配电线路运行与检修(第三章 电力电缆基础)

1、配电线路运行维护与检修南方电网公司 姚启伦1 电力电缆是一种地下敷设的送电线路2电缆线路优点不占用地上空间供电可靠性高电击可能性小分布电容较大维护工作量少3电缆线路区别于架空线路的缺点投资费用大引出分支线路比较困难故障测寻比较困难电缆头制作工艺要求高4第三章 电力电缆基础目的和要求：1、了解电缆的用途和基本结构，熟悉电缆的型号及载流量：2、了解和熟悉电力电缆的普通知识，了解电缆故障产生的原因及电缆故障的分类。5第一节 电力电缆基本结构一、电力电缆的结构电力电缆的基本结构（如图3-1所示）：由导体、绝缘层、护层（包括护套和外护层）3部分组成。电缆采用钢或铝做导体；绝缘体包在外面起绝缘作用，可分为

2、纸绝缘、橡皮绝缘和塑料绝缘3种；扩套起保护绝缘层的作用，可分为铅包、铝包、铜包、不绣钢包和综合护套；护外层一般起承受机械外力及拉力作用，以免电缆受损，主要有钢带和钢丝两种。 绝缘层导体护层图3-1 电力电缆基本结构6 1、不滴漏油浸纸带绝缘型电缆 （1）绝缘纸 厚度。相绝缘带的宽度一般为1430mm电缆纸度，其厚度在之间，统包绝缘带的厚度为。水分：（81/2) （未经处理时）。包绕方式有衔接式、搭叠式、间隙式3种。 （2）半导体纸 在电缆纸的纸浆中掺入直径为20 30nm的胶体炭黒粒子制成的纸。 因为绝缘层和内护层使用的材料不同，油浸纸中的测温发生变化时，其膨胀系数是铅的7 8倍，这样就会在绝

3、缘和铅包之间形成永久空气隙，空气隙的绝缘性能差，在高电场中会产生游离，从而使绝缘逐步损坏。 半导体电纸使空气隙位于半导电纸与铅包之间。因为半导电纸是导电的，因此半导电纸与铅包之间同电位，这样空气隙不再承受电压，防止了气体游离从而保护了绝缘层，使电缆的寿命延长(如图3-1(a)所示)。 （3）适用范围 由于三芯电缆的电场在同一个屏蔽内，电场的叠加使电缆内部的电场分布不均匀，故而电缆绝缘性能便不能充分利用，因此这种电缆只能用在10kV及以下电压等级。 图3-1（a）不滴漏油浸纸带绝缘型电缆72、不滴漏油浸纸绝缘分相型电缆 由图3-1(b)中可以看出，其结构与前述不滴漏油纸带绝缘型电缆有以下3个区别

4、： （1）每相线芯上包绕1层半导体纸（即线芯屏蔽），使绞合线芯的表面曲率变大，电场分布更均匀；同时，使绞合线芯与与油纸绝缘层之间的气隙不可避免的处于半导电纸的线芯之间，这样气隙就处于等电场中，不易发生游离。 （2）每相缆芯的绝缘层外应包1层半导体纸作为绝缘屏蔽，然后挤上金属内护套，从而使每相电缆绝缘内部的电场分布均匀，绝缘层表面不产生电场应力，这样绝缘材料得到充分利用。 （3）填料在分相型电缆中仅起填空作用， 故无绝缘要求，因此任何柔软的无腐蚀性的材料都可作为填料，一般采用麻绳作为填料。填料在结构上使电缆内部电场分布均匀和气隙减少，因此绝缘性能比前述不滴漏油纸带绝缘型电缆结构好，故适用于20

5、35kV电压等级，有的还可使用在66kV电压等级上。 图3-1（b)不滴漏油浸纸绝缘分相型电缆83、自容式充油电力电缆 （1）自容式充油电力电缆结构、与普通的油浸纸绝缘电缆相比有以下特点： 1）线芯中心由螺丝管支撑形成中心油道，油道和端部的供油装置（压力箱）连接，消除了因内部温度变化而产生的气隙，因此其允许工作强度提高了。 2）为了使电缆内部的油在油道中通畅及提高浸渍补充速度，应使用低黏度的油。为了提高电缆的绝缘水平，采用绝缘度高；介质损耗低、纯净和经真空处理的低黏度的绝缘油，如十二烷基苯合成油等。 3）充油电缆在高于大气压的油压条件下工作，因而使电缆内部的气隙大大减少，油压越高则电缆内部的气

