电缆绝缘子和套管的选择

1、第七节第七节 电缆、绝缘子和电缆、绝缘子和套管的选择套管的选择教学内容教学内容本节教学内容本节教学内容一、电力电缆选择一、电力电缆选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择首页一一、电力电缆选择、电力电缆选择1电缆型号的选择电缆型号的选择 基本结构：由导电线芯、绝缘层和保护层三部分组成。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。线芯材料：铜芯和铝芯两种。常用的线芯数目：常用的线芯数目：单芯充油电缆（用于单芯充油电缆（用于110kv110kv及以上）及以上）三芯电缆（用于三芯电缆（用于35kv35kv及以下三相系统）及以下三相系统）双芯电缆（

2、用于单相系统）双芯电缆（用于单相系统）四芯、五芯电缆（用于四芯、五芯电缆（用于380/220v380/220v三相四线系统或有一线芯用于安全接地）。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。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，有金属铝包和铅包两种；外保护层防机械损伤和防腐蚀，防潮和防漏油，有金属铝包和铅包两种；外

3、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。被层。一、电力电缆选择一、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，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。进而确定电缆的型号。2 2额定电压选择：额定电压选择：u un n u unsns 3 3截面选择截面选择 1)1)长度在长度在20m20m以下的电缆，一般按长

4、期发热允许电流选择其截以下的电缆，一般按长期发热允许电流选择其截面，即：面，即： i imaxmax k ik ialal 综合修正系数综合修正系数k k的计算的计算 在空气中敷设时在空气中敷设时 1tkkk 在空气中穿管敷设时在空气中穿管敷设时 2tkkk 土壤中直埋或穿管直埋时土壤中直埋或穿管直埋时 43tkkkk 一、电力电缆选择一、电力电缆选择以上三式中：以上三式中：k kt t为温度修正系数；为温度修正系数；k k1 1为电缆在空气中多根并列敷设和穿管敷设时的修正系数；为电缆在空气中多根并列敷设和穿管敷设时的修正系数；k k2 2为空气中穿管敷设时的修正系数，当电压在为空气中穿管敷设

5、时的修正系数，当电压在10kv10kv及以下时，及以下时，截面截面s s95mm95mm2 2时，时，k k2 2=1=1，当截面，当截面s s=120185mm=120185mm2 2时，时，k k2 2=0.85=0.85；k k3 3为直埋因土壤热阻不同的修正系数；为直埋因土壤热阻不同的修正系数；k k4 4为土壤中多根并列敷设的修正系数。为土壤中多根并列敷设的修正系数。 2)2)年最大负荷利用时数年最大负荷利用时数 5000h5000h，长度在，长度在20m20m以上的电缆，按经以上的电缆，按经济电流密度选择电缆截面：济电流密度选择电缆截面： jismax按经济电流密度选择的电缆还应满

6、足长期发热要求：按经济电流密度选择的电缆还应满足长期发热要求： i imaxmax k ik ialal 为了便于敷设，一般尽量选用线芯截面不大于为了便于敷设，一般尽量选用线芯截面不大于185mm185mm2 2的电缆。的电缆。 一、电力电缆选择一、电力电缆选择一、电力电缆选择一、电力电缆选择4 4热稳定校验热稳定校验 电缆的热稳定校验仍采用最小截面法，即所选截面电缆的热稳定校验仍采用最小截面法，即所选截面s s（单（单位为位为mmmm2 2）应满足：）应满足： kmin1qcssq qk k短路电流热效应短路电流热效应(a(a2 2s)s)。 热稳定系数热稳定系数c c 用下式计算：用下式计

7、算：)mm/(4j2wh20s10)20(1)20(1ln2 . 41kqc计及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，计及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，对于对于36kv36kv厂用回路，取厂用回路，取0.930.93；对于；对于10kv10kv及以上回路取及以上回路取1.01.0； q q电缆芯单位体积的热容量，铝心取电缆芯单位体积的热容量，铝心取0.59 j/ (cm0.59 j/ (cm3 3)，铜心取，铜心取0.81 0.81 j/ (cmj/ (cm3 3)； 电缆芯在电缆芯在2020时的电阻温度系数时的电阻温度系数, ,铝心取铝心取0.

