绝缘山应与同电压级设备的操

30、作冲击耐受电压相适应，下表列出电缆操 作击耐受电压值（KV）。Uc/ U190/ 330290/500Up29501175外护套绝缘水平选寸择：对于米用金属套一端互联接地或二相金属套交叉互联接地的高压单芯电缆；当电缆线路所在系统发生短路故障或遭受雷 电冲击和操作冲击电压作用时，在金属套的不接地端或交叉互联处会出现过电压，可能会使外护套绝缘发生击穿。为此需要装设过电压限制器，此 时作用在外护套上的电压主要取决于过电压限制器的残压。外护套的雷电冲击耐受电压按下表选择。电缆外护套雷电冲击耐受电压值kV电缆主绝缘雷电冲 击耐受电压雷电冲击耐受电 压电缆主绝缘雷电冲 击耐受电压雷电冲击耐受压380 75

31、037. 51175142562. 5105047. 5155072根据以上要求电缆选择电压等级为：Uo/U( 127/220kV )、Um( 252 kV)Upi(1050 kV)。2. 电缆绝缘种类的选择2. 1油纸绝缘电缆具有优良的电气性能，使用历史悠久，一般场合下 仍可选用占如电缆线路落差较大时，可选用不滴流电缆。2.2 聚氯乙烯绝缘电缆的工作温度低，特别是允许短路温度低，因此载流量小，不经济，稍有过载或短路则绝缘易变形。故对IkV以上的电压等级不应选用聚氯乙烯绝缘电缆。2.3 乙丙橡胶绝缘(EPR)电缆的柔软性好，耐水，不会产生水树枝， 耐丫射线，阻燃性好，低烟无卤。但其价格昂贵，故

32、在水底敷 设和在核电站中使用时可考虑选用。2.4 联聚乙烯(XLPE)电缆具有优良的电气性能和机械性能，施工方 便，是目前最主要的电缆品种，可推荐优先选用。对绝缘较厚 的电力电缆，不宜选用辐照交联而应选用化学交联生产的交联电缆。为了尽可能减小绝缘偏心的程度，对110kV及上电压等级，一般宜选用在立塔 （VCV）生产线或长承模生产线（MDCV上生产的交联电缆。2.5 充油电缆的制造和运行经验丰富，电气性能优良，可靠性也高，但需要供油系统，有时需要塞止接头。对于220k V及以上电压等级，经与交联电缆作技术经济比较后认为合适时仍可选用充油 电缆；根据以上要求电缆选用充油电缆 。3. 导体截面选择

33、导体截面应从有关的电缆产品标准中列出的标称截面中选取。如果 所选的某种型式的电缆没有产品标准，则导体截面应从GB7 T3956中第2种导体的标称截面中选取。在选择导体截面时应考虑下列因素：a）在规定的连续负荷、周期负荷、事故紧急负荷以及短路电流情况下电缆导体的最高温度。注：在IEC60287电缆持续载流量 （负荷因数100） 的计算中提供了持续载流量的详细计算方法。b）在电缆敷设安装和运行过程中受到的机械负荷。c）绝缘中的电场强度。采用小截面电缆时由于导体直径小导致绝缘中 产生不允许的高电场强度。综上考虑选择电缆截面为600mm2。4. 金属屏蔽层截面的选择4.1 对于无金属套的挤包绝缘的金属

34、屏蔽层，当导体截面为240mm及以下时可选用铜带屏蔽，但当导体截面大于240mm时宜选用铜丝屏蔽。金属屏蔽的截面应满足在单相接地故障或不同地点两相同时发生故障时短路容量的要求。4.2 对于有径向防水要求的电缆应采用铅套，皱纹铝套或皱纹不锈钢套作 为径向防水层。 其截面应满足单相或三相短路故障时短路容量的要求。 如所选 电缆的金属套不能满足要求时， 应要求制造厂采取增加金属套厚度或在金属套 下增加疏绕铜丝的措施。 综上考虑选择电缆金属屏蔽层为铜带屏蔽。5. 外护套材料的选择 在一般情况下可按正常运行时导体最高工作温度选择外护套材料，当导 体最高工作温度为80。C时可选用PVC-SI(STi)型聚