6、隙越少，绝缘所适用的电压等级越高。 由于电缆内部始终有压力存在，为了加强内护层的机械强度，在外护层中多加了一层加强层的结构，这是一层比内护层机械强度高很多的材料，一般用铜带或不綉钢带包绕在内护层外，从而使内护层的机械强度增强。 现有的充油电力电缆油压一般分下列3种：a.低油压：；中油压：；高油压：1。 图3-1(c)自容式充油电力电缆9 （2）要求。 1）电缆内部的绝缘油需经抽真空处理。 2）包绕绝缘的厚度应采用分阶绝缘方式，即根据处于不同的电场强度其厚度作相应变化，这样可以充分利用绝缘层的绝缘水平，降低绝缘厚度。 3）电缆内部不允许失压，（电缆线路要求在任何时刻、任何一点的油压大于0.02M

7、pa)。 4）外护层在出厂时应经10kV直流耐压不击穿合格试验（投运后其绝缘电阻应大于1M/km。 （3）适用电压范围 由于其制造、运输、安装和接头工艺复杂和昂贵，因此可用于超高压、大容量的输电线路。一般单芯充油电力电缆的电压等级在110500kV之间。104、橡塑电缆 （1）基本结构：橡皮电缆的绝缘层是采用如橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯等绝缘强度高的可塑性材料，在一定的温度和压力下用挤注的方式制成的。它的半导电层和绝缘层一样，是一种半导电橡塑材料基本上是与绝缘层同时挤出成型的。因此该种电缆无论多长，其每相的绝缘层必是一个整体，故又称为整体绝缘层电缆。 在6kV及以下电压等级的橡塑电缆中

8、，只有在绝缘层表面有半导电层，而在10kV及以上电压等级电缆中，在线芯表面和绝缘层外表都有半导电层。橡塑电缆的施工和安装比较方便，故目前这种电缆的发展快速，在35kV及以下电缆中有取代油浸纸电缆的趋势。 （2）绝缘材料要求：绝缘层应无杂质和气泡，表面光滑。线芯导体周围的绝缘层的厚度应均匀一致。绝缘厚度平均值不应小于规定的标称值，绝缘最薄点的厚度不应小于规定标称值的90，即。 （3）适用范围：由于橡塑电缆的绝缘层具有可塑性和整体性，因此，在施工弯曲时，只要绝缘层不方式断裂和损坏，就不会影响绝缘水平。这种电缆的弯曲半径比上述纸绝缘电缆小，同时敷设的高度差不受限制。这类电缆可适用与高度差，弯曲半径比

9、较小的场合。11二、电力电缆的分类 常用电力电缆的分类方法如下： （1）按电压等级分类。电压等级分2个数值，用斜杠分开，斜杠前数字是相电压值，斜杠后数字是线电压值，中压配电网常用电缆的电压等级有、66、7/15等。 （2）按导体材料分类。分为铜芯电缆和铝芯电缆2种。 （3）按导体标称截面积分类。我国电力电缆的标称截面符号系列为、4、6、10、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400等。 （4）按导体芯数分类。电力电缆导体芯数有单芯、二芯、三芯、四芯和五芯 五种。四芯和五芯电缆的零线和保护线可与相线的截面积或者不同，中压电缆多为单芯或三芯。 （5）按绝缘材料分

10、类。分为油纸绝缘电缆和塑料挤包绝缘电缆。 油浸纸绝缘电缆是以纸绝缘为主的绝缘体，用绝缘浸渍充分浸渍制成。塑料挤包绝缘电力电缆包括聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆、聚乙烯绝缘电力电缆、橡胶绝缘电力电缆、阻燃电力电缆、耐火电力电缆等。12第二节 电力电缆型号 一、电力电缆的型号表示方法（1）用汉语拼音字母的大写分别表示绝缘种类、导体材料、内护层材料和结构特点，常用电力电缆型号及其含义见表3-1。（2）用数字表示外护城构成，无数字表示无外护层。（3）电缆型号按电缆结构的排列一般依下列次序，绝缘材料、导体材料、内护层、外护层。（4）电缆产品型号、额定电压和规格表示。其方法是在型号后面再加上