8、00403/0.00403/，铜心取铜心取0.00393/0.00393/； k ks s电缆芯在电缆芯在2020时的集肤效应系数，时的集肤效应系数，s s150mm150mm2 2的三芯的三芯电缆电缆k ks s=1=1，s s=150240mm=150240mm2 2的三芯电缆的三芯电缆k ks s =1.011.035 =1.011.035； 2020电缆芯在电缆芯在2020时的电阻温度系数，铝心取时的电阻温度系数，铝心取3.13.11010- -6 6cmcm2 2/cm/cm，铜心取，铜心取1.841.841010-6-6cmcm2 2/cm/cm； h h短路时电缆的最高允许温度（

9、短路时电缆的最高允许温度（）；）； w w短路前电缆的工作温度（短路前电缆的工作温度（）。）。 一、电力电缆选择一、电力电缆选择5 5允许电压降校验允许电压降校验 对供电距离较远的电缆线路应校验其电压损失对供电距离较远的电缆线路应校验其电压损失: : %5100)sincos(3%maxnxrliuuu un n、coscos分别为线路额定电压（线电压）和功率因数；分别为线路额定电压（线电压）和功率因数； l l电缆线路长度（电缆线路长度（kmkm）；）； r r = = / /s s、x x 单位长度电缆的电阻和电抗（单位长度电缆的电阻和电抗（/km/km）。）。 610kv610kv三芯电

10、缆电抗约为三芯电缆电抗约为0.08/km0.08/km，35kv35kv三芯电缆约为三芯电缆约为0.12/km0.12/km。 一、电力电缆选择一、电力电缆选择【例【例6-26-2】某变电所】某变电所10kv10kv电压母线用双回电缆线路向一重要电压母线用双回电缆线路向一重要用户供电，用户最大负荷用户供电，用户最大负荷5400kw5400kw，功率因数，功率因数coscos=0.9=0.9，最，最大负荷利用小时数为大负荷利用小时数为5200h/5200h/年，当一回电缆线路故障时，要年，当一回电缆线路故障时，要求另一回仍能供给求另一回仍能供给80%80%的最大负荷。线路直埋地下，长度为的最大负

11、荷。线路直埋地下，长度为1200m1200m，电缆净距为，电缆净距为200mm200mm，土壤温度，土壤温度1010，热阻系数，热阻系数80cm/w80cm/w，短路电流，短路电流i i”=8.7ka”=8.7ka，i i1 1=7.2ka=7.2ka，i i2 2=6.6ka=6.6ka，短路切除时间为短路切除时间为2s2s，试选择该电缆。，试选择该电缆。 解解 正常情况下每回路的最大持续工作电流为：正常情况下每回路的最大持续工作电流为： a86.181a9 . 01032540005. 1maxi一、电力电缆选择一、电力电缆选择根据最大负荷利用小时数查图根据最大负荷利用小时数查图6-17

12、6-17 曲线曲线1 1，得，得 j j=0.72 =0.72 2maxmm6 .25272. 086.181jis 直埋敷设一般选用钢带铠装电缆，每回路选用两根三芯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，每根油浸纸绝缘铝心铝包铠装防腐电缆，每根s=120 mms=120 mm2 2，热阻系，热阻系数数80cm/w80cm/w时的允许载流量为时的允许载流量为i ialal=215a=215a，最高允许温度为，最高允许温度为6060，额定环境温度为，额定环境温度为2525。 长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即长期发热按一回电缆线路故障时转移

13、过来的负荷校验，即 a291a8 .09 .0103540005.1maxia475a221592. 012 . 1al43tc10alikkki满足长期发热要求。满足长期发热要求。 一、电力电缆选择一、电力电缆选择短路热效应短路热效应 siiitqq22222t22/t2kpk(ka)3 .106)6 . 62 . 7107 . 8(122)10(12kk短路前电缆的工作温度短路前电缆的工作温度 c77.28475291)1060(10)(222al2maxalwii热稳定系数热稳定系数c为：为：65.10010)2077.28(00403. 01)20200(00403. 01ln0040

14、3. 0101 . 359. 02 . 410)20(1)20(1ln2 . 41262wh20skqc)mm/(4j26kminmm12024 .10265.100103 .1061qcs满足热稳定要求。满足热稳定要求。 电压损失校验电压损失校验 %5%82. 0100)436. 008. 09 . 012010000315. 0(2 . 12291100003100)sincos(3%maxnxrliuu根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。 一、电力电缆选择一、电力电缆选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二二、 支柱绝