35、氯乙烯外护套。导体最高 工作温度为90C,应选用PVC-S2(S12)聚氯乙烯或PE-S7(ST7)聚乙烯外护套。 在特殊环境下如有需要可选用对人体和环境无害的防白蚁、 鼠啮和真菌侵蚀的 特种外护套。电缆敷设在有火灾危险场所时应选用防火阻燃外护套。电缆外护套材料选用防火阻燃外护套。综上所述：选用的电缆为： 电压等级为： UoU(127/220kV )、Um( 252 kV)询(1050 kV);电缆选用充油电缆；电缆截面为600口吊；电缆金属屏蔽 层 为 铜带 屏蔽； 外 护套 材 料用 防火阻 燃 外护 套。选 择 电缆 型号为 CYJT 220/600 GB 9326.4 ,表示：自容式充

36、油电缆用直接头,额定电压 220 kV, 电缆截面 600mm2。三、 交接试验方案的设计 电缆的交接试验是本次设计方案的主要内容,电缆的交接试验项目 为：导体直流电阻测量；主绝缘电阻试验；介质损失角正切试验及电容 量试验；直流耐压及泄露电流测量；电缆油(击穿电压、tg S、油中溶解气体)试验。1. 导体直流电阻测量测量电线电缆导体的直流电阻, 应在成盘电缆上测量, 其测量范围为： 双臂电桥：1Q及以下；单臂电桥或双臂电桥：199.9 Q ;单臂电桥：IOOQ及以上。测量应在环境温度为1535C和空气湿度不大于 85 %的室内进行。电桥测量系统的接线原理图如图 1 和图2。1.1 电缆试验准备

37、以成盘 （ 圈） 的电线电缆作为试样。去除试样导体外表面的绝缘、护 套或其他覆盖物，也可以只去除试样两端与测量系统相连接部位的覆盖 物、露出导体。去除覆盖物时应小心进行，防止损伤导体。试样拉直， 不允许有任何引起试样导体横截面面积发生变化的扭曲。铝绞线的电流 引入端子采用标称截面与试样相同的铝压接头 （ 铝鼻子 ） ，并按常规压接 工具压接，以保证压接后的导体与接头融为一体。其电位电极应采用直 径0 71 . Om的软铜丝在绞线外紧密绕两圈后打结，以防松脱。电缆在接人测量系统前，应预先清洁其连接部位的导体表面，去除附着物、 污秽和油垢。连接处表面的氧化层应尽可能除尽。型式试验和抽样试验 时，试

38、样应在试验环境中放置足够长的时间，使之达到温度平衡，在试 样放置和试验过程中， 环境温度的变化应不大于土C。测量环境温度时，温度计应离地 面至 少1m,离试 样应不超过1m,且二 者应大致在 同一高 度。 、1.2 试验步骤用单臂电桥测量时，用两个夹头连接被测试样。用双臂电桥或其他 电阻仪器测量时，用四个夹头连接被测试样。电阻测量误差：试验时应不大于 2，仲裁试验时应不大于05。试样长度的测量应在二电位电极之间的试样上进行，测量误差应不超过05。绞合导体的全部单线应可靠地与测量系统的电流夹头相连接。对于两芯及以上成品电线电缆的导体电阻测量， 单臂电桥二夹头或双臂电桥的一对电位夹头应 与长度测量

39、的实际标线相连接。闭合直流电源开关，平衡电桥，读取读数，记录至少四位有效数。当试样的电阻小于0 1 Q时，应将开关S1,换向，用相反方向电流再测量一次，读取读数。对细微导体电阻进行测 量时，要防止电流过大而引起导体升温。推荐采用电流密度，铝导体应不大于0. 5A/ mm2铜导体应不大于 1. 0A/mr2。可用比例为 1 : 1. 41 的两个测量电流，分别测出试样的电阻值。如两者之差不超过0 5，则认为用比例为 1的电流测量时，试样导体未发生温升变化。1.3 试验结果及计算测得的导体直流电阻为：Rx =Q。温度20C时每公里长度电阻值按下式计算：R20 = (R X /1+ a 20 (t-

