論文 電力電纜

1、電力電纜材料及應(yīng)用張洋（長(zhǎng)春工程學(xué)院 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130012）摘要：電力電纜是用于傳輸和分配電能，是在電力系統(tǒng)的主干線路中用以傳輸和分配大功率電能的電纜產(chǎn)品。它能承受一定的電壓，在膠合的金屬導(dǎo)線上進(jìn)行屏蔽，用絕緣帶材纏繞或絕緣擠包后，再用防護(hù)材料進(jìn)行屏蔽、密封處理而制成。常用于城市地下電網(wǎng)、的引出線路、工礦企業(yè)的內(nèi)部供電等。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)；線路故障；連接設(shè)備1 電力電纜概況能安全、長(zhǎng)期可靠傳輸大容量電能的絕緣電纜稱為“電力電纜”。電力電纜的使用隨電的產(chǎn)生就出現(xiàn)了。1879年，美國(guó)發(fā)明家愛迪生在銅棒上包繞黃麻并將其穿入鐵管內(nèi)，然后填充瀝青混合物制成電纜，并將此電纜敷設(shè)于紐約，

2、開創(chuàng)了地下輸電。次年，英國(guó)人卡倫德發(fā)明瀝青浸漬紙絕緣電力電纜。1911年，德國(guó)敷設(shè)成60千伏高壓電纜，開始了高壓電纜的發(fā)展。1952年，瑞典在北部發(fā)電廠敷設(shè)了380千伏超高壓電纜,實(shí)現(xiàn)了超高壓電纜的應(yīng)用。到80年代已制成1100千伏、1200千伏的特高壓電力電纜。 從電力電纜的發(fā)展歷史可見，電力電纜產(chǎn)品每一次升級(jí)換代，都與電力電纜使用的材料密切相關(guān)。由于要是用于不同的需要，電力電纜自然應(yīng)具有各種廣泛、優(yōu)異而穩(wěn)定的使用性能。而電力電纜的使用壽命和性能取決于電力電纜結(jié)構(gòu)的合理性和先進(jìn)性，材料使用的合理性，以及工藝先進(jìn)完整性。2 電力電纜技術(shù)特性2.1 能長(zhǎng)期承受較高乃至極高的工作電壓，應(yīng)具有非常優(yōu)

3、良的電絕緣性能 。2.2 能傳輸很大的電流，因此會(huì)采用截面積為幾百乃至幾千平方毫米的導(dǎo)電電纜。2.3 電力電纜采用多種組合的保護(hù)層結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)各種敷設(shè)方式和使用環(huán)境（地下、水中、溝管、隧道、豎井等）。電力電纜所依托的高壓絕緣技術(shù)、大電流傳輸技術(shù)以及結(jié)構(gòu)配合、護(hù)層結(jié)構(gòu)等均代表了電工學(xué)科中這幾方面的學(xué)術(shù)水平。3 電力電纜分類3.1 按額定電壓等級(jí)劃分：電力電纜的額定電壓等級(jí)按照我國(guó)輸配電壓等級(jí)，依次劃分為500kv、330kv、220kv、110kv、35kv、10kv、1kv、750v、380v等級(jí)，并劃分35kv及以下電壓等級(jí)旳電力電纜為中低壓電力電纜，110、220kv的電力電纜為高電壓電力

4、電纜，330、500、750kv的電力電纜為超高壓電力電纜。3.2 按電流劃分：交流電纜和直流電纜。3.3 按絕緣材料劃分：（1）油浸紙絕緣電力電纜：以油浸紙作絕緣的電力電纜。優(yōu)點(diǎn)：它安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低。缺點(diǎn)：敷設(shè)受落差限制。（2）塑料絕緣電力電纜：以擠壓塑料為絕緣的電力電纜。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造加工方便，重量輕，敷設(shè)安裝方便,不受敷設(shè)落差限制。缺點(diǎn):在樹枝化擊穿現(xiàn)象，這限制了它在高電壓的使用。（3）橡皮絕緣電力電纜：絕緣層為橡膠加上各種配合劑，經(jīng)過充分混煉后擠包在導(dǎo)電線芯上，經(jīng)過加溫硫化而成。優(yōu)點(diǎn)：柔軟，富有彈性，適合于移動(dòng)頻繁、敷設(shè)彎曲半徑小的場(chǎng)合。3.4 按特殊需求劃分：（1）

5、輸送大容量電能的電力電纜：管道充氣電力電纜、低溫有阻電力電纜、超導(dǎo)電力電纜。（2）阻燃電力電纜：一般阻燃電力電纜（ZR）和高阻燃電力電纜（GZR）。GZR其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為，在絕緣芯和防護(hù)套之間擠填了一層無(wú)機(jī)金屬化合物，如Al(OH)3.。（3）光纖復(fù)合電力電纜：將光纖組合在電力電纜的結(jié)構(gòu)層中，使其同時(shí)具有電力傳輸和光纖通信功能。光纖復(fù)合電力電纜集兩方面功能于一體，因而降低了工程建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)總費(fèi)用，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。4 電力電纜的基本結(jié)構(gòu)電力電纜的基本結(jié)構(gòu)由線芯（導(dǎo)體）、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分組成。4.1 線芯：電力電纜的導(dǎo)電部分，用來(lái)輸送電能，是電力電纜的主要部分。4.2 絕緣層