11、说明额定电压、芯数和标称截面积的阿拉伯数字。 型号举例： v v-10-350，表示铜芯、聚氯乙烯绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙烯护套，额定电压10kV、三芯、标称截面积为50mm2的电力电缆。YJV32-1-3150表示铜芯、交联聚氯乙烯绝缘、细钢丝铠装聚氯乙烯护套、额定电压1kV、三芯、标称截面积为150mm2电力电缆。13 表3-1 常用电力电缆型号及其含义注 阻燃电缆在代号前加ZR；耐火电缆在代号前加NH。 二、常用电力电缆及其应用 常见电力电缆及适用范围见表3-214 表3-2 常见电力电缆及适用范围15第三节 电力电缆的线路敷设 电缆的敷设方式应根据电压等级、最终数量、施工条件及初期投资

12、等因数确定，主要的敷设方式有直埋敷设、排管敷设、电缆沟敷设、隧道敷设、桥架敷设、电缆竖井敷设、架空敷设、海底敷设等。16 1、直埋敷设 (见图3-2)将电缆直接埋设地下深以下的一种敷设方式，是最经济最简便的敷设方式，适用于电缆线路不太密集和交通不太频繁的城市地下走廊，如市区人行道、公园绿地及公共建筑间的边缘地带。它的优点是施工时间短，散热条件好、载流量较大；缺点是容易受到机械外力损坏，更换电缆困难，容易受到周围土壤化学或电化学腐蚀。直埋敷设的电缆一般应选用铠装电缆，敷设的路径应竖立电缆位置的标志。 图3-2 直埋敷设172、排管敷设（图3-3）将电缆敷设在预先埋设于地下的管子中的一种安装方式。

13、通常用于交通频繁、城市地下走廊较为拥挤的地段。排管每达到一定长度应设置一座人井，两座人井间的距离决定于敷设电缆的允许牵引和地形。排管敷设的优点是土建工程一次完成，其 在同途径陆续敷设电缆时不必重复“开挖”道路，检修或更换电缆迅速方便，此外不易受到外力机械损坏。缺点是土建工程投资较大、工期较长，而且如果排管中的电缆损坏，需要更换相邻人井间的整根电缆。 图3-3 排管敷设183、电缆沟敷设（见图3-4）将电缆敷设在预先砌好的电缆沟中的一种电缆安装方式。适用于不能直接埋入地下且无机动车负载的通道，如人行道、工厂内场地等。电缆沟敷设的优点类似于电缆排管敷设，而且需要的人井少，减少了投资；缺点是盖板承压

14、强度较差，电缆沟容易积水，电缆的载流量比直埋的低。 图3-4 电缆沟敷设194、隧道敷设（见图3-5） 将电缆敷设在地下隧道内的一种电缆安装方式。用于电缆线路较多和电缆线路路径不易开挖的场所（如过江隧道、机场跑道隧道）。隧道的高度、宽度除了满足容纳需要敷设电缆的数量外，还需要满足施工事必要的场地要求，通常还有照明、排水、通风、防火措施及设备。电缆隧道敷设具有方便施工、巡视、检修和更换电缆容易等较多优点；其缺点是投资大，隧道施工期长且防火要求严格。图3-5 隧道敷设205.桥架敷设（见图3-7） 将电缆敷设在建筑物内预先装设的电缆桥架的一种电缆安装方式。主要用在户内变电站、开关站、配电所。电缆桥

15、架一般比电缆隧道有更大空间，因此其电缆支架可以不依附墙壁，并可按需要位置设立多层桥架，桥架四周及桥架之间备有通道，便于施工和运行维护。图3-7 桥架敷设216、电缆竖井敷设（见图3-9） 将电缆敷设在预先建设的竖井中的一种敷设方式，主要用于高层建筑或电力隧道出口竖井。图3-9 电缆竖井敷设227、架空敷设（图3-10）将电缆敷设在悬挂的架空钢索上的一种敷设方式。主要用在电缆根数少、地下敷设有困难的场合，或适用于短期使用的临时设备。室外架空敷设的电缆应尽量避免太阳直接照射，必要时加遮阳罩。 图3-10 架空敷设238、海底电缆敷设（见图3-11）将电缆敷设在水中的一种敷设方式。主要用在电缆线路跨