40、20 ) )*(1000/L)R 20 20C时每公里长度电阻值，Q /km ;L 试样的测量长度， m；t 测量时的环境温度，C ；a 20导体材料 20 C时的电阻温度系数，1 / C;电阻值换算到 20 C时，1Km的电阻值应不大于0.0297 Q /Km2. 介质损失角正切试验及电容量试验导体与绝缘屏蔽之间的电容量应在工频下用交流电桥测量，测量连同介质损失角正切试验同时进行 ，电容测量值应不大于规定值的8%。2.1 试验要求及注意事项试验环境空气相对湿度不应超过85%；测量前试样应先经过工频交流耐压试验(在试样上施加测量tg 6时所需的最高测试电压的有效值，连续维持 5 分钟，试样不应

41、有任何异常现象)；标准电容器和试样与仪器 之间的连接线，应采用满足测量仪器要求的相同规格和长度的屏蔽电缆。2.2 试验样品电缆准备试样的选择按照产品标准规定，随机选取。试样的长度按产品标准规定，但不得小于 4m,(不包括电缆终端)。试样终端部分的长度和 做终端的方法， 应保证在规定的最高试验电压下不发生沿其表面闪络放 电或内部击穿。为了提高测量的准确度，允许在被测试样的端部开切保护环，非被测试端接地。对于充油电缆试样油压的要求要符合产品的规 定。试样测量极对地应有一定的绝缘电阻值。2.3样品试验电源除了用一般的调压器和升压变压器产生所需要的高压试验电源外，也可采用串联谐振回路。试验电源应满足相

42、应所需的测试电压和电容电流的要求（在容量不够的情况下，可以并联无功补偿电抗器）。试验电 源应为频率 40-50HZ的交流电压，电压的波形应接近正弦波，两个半波 基本相同，且峰值与有效值之比为V2 5%试验电源电压的测量误差为土 3%可以采用与试验电源高压输出端相并联的电压互感器、静电电 压表或电容分压器。根据现有的试验设备，选用调压器容量为10KVA升压变压器容量为10KVA最高输出电压100KV,（在容量不够的情况下，可以并联无功补偿电抗器进行无功补偿），试验输出高电压用电容分压器。2.4测量仪器介质损失角正切（tg 6 ）的测量，可采用标准电容器一西林电桥或标准电容器一电流比较器电桥。标准

43、电容器的额定工作电压应大于相应试验所需要的最高测试电压，并满足下述条件：电容准确度土0.05%; tg 6 5 X 10-5。西林电桥（应整体屏蔽并附有屏蔽电位调节器）或电流比较 电桥应满足下述条件：tg 6测量范围1 X 10-4-1.0 ; tg 6测量准确度土0.055% 1 X 10-4.1）西林电桥选择QS1型电桥（如右图），用其咼压测定高压设备之绝缘介质损失角与电容量，也可用低压测量电 容器，电缆等的电容量。高压测量时，电桥可用正接法，也 可用反接法。工作原理为：本电桥是按西林电桥的线路进行 设计的，桥臂一为试品CX，桥臂二为标准电容器CN，桥臂三 为可变电阻F3,桥臂四由固定电阻

44、 R=1000/八=3184欧姆与电容箱C4并联后组成。当电桥平衡时发生如下关系:G=CN*R4/R3tg 6 =3 RC41O-6=G （以 uF计）技术参数:工作电压Gx量限uf准确 度tgd量限准确度0.005-0.60.3*10-4 - 0.40.03-0.6 10%咼压5-10KV咼压 5%0.005-0.03 0.0030.008-0.60.3*10-3 -1000.03-0.6 20%低压100V低压 5%0.008-0.03 0.0052）标准电容器选择为 BR16型高压标准电容器（如右图）， 本标准电容器可用做：做为交流电桥的高压测量标准；做为高压 电容器的标准。 技术数据为

