电缆绝缘子和套管的选择

1、第七节 电缆、绝缘子和套管的选择,教学内容,本节教学内容 一、电力电缆选择 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,首页,一、电力电缆选择,1电缆型号的选择,基本结构：由导电线芯、绝缘层和保护层三部分组成。 线芯材料：铜芯和铝芯两种。 常用的线芯数目： 单芯充油电缆（用于110kV及以上） 三芯电缆（用于35kV及以下三相系统） 双芯电缆（用于单相系统） 四芯、五芯电缆（用于380/220V三相四线系统或有一线芯用于安全接地）。 线芯绝缘：有油浸纸绝缘，塑料绝缘和橡皮（胶）绝缘三类。保护层：塑料电缆的保护层由聚乙烯做成。 油浸纸绝缘电力电缆保护层由内保护层和外保护层构成，内保护层目的是防潮和防漏油，有

2、金属铝包和铅包两种；外保护层防机械损伤和防腐蚀，有钢带铠装（抗压）、钢丝铠装（抗拉）等种类，铠装层外还有防腐蚀外被层,一、电力电缆选择,选择电缆时，应根据其用途、敷设方式和场所、工作条件及负荷大小，选择线芯材料、线芯数目、线芯绝缘材料和保护层等，进而确定电缆的型号,2额定电压选择：UN UNs,3截面选择,1)长度在20m以下的电缆，一般按长期发热允许电流选择其截面，即： Imax K Ial,综合修正系数K的计算,在空气中敷设时,在空气中穿管敷设时,土壤中直埋或穿管直埋时,一、电力电缆选择,以上三式中： Kt为温度修正系数； K1为电缆在空气中多根并列敷设和穿管敷设时的修正系数； K2为空气

3、中穿管敷设时的修正系数，当电压在10kV及以下时，截面S95mm2时，K2=1，当截面S=120185mm2时，K2=0.85； K3为直埋因土壤热阻不同的修正系数； K4为土壤中多根并列敷设的修正系数,2)年最大负荷利用时数 5000h，长度在20m以上的电缆，按经济电流密度选择电缆截面,按经济电流密度选择的电缆还应满足长期发热要求： Imax K Ial,为了便于敷设，一般尽量选用线芯截面不大于185mm2的电缆,一、电力电缆选择,一、电力电缆选择,4热稳定校验,电缆的热稳定校验仍采用最小截面法，即所选截面S（单位为mm2）应满足,Qk短路电流热效应(A2s,热稳定系数C 用下式计算,计及

4、电缆芯线充填物热容量随温度变化以及绝缘散热影响的校正系数，对于36kV厂用回路，取0.93；对于10kV及以上回路取1.0,Q电缆芯单位体积的热容量，铝心取0.59 J/ (cm3)，铜心取0.81 J/ (cm3,电缆芯在20时的电阻温度系数,铝心取0.00403/，铜心取0.00393,Ks电缆芯在20时的集肤效应系数，S150mm2的三芯电缆Ks=1，S=150240mm2的三芯电缆Ks =1.011.035,20电缆芯在20时的电阻温度系数，铝心取3.110-6cm2/cm，铜心取1.8410-6cm2/cm,h短路时电缆的最高允许温度（,w短路前电缆的工作温度（,一、电力电缆选择,5

5、允许电压降校验,对供电距离较远的电缆线路应校验其电压损失,UN、cos分别为线路额定电压（线电压）和功率因数,L电缆线路长度（km,r = /S、x 单位长度电缆的电阻和电抗（/km,610kV三芯电缆电抗约为0.08/km，35kV三芯电缆约为0.12/km,一、电力电缆选择,例6-2】某变电所10kV电压母线用双回电缆线路向一重要用户供电，用户最大负荷5400kW，功率因数cos=0.9，最大负荷利用小时数为5200h/年，当一回电缆线路故障时，要求另一回仍能供给80%的最大负荷。线路直埋地下，长度为1200m，电缆净距为200mm，土壤温度10，热阻系数80cm/W，短路电流I”=8.7

