電力電纜講義

電力電纜基本知識一、概述

用于電力傳輸和分配的電纜稱為電力電纜。

電力電纜需滿足的要求：

(1)能承受電網(wǎng)電壓。包括工作電壓、故障過電壓和大氣、操作過電壓。

(2)能傳送需要傳輸?shù)墓β省０ㄕ：凸收锨闆r下的電流。

(3)能夠滿足安裝、敷設(shè)、使用所需要的機(jī)械強(qiáng)度和可曲度，并耐用可靠。

(4)材料來源豐富、經(jīng)濟(jì)、工藝簡單、成本低。

電力電纜和絕緣電線并沒有嚴(yán)格的界限。一般來講，電纜用于電壓較高、傳輸功率較大、可靠程度要求比較高的場合。因此，電纜的線芯截面比較大，絕緣層比較厚，電氣性能要求高，護(hù)層結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求較高。

電纜線路由電纜、電纜附件及線路構(gòu)筑物三部分組成。電纜是電纜線路的主體。電纜附件是指電纜線路中除電纜本體以外的其他部件和設(shè)備。線路構(gòu)筑物是電纜線路中用來支撐電纜和安裝電纜附件的部分。電力電纜線路

（1）不易受周圍環(huán)境和污染的影響，送電可靠性高。（2）線間絕緣距離小，占地少，無干擾電波。（3）地下敷設(shè)時，不占地面與空間，既安全可靠，又不易暴露目標(biāo)。電纜線路的主要優(yōu)點(diǎn)

城鎮(zhèn)人口稠密區(qū)，大型工廠、發(fā)電廠、交通擁擠區(qū)、電網(wǎng)交叉區(qū)等處要求占地面積小，供電安全可靠；嚴(yán)重污染區(qū)，為了提高輸送電能的可靠性；跨度大，不宜架設(shè)架空線的過江、過河線路。適合采用電纜線路供電的環(huán)境

（1）成本高，一次性投資費(fèi)用比較大；（2）電纜線路不宜變動與分支；（3）電纜故障測尋與維修較難，需要具有較高專業(yè)技術(shù)水平人員來操作。電纜線路不足之處二、電力電纜的種類

1.按電壓等級分類：

我國電纜產(chǎn)品的電壓等級有：0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500kV共19種。也可以將電纜分為：低電壓電力電纜（1kV）；中電壓電力電纜（6～35kV）；高電壓電力電纜（60～500kV）。2.按導(dǎo)電線芯截面積分類：

我國電力電纜標(biāo)稱截面積系列為：

1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000mm2，共26種。高壓充油電纜標(biāo)稱截面積系列為：

240、300、400、500、630、800、1000、1200、1600、2000mm2，共10種。3.按電線芯數(shù)分類

電力電纜線芯有單芯、二芯、三芯、四芯、五芯，共5種。單芯電纜通常用于傳送單相交流電、直流電。二芯電纜多用于傳送單相交流電或直流電。三芯電纜主要用于三相交流電網(wǎng)中，在35kV及以下的各種電纜線路中得到廣泛的應(yīng)用。

四芯和五芯電纜多用于低壓配電線路。只有電壓等級為lkV的電纜才有二芯、四芯和五芯。4.按絕緣材料分類

（1）油浸紙絕緣電力電纜

1）普通粘性浸漬紙絕緣電纜。

2）滴干絕緣電纜。

3）不滴流浸漬電纜。（2）塑料絕緣電纜（3）橡膠絕緣電纜（4）阻燃聚氯乙烯絕緣電纜

（5）耐火電力電纜5.按結(jié)構(gòu)特征分類

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統(tǒng)包型：絕緣線芯成纜后，在外面包有統(tǒng)包絕緣，并置于同一內(nèi)護(hù)套內(nèi)?！窒嘈停褐阜窒嗥帘?。10KV以上塑料絕緣電纜均為分相型。▲鋼管型：具有鋼管護(hù)套的電纜?！馄叫停喝娎|“一”字排開，外觀呈扁平狀。一般用于遠(yuǎn)距離海底電纜。▲自容型：護(hù)套內(nèi)有壓力的電纜。分為自容式充油、充氣電纜。三、電力電纜的基本組成