45、：工作电压10000伏；电容器的高 压极与低压极只的电容量为标定值 50 1微微法，介质损失角正 切值不大于0.001。结构及原理：高压标准电容器，采用高工作 电压，充六氟化硫气体（SF6 ,结构简单轻便灵巧并且可以携带。电容器一端用绝缘板固定，电容器的外壳与“ E”接线柱相连接，电容器具有耐高压的绝缘支脚适用于电桥反接测量。2.5试验步骤测量试验接线图如下:由于设计选用的电缆为单芯电缆，试验时芯线导体接高压端，金属 套或屏蔽或附加电极接测量极。试验在试验场的环境温度下测量，试样 的温度与周围环境温度之差不应超过土 3C。试验前应用温度计（准确度为土 3C）测量环境温度，温度与试样的距离不应超

46、过1m测量时，首先做好现场安全措施，接好试验仪器仪表（QS1 型电桥使用反接线）并且检查试验接线的正确性，然后电压应丛较低值开始，缓慢平稳地升 到所规定的电压值（10Kv），然后进行电桥平衡（检流计灵敏度应从最 低值开始）。测量结束后，应降低电压至所规定测试电压的40%，然后再切断电源，检流计灵敏度调至最低值。2.5 试验结果及计算按照试验所采用测量电桥的线路，计算试样的tg 6 , tg 6 = C4 （以uF计）；CX= R4*Cn/ R30这样被试样品的介质损失角正切及电容量都可以计 算出来。26 对整根交接电缆的介质损失角正切试验及电容量试验2.6.1 试验仪器的选择试验仪器选用与上述

47、电缆样品一样： QS1 型电桥，试验标准电容器 为BR16型高压标准电容器。2.6.2 试验电源的选择：根据 4 m 的试验样品所测出的电容量和电力电缆的总长度计算出整根电 缆的电容量。例如样品的电容量为CX,则整根电缆的电容量大致可以这样计算 （由于电缆对铜带屏蔽的电容分布根据电缆长度几乎为线性） ：C=（L/4）* C xC电缆的总的电容量单位 微法L电缆的总长度单位 米G样品的电容量单位 微法根据总电容量计算出电容电流和所用电源设备的容量：i=2 n fcux io-3安p=2n fcx io-3千伏安c 电缆的总的电容量单位i 电容电流单位u 试验电压单位f电源频率单位由于调压器和试验

48、变压器容量有限，微法安千伏赫兹计算出在满足试验电压的情况下，需要进行无功补偿的容量。 然后选择电抗器进行无功补偿， 按照以前的步骤和 要求进行试验。2.7 试验报告： 试验报告应包括所采用的测量电桥的型号、规格及其准确度，测量 值及相应的tg 6值的环境条件（包括空气温度和相对湿度）等。3. 主绝缘绝缘电阻试验 试验接线图如下：电力电缆系大电容本试品，用测量绝缘电阻和吸收比检查电缆绝缘是否 受潮、脏污或有无局部缺陷，是非常灵敏的。 如绝缘受潮或有局部缺陷，吸收 比值接近于 1，绝缘电阻值显著降低。 用兆欧表检查电缆绝缘是最简便的方法。 测量使用美国AVO公司生产的绝缘电阻测试仪，其输出电压最高

49、为5000伏,电池容量大， 可以满足电缆测试绝缘电阻的要求。 由于电缆终端或套管表面脏 污，潮湿对绝缘电阻的影响较大，除擦拭干净外，还应加屏蔽环，将屏蔽环接 到兆欧表的“屏蔽”端子上。测量主绝缘绝缘电阻时，应分别在每一相上进行。对一相进行试验或测 量时，金属屏蔽或金属套和铠装层一起接地。测量出的绝缘电阻符合要求。4. 主绝缘直流耐压试验直流耐压试验是与泄漏电流试验同时进行的， 它们是试验中检查 电缆绝缘的关键试验项目。直流耐压试验的优点是：1) 可以用很小容量的设备对长的电缆线路进行耐压试验。2) 避免交流高电压对良好绝缘的破坏作用。3) 可以发现交流电压作用下不易发现的一些缺陷。 这是因为在