6、kA，I1=7.2kA，I2=6.6kA，短路切除时间为2s，试选择该电缆,解 正常情况下每回路的最大持续工作电流为,一、电力电缆选择,根据最大负荷利用小时数查图6-17 曲线1，得 J=0.72,直埋敷设一般选用钢带铠装电缆，每回路选用两根三芯油浸纸绝缘铝心铝包铠装防腐电缆，每根S=120 mm2，热阻系数80cm/W时的允许载流量为Ial=215A，最高允许温度为60，额定环境温度为25,长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即,满足长期发热要求,一、电力电缆选择,短路热效应,短路前电缆的工作温度,热稳定系数C为,满足热稳定要求,电压损失校验,根据以上计算可以看出，所选电缆满足要

7、求,一、电力电缆选择,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,二、 支柱绝缘子与穿墙套管的选择,支柱绝缘子与穿墙套管用作裸导体的对地绝缘和支撑固定,一) 支柱绝缘子的选择,支柱绝缘子只承受导体的电压、电动力和正常机械荷载，不载流，没有发热问题,1种类和型式选择,屋内型支柱绝缘子：由瓷件及用水泥胶合剂胶装于瓷件两端的铁底座和铁帽组成。 胶装方式：铁底座和铁帽胶装在瓷件外表面的称为外胶装（Z型），胶装入瓷件孔内的称为内胶装（ZN型）。 性能：外胶装机械强度高，内胶装增大了电气距离，电气性能好，但不能承受扭矩，对机械强度要求较高时，应采用外胶装或联合胶装绝缘子（ZL型，铁底座外胶装，铁帽内胶装,屋外型支柱绝

8、缘子采用棒式绝缘子,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,外胶装支柱绝缘子,内胶装支柱绝缘子,610kV棒式绝缘子,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,高压110220kV户外棒式绝缘子,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,在屋外有空气污秽或冰雪的地区，应选用高一级电压的产品,3动稳定校验,当三相导体水平布置时，如图6-22所示，支柱绝缘子所受电动力应为两侧相邻跨导体受力总和的一半， 即,式中 L1、L2与绝缘子相邻的跨距（m,图6-22,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,由于制造厂家给出的是绝缘子顶部的抗弯破坏负荷Fde，因此必须将Fmax换算为绝缘子顶部所受的电动力Fc（单位为N）（如图6-23所示），根

9、据力矩平衡关系得,式中 H绝缘子高度（mm,H1绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm,h为导体放置高度；b为导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体为18 mm，平放矩形导体及槽形导体为12 mm,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,式中 Fde抗弯破坏负荷（N），0.6为安全系数,图6-23,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,二)穿墙套管的选择,1种类和型式选择,根据装设地点：可选屋内型和屋外型。 根据用途：可选择带导体的穿墙套管和不带导体的母线型穿墙套管。屋内配电装置一般选用铝导体穿墙套管,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,2额定电压选择,UN UNs,当有冰雪时，应选用高一级电压的产品,3. 额定

10、电流选择,带导体的穿墙套管，其额定电流： IN Imax,母线型穿墙套管本身不带导体，没有额定电流选择问题，但应校核窗口允许穿过的母线尺寸,4热稳定校验,Qk为短路电流热效应(kA)2s,It制造厂家给出的t秒内允许通过的热稳定电流（kA,母线型穿墙套管无热稳定校验,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,5动稳定校验,穿墙套管端部所受电动力Fmax（单位为N）为,式中 L1套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离（m），如图6-6所示,L2套管本身长度Lca（m,式中 Fde抗弯破坏负荷（N），0.6为安全系数,二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择,例6-3】 选择例6-1中变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和穿墙套管。已知I1.3=19.7kA，I2.6=16.2kA,解 （1）支柱绝缘子的选择 根据装设地点及工作电压，位于屋内部分选择ZB-10Y型户内支柱绝缘子，其高度H = 215mm，抗弯破坏负荷Fde = 7350N,可以满足动稳