6、：將線芯與大地以及不同相的線芯間在電氣上彼此隔離，保證電能輸送，是 電力電纜結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分。4.3 蔽層：15KV及以上的電力電纜一般都有導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層。4.4 保護(hù)層：保護(hù)電力電纜免受外界雜質(zhì)和水分的侵入，及防止外力直接損壞電力電纜。5 電力電纜故障發(fā)生的原因及其特征5.1機(jī)械損傷：直接受外力損壞、施工損傷、自然損傷。5.2 絕緣受潮：表現(xiàn)為絕緣電阻降低，泄漏電流增大。5.3 絕緣老化:電纜絕緣長(zhǎng)期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其絕緣強(qiáng)度降低或介質(zhì)損耗增大而最終引起絕緣崩潰。5.4過熱：產(chǎn)生主要為：電纜長(zhǎng)期過負(fù)荷工作；火災(zāi)或鄰近電纜故障的燒傷；靠近其他

7、火源，長(zhǎng)期接受熱輻射。5.5產(chǎn)品質(zhì)量缺陷：歸納主要為以下：電纜本體質(zhì)量缺陷；電纜附件質(zhì)量缺陷；三頭制作質(zhì)量缺陷。5.6設(shè)計(jì)不良：主要弊端為：防水密封不嚴(yán)密；選用材料不妥當(dāng)；工藝程序不合理；機(jī)械強(qiáng)度不充足。6 電力電纜的三頭電力電纜的兩端與其他電氣設(shè)備連接時(shí)，需要有一個(gè)能滿足一定絕緣與密封要求的連接裝置，該裝置叫做電纜終端頭。電纜終端頭按使用場(chǎng)合的不同，又可分為戶內(nèi)頭和戶外頭。將若干條電纜連接起來(lái)構(gòu)成更長(zhǎng)電纜線路的裝置叫做中間頭。將上述電纜戶內(nèi)頭、戶外頭和中間頭總稱為電纜三頭。6.1電纜三頭基本要求:導(dǎo)體連接好；絕緣可靠；密封良好；足夠的機(jī)械強(qiáng)度。6.2電力電纜劃分：（1）按制作安裝材料：熱縮式

8、（最常用的一種）、干包式、環(huán)氧樹脂澆注式及冷縮式；（2）按線芯材料可分：銅芯電力電纜接頭、；鋁芯電力電纜接頭；（3）按接頭材質(zhì)可分：塑料電纜頭、金屬電纜頭。6.3電纜頭的作用使線路通暢，使電纜保持密封，并保證電纜接頭處的結(jié)緣，使其安全可靠地運(yùn)行。6.4主要問題：接頭發(fā)熱的原因：安裝工人在敷設(shè)電線時(shí)，往往不注意安裝質(zhì)量；如在應(yīng)該用絕緣管處不裝套管；應(yīng)該用線盒的地方木有安裝接線盒。電線接頭發(fā)熱不但會(huì)造成大量的電能損失，而且會(huì)嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常工作，輕則線路中工作電流增大，電氣設(shè)備壽命縮短，重則突然中斷，造成損失，甚至釀成火災(zāi)和觸電事故等。7 電力電纜連接設(shè)備7.1 電力電纜分支箱的作用、結(jié)構(gòu)及

9、特點(diǎn)：（1）作用：完成配電系統(tǒng)中電纜線路的匯聚和分接，但一般不配置開關(guān)，不具備控制測(cè)量等二次輔助配置的專用電氣連接設(shè)備。（2）結(jié)構(gòu)：分支箱內(nèi)沒有開關(guān)設(shè)備，一般由三只母線橋、母線橋金屬支架、金屬或復(fù)合材料外殼（防護(hù)罩）、帶電顯示裝置和接地裝置組成。分支箱要依據(jù)規(guī)劃和設(shè)計(jì)標(biāo)注的回路構(gòu)成及參數(shù)，配置相應(yīng)數(shù)量和型式的電纜終端，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的相關(guān)要求配置接地和短路故障指示器，如有特殊需要可配置接地和短路故障記錄裝置。（3）特點(diǎn)：進(jìn)線與出線通過母線橋匯接，電位相同，適用于主干電纜線路與分支電纜線路的匯接或負(fù)載電纜線路與電源線路的匯接，也適用于處于特殊地質(zhì)水文條件區(qū)域的電纜線路中繼接頭的替代。7.2 電力

10、電纜環(huán)網(wǎng)單元的作用、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：（1）作用：電力電纜環(huán)網(wǎng)單元也稱環(huán)網(wǎng)柜或開閉器，用于中壓電力電纜分段。聯(lián)絡(luò)及分接負(fù)荷。電力電纜環(huán)網(wǎng)單元按適用場(chǎng)所可分為戶內(nèi)和戶外兩大類，按結(jié)構(gòu)可分為整體式和間隔式。（2）結(jié)構(gòu)：電力電纜環(huán)網(wǎng)單元一般由母線、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、斷路器、熔斷器、接地開關(guān)、進(jìn)出線套管、絕緣氣室、金屬防護(hù)罩、帶電顯示裝置（帶二次喝相孔）、接地裝置、底座等部分組合而成。（3）特點(diǎn)：由于采用具有各種功能的元器件進(jìn)行組合，電力電纜環(huán)網(wǎng)單元在電纜網(wǎng)絡(luò)中能實(shí)現(xiàn)許多預(yù)先設(shè)置的功能?？蓪?shí)現(xiàn)電纜網(wǎng)絡(luò)中分合負(fù)荷電流、開斷短路電流，接入和切除架空線路、電力電纜線路和空載變壓器，對(duì)供電可靠性有特殊要求的負(fù)荷有多回路供電，自動(dòng)切除和投入故障線路段和備用線路，自動(dòng)切除發(fā)生付賬的用戶設(shè)備等控制和保護(hù)功能，是電纜網(wǎng)絡(luò)中的