50、直 流电压作用下， 绝缘中的电压是按电阻分布的， 当电缆绝缘中有发展 性局部缺陷时，则大部分试验电压加在与缺陷串联的未损坏的绝缘 上，这样直流试验就比交流试验更容易发现绝缘缺陷。值得指出的是，电缆绝缘中的电压分布不仅与所加电压种类有 关，而且在直流电压作用下，电压分布还与缆芯和金属护层间的温度 差有很大关系。当温差不大时；靠近缆芯绝缘分 担的场强忧靠近金 属护层处的高。若温差很大 时，由于温度增高使缆芯处绝缘电阻相 对降低， 所以分担的场强也减小，且有可能小于靠金属护层处绝缘 分担的场强。因此，在冷状态下直流耐压试验易发现靠近缆芯处的绝 缘缺陷，而 在热状态下则易发现靠近金属护层处的绝缘缺陷。

51、正常的电缆绝缘在直流电压作用下的耐电强度约为400600kV/ cm,比交流作用下约大一倍左右，所以直流试验电压大致为交流试验电压的两倍。 在直流作用下， 绝缘内部气隙由于游离产生的电荷很 快在其边缘形成容积电荷， 这些容积电荷形成的附加电场削弱了基本 电场， 这样就使气隙中电场减小了， 因此和交流电压作用相比局部游 离放电脉冲的强度和次数都大为减小。这是电缆绝缘在直流作用下， 耐电强度提高的主要原因。电缆在直流电压作用下， 由于容积电荷的作用， 绝缘内所含气隙 不会有长时间的游离，因此电缆直流击穿电压与作用时间的关系较 小。当将电压作用时间自数秒增加至数小时， 电缆的耐电强度仅减小 8%15

52、 %。直流电压下的击穿多为电击穿，一般在加压最初的1 2min内发生，故试验时间一般选为510min。电缆的直流击穿强度与电压极性也有一定关系。试验时一般电缆 芯接负极，因为如果缆芯接正极，绝缘中的水分将会因电渗作用移向 外护层，结果使缺陷不易发现。当缆芯接正极时，击穿电压比接负极 时约高 10%。直流耐压试验一般都采用半波整流电路，由于电缆电容量较大， 故不用 加装 滤波 电容 。 试验 中测 量泄 漏电 流的 微安表可接 在低 电位 端，也可接在高电位端。绝缘良好的电缆泄漏电流很小，一般只有几 到几十微安。由于试验设备及高压引线等杂散电流的影响，当将微安 表接入低电位端测量时，往往使测量结

53、果不准，有时误差竟达到真实 值的几倍到几十倍。微安表串入低电位端测量时误差极大，因此应尽 量采用将微安表接在高电位端的接线，但这时对测量微安表、引线及 电缆两头，应该严密屏蔽，这里微安表采用金属屏蔽罩屏蔽，微安表 到被试晶的引线采用金属屏蔽线屏蔽，对电缆两端头则采用屏蔽帽和 屏蔽环屏蔽。屏蔽和引线之间只有很小的电位差，所以并不需要很高 的绝缘。运行中的电缆两头相距很远，两端头屏蔽的连线上的电位高，所以 实际上很难实现，而只采用一端屏蔽时又有很大误差。为解决这个问 题，目前采用的方法如下：1 ）采用一端屏蔽另一接受的办法；2）借用三相电缆中的另外一相作为两端屏蔽的连线；3）采用极间障改变不对称电场中的极间放电条件；4）采用绝缘层改善引线表面的电场以减小电晕的影响；4.1 直流高压发生器的选择要求由于所选用的电缆型号为： CYJT 220/600 ，其交接试验电压为 520kV， 由于电缆做直流耐压试验时所有直流发生器容量小，我选用的仪器为：型号： BGG -600/2,输出电压：0-600kV（负）， 输出电流：0-4mA。4.1.1 对试验电压的要求