電纜的基本結(jié)構(gòu)由三部分組成：●導(dǎo)電線芯，用于傳輸電能；●絕緣層，保證電能沿導(dǎo)電線芯傳輸，在電氣上使導(dǎo)電線芯與外界隔離；●保護(hù)層，起保護(hù)密封作用，使絕緣層不受外界潮氣浸入，不受外界損傷，保持絕緣性能。有的電纜加有屏蔽層。多芯電纜絕緣線芯間，還需增加填芯和填料。

1.線芯（1）線芯材料

線芯的作用是傳送電流，線芯的損耗主要由導(dǎo)體截面和材料的電導(dǎo)系數(shù)來決定。為了減小電纜線芯的損耗，電纜線芯一般由導(dǎo)電性好、有一定韌性、一定強(qiáng)度的高純度銅或鋁制成。

（2）線芯結(jié)構(gòu)方式

為了增加電纜的柔軟性或可曲度，較大截面的電纜線芯由多根較小直徑的導(dǎo)線絞合而成。因為單根金屬導(dǎo)體沿半徑彎曲時，其中心線圓外部必然伸長，而其圓內(nèi)部分縮短。多根導(dǎo)體時導(dǎo)線之間可滑動，同時絞合圓線芯中心線內(nèi)外兩部分可以互相移動補(bǔ)償，彎曲時不會引起導(dǎo)線的塑性變形，使線芯的柔軟性和穩(wěn)定性大大提高。絞線愈多，彎曲愈易。線芯彎曲示意圖：

常見圓形線芯排列方式：線芯中單線根數(shù)一般可用下式表示：

K＝l+6+12+…+6n(n＝1，2，3，…)

交聯(lián)聚乙烯電纜采用多芯圓絞線。多芯圓絞線的優(yōu)點(diǎn)：（1)電場較扇形導(dǎo)體電場均勻，對電纜提高電壓等級有利；（2)增加導(dǎo)體的柔軟性或可曲度，由多根導(dǎo)線絞合的線芯柔性好，可曲度較大。

交聯(lián)聚乙烯電纜所用線芯除特殊要求外，大多采用緊壓型線芯。

線芯緊壓后的作用：（1)使外表面光滑，防止導(dǎo)絲效應(yīng)，避免引起電場集中；（2)防止擠塑半導(dǎo)電屏蔽層時半導(dǎo)電料進(jìn)入線芯；（3)可有效地防止水分順線芯進(jìn)入和擴(kuò)散，導(dǎo)體內(nèi)水分是造成電纜水樹和擊穿的根源之一，并將嚴(yán)重影響電纜的壽命，

導(dǎo)體結(jié)構(gòu)：導(dǎo)體也是電纜工作時的高壓電極，而且其表面電場強(qiáng)度最大，如果局部有毛刺則該處的電場強(qiáng)度會更大。因此，設(shè)計和生產(chǎn)中以及使用部門在制作接頭的導(dǎo)體連接時，要解決的主要技術(shù)問題之一就是力圖使導(dǎo)體表面盡量做到光滑圓整無毛刺，以改善導(dǎo)體表面電場分布。

（3）線芯幾何結(jié)構(gòu)電力電纜的線芯按其外形可分為：◆圓形線芯；◆中空圓形線芯;◆扇形線芯;◆弓形線芯等幾種。

圓形線芯：

中空圓形線芯：

扇形線芯：

弓形線芯：

2.絕緣層（１）電力電纜的絕緣層材料應(yīng)具備的主要性能：

1）高的擊穿場強(qiáng)（包括脈沖、工頻、操作波等）。

2）低的介質(zhì)損失角正切（tgδ）。

3）相當(dāng)高的絕緣電阻.