16、越内河、大江、海峡等场所。海底电缆敷设不仅要满足设计要求，还要根据具体工程选用最佳的敷设方法及相应的装备。 图3-11 海底电缆敷设图3-11 海底电缆敷设24 9、电缆的敷设要求 （1）敷设顺序：先电力电缆，再控制电缆；先集中电缆，再较分散电缆；先较长电缆，再较短电缆。 （2）排列布局：电力电缆和控制电缆应分开排列，同一侧的支架上应尽量将控制电缆放在电力电缆下面，对于高压充油电缆不宜放置过高。 （3）一般工艺要求：横看成线、纵看成片，引出方向、弯度、余度相互间距、挂牌位置一致，避免交叉压叠，做到整齐美观。25第四节 电力电缆载流量电缆导体中所通过的电流称为电缆的载流量。电缆连续允许载流量是指

17、电缆的负荷为连续恒定电流（假定负荷率为100）时的最大允许值。 在实际运用中的载流量有三类：一是长期工作条件下的允许载流量；二是短时间允许通过的电流；三是短路时允许通过的电流。计算电缆连续载流量的假设条件是电缆处于热稳定状态，即电缆加上负荷后，导体温度逐渐逐渐上升到一个稳定值，这时电缆的发热和散热达到平衡。26在热定状态下，电缆中的热流形（包括导体损耗、介质损耗和护层损耗）和各办法热阻，决定了导体和周围媒质之间形成的热流场。电缆等值热路图如图3-11所示。(b)(a) 图3-11 电缆等值热路图（a)单芯电缆等值热路图（b)双芯电缆等值热路图27 电缆导体的长期允许工作温度，不应超过表3-3中

18、所列的数值（若与制造厂规定的有出入时，应以制造长规定为准。 表3-3 正常运行时电缆的允许温度 28 电缆正常运行时的长期允许载流量，应根据电缆导体的工作温度，电缆各部分的损耗和热阻、敷设方式、并列条数、环境温度以及散热条件等加以计算确定。电缆原则上不允许过负荷，即使在处理事故时出现的过负荷，也应迅速恢复正常电流。 各种材料的热阻系数见表3-4 表3-4 各种材料的热阻系数29第五节 电缆经济截面的选用方法和巡视维护 一、电缆线路的截面选用 （1）经济最佳化的观点：初始成本与电能损耗成本之和为最低。电缆导体截面的选择，应当考虑电缆的全寿命周期成本（Total Life Cost,LCC),即不

19、仅要考虑电缆线路的初始成本，而且要同时考虑电缆的经济寿命期间的电能损耗成本，应符合使两项成本只和为最低的原则。 根据电缆绝缘和载流量确定的截面，实际上是最小允许导体截面。这一截面仅能减少初始投资，而没有考虑电缆在经济寿命期间的导体损耗费用。如果增大导体截面，线路损耗减少，而初始投资增加。但加大导体截面所增加的这部分初始投资，可以从长期运行期间降低的电缆损耗中得到补偿，从而降低供电总成本，提高电力部门的经济效益。 （2）采用导体经济截面，运行温度比绝缘允许温度低得多，这样可延长电缆线路的使用寿命，提高电缆供电的安全性。30 （3）IEC 287-3-21995电力电缆尺寸的经济最佳化指出，通常电

20、缆运行温度与环境温度之差等于电缆允许最高温度与环境温度之差的1/3。如交联聚乙烯电缆允许最高温度为95，设环境温度为24 ，则运行温度应是1/3（90-24）+24=46 。满足此运行温度的电缆截面，即符合经济最佳化原则。根据计算，一般导体经济截面应比最高允许温度所确定的温度放大两个档次，如若按最高允许温度所确定的截面积是120mm2,导体经济截面积取85mm2。31二、电缆线路的巡视与维护 1、电缆线路的巡视检查 为提高电缆线路的安全可靠性，运行人员对管辖范围内的电缆线路按照现场运行规程的规定进行的经常性巡视检查。电缆线路的巡视检查由专人负责，并根据具体情况制定巡视检查的项目和周期。穿越河道