15、缘子与穿墙套管的选择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。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。 (一一) 支柱绝缘子的选择支柱绝缘子的选择 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。流，没有发热问题。 1 1种类和型式选择种类和型式选择 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。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（胶装方式：铁底座和铁帽胶

16、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（型），胶装入瓷件孔内的称为内胶装（zn型）。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（或联合胶装绝缘子（zl型，铁底座外胶装，铁帽内胶装）。型，铁底座外胶装，铁帽内胶装）。 屋外型支柱绝缘子采用棒式绝缘子。屋外型支柱绝缘子采用棒式绝缘子。 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择外胶装支柱绝缘子外胶装支柱绝缘子内胶装

17、支柱绝缘子内胶装支柱绝缘子610kv610kv棒式绝缘子棒式绝缘子 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择高压高压110220kv110220kv户外棒式绝缘子户外棒式绝缘子 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择2 2额定电压选择：额定电压选择： u un n u unsns 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。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 3动稳定校验动稳定校验 当三相导体水平布置时，如图当三相导体水平布置时，如图6-226-22所示，支柱绝缘子所受电动所示，支柱绝缘子所受电动力应为两侧相邻跨导体受

18、力总和的一半，力应为两侧相邻跨导体受力总和的一半， 即：即：72sh2121max10273. 12iallfff式中式中 l l1 1、l l2 2与绝缘子相邻的跨距（与绝缘子相邻的跨距（m m）。）。 图图6-226-22二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、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由于制造厂家给出的是绝缘子顶部的抗弯破坏负荷f fdede，因，因此必须将此必须将f fmaxmax换算为绝缘子顶部所受的电动力换算为绝缘子顶部所受的电动力f fc c（单位为（单位为n n）（如图（如图6-236-23所示），根据力矩平衡关系得：所示），根据力矩平衡

19、关系得： hhff1maxc式中式中 h h绝缘子高度（绝缘子高度（mmmm）；）； h h1 1 绝缘子底部到导体水平中心线的高度（绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mmmm），），21hbhhh h为导体放置高度；为导体放置高度；b b为导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导为导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体为体为18 mm18 mm，平放矩形导体及槽形导体为，平放矩形导体及槽形导体为12 mm12 mm。 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择式中式中 f fdede抗弯破坏负荷（抗弯破坏负荷（n n），），0.60.6为安全系数。为安全系数。 图图6-236-23

20、动稳定校验条件为：动稳定校验条件为： f fc c0.60.6f fdede 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择(二二)穿墙套管的选择穿墙套管的选择 1种类和型式选择种类和型式选择 根据装设地点：可选屋内型和屋外型。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。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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择2 2额定电压选择：额定电压选择： u un n u unsns 当有

21、冰雪时，应选用高一级电压的产品。当有冰雪时，应选用高一级电压的产品。 3. 3. 额定电流选择额定电流选择 带导体的穿墙套管，其额定电流：带导体的穿墙套管，其额定电流： i in n i imaxmax 母线型穿墙套管本身不带导体，没有额定电流选择问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。题，但应校核窗口允许穿过的母线尺寸。 4 4热稳定校验：热稳定校验： tiqt2kq qk k为短路电流热效应为短路电流热效应(ka)(ka)2 2ss； i it t制造厂家给出的制造厂家给出的t t秒内允许通过的热稳定电流（秒内允许通过的热稳定电流（kaka）。）

22、。 母线型穿墙套管无热稳定校验。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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择5 5动稳定校验动稳定校验 穿墙套管端部所受电动力穿墙套管端部所受电动力f fmaxmax（单位为（单位为n n）为：）为： 72sh2121max10273. 12iallfff式中式中 l l1 1套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离（m m），如图），如图6-66-6所示；所示； l l2 2套管本身长度套管本身长度l lcaca（m m）。）。 动稳定校验条件为：动稳定校验条件为： f fmaxmax0.60.6f fdede 式中式中 f fdede抗弯破坏负荷（抗弯破坏负荷（n n），），0.60.6为安全系数。为安全系数。 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择【例例6-3】 选择例选择例6-1中变压器低压侧引出线中的