4）優(yōu)良的耐樹枝放電、耐局部放電性能。

5）具有一定的柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度。

6）絕緣性能長期穩(wěn)定。

（２）絕緣層厚度絕緣層厚度與工作電壓有關(guān)。一般來說，電壓越高，絕緣層的厚度也越厚，但并不成比例。因為從電場強(qiáng)度方面考慮，同樣電壓等級的電纜當(dāng)導(dǎo)體截面積大時，絕緣層的厚度可以薄些。對于電壓較低的電纜，為保證電纜彎曲時，絕緣層具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，絕緣層的厚度則隨導(dǎo)體截面的增大而加厚。

（３）絕緣層的材料主要有：◆油浸電纜紙；◆塑料；◆橡膠。

１）塑料絕緣材料主要有：◆聚氯乙烯絕緣；◆聚乙烯絕緣；◆交聯(lián)聚乙烯絕緣。塑料絕緣電氣性能及耐水性能良好，能抗酸、堿，防腐蝕，它還具有允許工作溫度高、機(jī)械性能好、可制造高電壓電纜等優(yōu)點(diǎn)。

交聯(lián)聚乙烯：為了利用聚乙烯良好的絕緣特性，克服其熔點(diǎn)低的缺點(diǎn)，采用高能輻照或化學(xué)的方法對聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)，使它的分子由原來的線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即由熱塑性變?yōu)闊峁绦裕瑥亩岣吡司垡蚁┑哪蜔嵝院蜔岱€(wěn)定性，這就是交聯(lián)聚乙烯。

２）橡膠絕緣

橡膠是最早用來作電線、電纜的絕緣材料。橡膠絕緣電纜的絕緣層為丁苯橡膠或人工合成橡膠(乙丙橡膠、丁基橡膠)。優(yōu)點(diǎn)是：柔軟，可撓性好，特別適用于移動性的用電和供電的裝置。缺點(diǎn)是：橡膠絕緣遇到油類時會很快損壞；在高電壓作用下，容易受電暈作用產(chǎn)生龜裂。

橡膠的特點(diǎn)：橡膠在很大的溫度范圍內(nèi)都具有極高的彈性、柔順性、易變性和復(fù)原性，以及良好的拉伸強(qiáng)度、抗撕裂性、耐疲勞，對于氣體、潮氣、水分具有較低的滲透性，較高的化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。

3.保護(hù)層

為了使電纜適應(yīng)各種使用環(huán)境的要求，在電纜絕緣層外面所施加的保護(hù)覆蓋層，叫做電纜護(hù)層。電纜護(hù)層的主要作用是保護(hù)電纜絕緣層在敷設(shè)和運(yùn)行過程中，免遭機(jī)械損傷和各種環(huán)境因素的破壞，如水、日光、生物、火災(zāi)等，以保持長期穩(wěn)定的電氣性能。電纜護(hù)層的質(zhì)量直接關(guān)系到電纜的使用壽命。

（1）電纜護(hù)層的分類：▲金屬護(hù)層（包括外護(hù)層），金屬護(hù)層既有彎曲的不透水性，可以防止水分及其他有害物質(zhì)進(jìn)入到電纜絕緣內(nèi)部，▲橡塑護(hù)層，橡塑護(hù)層有一定的透水性，主要用于以高聚材料作為絕緣的電纜?！M合護(hù)層，組合護(hù)層也有一定的透水性，但比橡塑護(hù)層要小得多，因此適合于石油、化工等侵蝕性環(huán)境中使用的電纜?！厥庾o(hù)層，為滿足某些特殊要求如耐輻射、防生物等的電纜護(hù)層，叫做特殊護(hù)層。

（2）電纜護(hù)層所用的材料：▲金屬材料，如鋁、鋼、銅等，主要用以制造密封護(hù)套、鎧裝或屏蔽?！墙饘俨牧?，如橡膠、塑料、涂料以及各種纖維制品等，其主要作用是防水和防腐蝕。

１）金屬護(hù)層金屬護(hù)層通常由金屬護(hù)套(內(nèi)護(hù)層)和外護(hù)層構(gòu)成。金屬護(hù)套常用的材料是鋁、鉛、銅和鋼。按其加工工藝的不同，可分為：▲熱壓金屬護(hù)套▲焊接金屬護(hù)套兩種。