21、、铁路的电缆线路，以及安装在杆塔上、桥梁上和水底的电缆，都容易受到外力损伤，对其巡视检查周期相应缩短。 巡视检查的内容如下 （1）对敷设在地下的电缆，应查看路面是否正常，路径附近有无挖掘，查看路线标桩是否完整无缺等。电缆线路上不应堆放瓦砾、矿渣、建筑材料、笨重物件及酸碱性排泄物等。 （2）对于排管敷设的电缆，备用排管应该用专用工具疏通，检查其有无断裂现象。人井内电缆铅包在排管口及挂钩处不应有磨损现象，需检查铅封是否有失落。对于通过桥梁的电缆，应检查桥墩两端是否拖拉过紧，保护管或保护槽有无脱开或锈蚀现象。32（3）对于电缆沟、隧道内敷设的电缆，要检查电缆位置是否正常，接头有无变形，支架是否牢固或

22、锈蚀或电缆支架上滑落等现象，电缆沟盖板是否完整，有无积水。隧道内的电缆、照明、排水等设施是否完整。特别要注意防火设施是否完善。（4）充油电缆不论投入运行与否，都要检查油位是否正常，并注意与构件绝缘部分有无放电现象。（5）户外与架空线相连的电缆终端头引出线的接点有无发热现象，靠近地面一段电缆是否被车辆碰撞等。（6）对于施工中挖出的电缆本体和电缆接头，运行人员要设法加以保护，并在其附近设警告标志，提醒 施工人员注意和防止外人误伤电缆。 （7）巡视检查中发现的缺陷，运行人员要立即向主管部门报告， 以变采取对策，及时处理并做好记录。33 2、电缆线路的维护检查 电缆线路运行维护着重要做好负荷监视、电缆

23、金属套腐蚀监视和绝缘监督3个方面工作，保持电缆设备始终在良好的状态和防止电缆事故突发。主要项目包括：建立电缆线路技术资料，进行电缆线路巡视检查、电缆预防性试验，防止电缆外力破坏、分析电缆故障原因、电缆故障测寻和电缆修理等。电缆线路运行维护按电缆网络的事故率和事故原因，根据不同地理环境进行，还需要增加特殊内容，如诱杀白蚁、人井水样分析、树枝切片检查和带电测量并监视绝缘等。 （1）负荷监视。 一般电缆线路根据电缆导体的截面积，绝缘种类等规定了电流最大值，利用各种仪器测量电缆线路的负荷电流或电缆的外皮温度等，作为主要监视措施，防止电缆绝缘超过允许最高温度而缩短电缆寿命34 （2）温度监视。 测量电缆

24、的温度，应在夏季或电缆最大负荷时进行。测量直埋电缆温度时，应测量同地段无其它热源的土壤温度。电缆同地下热力管交叉或接近敷设时，电缆周围的土壤温度，在任何情况下不应超过本地段其他地方同样深度的土壤温度10以上。检查电缆的温度，应检查电缆排列最密处或散热最差处或被外面热源影响处。 （ 3）腐蚀监视 以专用表测量临近电缆线路的周围土壤，如果属于阳极区，则应采取相应措施，以防止电缆金属套的电解腐蚀。电缆线路周围湿润的土壤或以生活垃圾颠覆的土壤，电缆金属套常发生化学腐蚀和微生物敷设，根据测得阳极区的电压值，选择合适的阳极保护措施或排流装置。 （4）绝缘监督 对每条电缆线路按其重要性，编制预防性试验计划，及时发现电缆线路中的薄弱环节，消除可能发生电缆事故的缺陷。金属套对地有要求的电缆线路，一般在预防性试验后还需对外护层分别另作直流电压试验，以及时发现和消除外护层的缺陷。35 3、电缆线路外力破坏的防护 电缆线路遭外力 损坏的原因有机械挖掘、 人力挖伤、接地打桩、塌方或地沉，埋设过浅压伤、车辆碰伤（对杆上电缆）、临近水管爆炸、煤气管漏气后