电缆、绝缘子和套管的选择.ppt

1、第六章 导体和电气设备的原理与选择,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

2、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，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

3、敷设和穿管敷设时的修正系数； K2为空气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

4、流热效应(A2s)。,热稳定系数C 用下式计算：,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

5、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

6、为1200m，电缆净距为200mm，土壤温度10，热阻系数80cm/W，短路电流I”=8.7kA，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

7、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

8、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

9、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

10、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。,可以满足动稳定要求