①內(nèi)護(hù)層內(nèi)護(hù)層亦即金屬護(hù)套，金屬護(hù)套的特性由金屬材料本身的性能及其工藝所決定。常用的金屬護(hù)套有鉛護(hù)套、平鋁護(hù)套、皺紋鋁護(hù)套、銅護(hù)套等。②外護(hù)層在金屬護(hù)套外面起防蝕或機(jī)械保護(hù)作用的覆蓋層叫做外護(hù)層。外護(hù)層的結(jié)構(gòu)主要取決于電纜敷設(shè)條件對電纜外護(hù)層的要求。外護(hù)層一般由內(nèi)襯層、鎧裝層和外被層三部分組成。

Ⅰ.內(nèi)襯層位于鎧裝層和金屬護(hù)套之間的同心層稱內(nèi)村層。它起鎧裝襯墊和金屬護(hù)套防腐作用。用于內(nèi)襯層的材料有絕緣瀝青、浸潰皺紋紙帶、聚氯乙烯塑料帶，以及聚氯乙烯和聚乙烯等。

Ⅱ.鎧裝層在內(nèi)襯層和外被層之間的同心層稱為鎧裝層。它主要起抗壓或抗張的機(jī)械保護(hù)作用。用于電纜鎧裝層的材料通常是鋼帶或鍍鋅鋼絲。鋼帶鎧裝層的主要作用是抗壓，這種電纜適于地下埋設(shè)的場合使用。鋼絲鎧裝層的主要作用是抗拉，這種電纜主要用于水下或垂直敷設(shè)的場合使用。

Ⅲ.外被層在鎧裝層外面的同心層稱為外被層。它主要是對鎧裝層起防腐蝕保護(hù)作用。用于外被層偽材料有絕緣瀝青、聚氯乙烯塑料帶、浸漬黃麻、玻璃毛紗、聚氯乙烯或聚乙烯護(hù)套等。

２）橡塑護(hù)層橡塑護(hù)層的特點(diǎn)是柔軟、輕便，在移動式電纜中得到及其廣泛的應(yīng)用。因橡塑材料都有一定的透水性，所以僅能在采用具有高耐濕性的高聚物材料作為電纜絕緣時應(yīng)用。一般是橡膠絕緣的電纜用橡膠護(hù)套(也有用塑料護(hù)套的)，但塑料絕緣的電纜都用塑料護(hù)套。橡膠護(hù)套與塑料護(hù)套相比，橡膠護(hù)套的強(qiáng)度、彈性和柔韌性較高，但工藝比較復(fù)雜。塑料護(hù)套的防水性、耐藥品性較好，且資源豐富、價格便宜、加工方便，因此應(yīng)用更加廣泛。

３）組合護(hù)層

組合護(hù)層又稱綜合護(hù)層或簡易金屬護(hù)層。一般都由薄鋁帶和聚乙烯護(hù)套組合而成。因此，它既保留了塑料電纜柔軟輕便的特點(diǎn)，又具有隔潮作用，使它的透水性比單一塑料護(hù)套大為減小。鋁—聚乙烯粘連組合護(hù)層的透水性至少可比聚乙烯護(hù)層降低50倍以上。四、電力電纜的典型結(jié)構(gòu)

（一）塑料絕緣電力電纜用塑料作絕緣層材料的電力電纜稱為塑料絕緣電力電纜。塑料絕緣電力電纜制造工藝簡單，重量輕，終端頭和中間接頭制作容易，彎曲半徑小，敷設(shè)簡單，接續(xù)、維護(hù)方便，并具有耐化學(xué)腐蝕和一定耐水性能，適用于高落差和垂直敷設(shè)，具有耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。

塑料絕緣電力電纜的絕緣材料有：▲聚氯乙烯（PVC）；▲聚乙烯（PE）；▲交聯(lián)聚乙烯（XLPE）。聚氯乙烯絕緣電力電纜聚氯乙烯電纜結(jié)構(gòu)10、35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣鎧裝電纜結(jié)構(gòu)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜

66kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)

交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜

交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜橡膠絕緣電纜結(jié)構(gòu)橡膠絕緣電力電纜的特點(diǎn)

橡膠絕緣電力電纜的絕緣層有較好的柔軟性，其導(dǎo)線的絞線根數(shù)比其它型式的電纜稍多，因此電纜的敷設(shè)安裝簡便，適用于落差較大和彎曲半徑較小的場合。橡膠絕緣遇到油類時會很快損壞，在高電壓作用下，容易受電暈作用產(chǎn)生裂縫，因此這種電纜一般用于10kV及以下電壓等級。

我國目前生產(chǎn)的橡膠絕緣電力電纜，主要用于低壓配電線路，其工作電壓為交流500V、3000V和6000V，長期工作溫度不超過65℃，使用環(huán)境溫度不得低于一40℃。

（三）阻燃電力電纜普通電纜的絕緣材料有一個共同的缺點(diǎn)，就是具有可燃性。當(dāng)線路中或接頭處發(fā)生故障時，電纜可能因局部過熱而燃燒，并導(dǎo)致擴(kuò)大事故。阻燃電纜是在電纜絕緣或護(hù)層中添加阻燃劑，即使在明火燒烤下，電纜也不會燃燒。阻燃電力電纜的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的普通聚氯乙烯絕緣電力電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)基本上相同，而用料有所不同。

阻燃的原因：填充物(或填充繩)、繞包層內(nèi)襯層及外護(hù)套等，均在原用材料中加入阻燃劑，以阻止火災(zāi)延燃；為了降低電纜火災(zāi)的毒性，電纜的外護(hù)套不用阻燃型聚氯乙烯，而用阻燃型聚烯烴材料。采用低煙、低鹵的聚氯乙烯料作絕緣，而繞包層和內(nèi)襯層均用無鹵阻燃料，外護(hù)套用阻燃型聚烯烴材料等。

（四）耐火電力電纜耐火電力電纜是在導(dǎo)體外增加有耐火層，多芯電纜相間用耐火材料填充。特點(diǎn)是可在發(fā)生火災(zāi)以后的火焰燃燒條件下，保持一定時間的供電，為消防救火和人員撤離提供電能和控制信號，從而大大減少火災(zāi)損失。耐火電力電纜主要用于lkV電纜線路中，適用于對防火有特殊要求的場合。

耐火電力電纜

耐火電力電纜五.塑料電纜的屏蔽技術(shù)

塑料電纜的電氣性能與其絕緣結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。影響塑料電力電纜運(yùn)行壽命的樹枝放電和局部放電都與屏蔽結(jié)構(gòu)、屏蔽性能的好壞有直接的關(guān)系。塑料絕緣電力電纜的屏蔽包括內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽、外半導(dǎo)電屏蔽和絕緣外金屬薄帶屏蔽。

1.交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜內(nèi)外半導(dǎo)電屏蔽層

絕緣內(nèi)外的半導(dǎo)電屏蔽層均采用加炭黑的交聯(lián)聚乙烯料。半導(dǎo)電屏蔽層的體積電阻率一般在104Ω·cm以下，其厚度一般為1～2mm。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，10kV及以下電纜的外半導(dǎo)電層為可剝離層，35kV以上為不可剝離層。

絕緣屏蔽層擠在金屬線芯與絕緣層之間或絕緣與金屬屏蔽層之間，分別稱為絕緣的內(nèi)屏蔽和外屏蔽。它們的作用是均勻電場防止局部放電。

2.內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層

1）屏蔽層具有均勻電場和降低線芯表面場強(qiáng)的作用。線芯表面采用半導(dǎo)電屏蔽層可以均勻線芯表面不均勻的電場，減少導(dǎo)體表面最大場強(qiáng)。線芯表面電場強(qiáng)度大約下降3%，可使電纜工頻擊穿電壓提高30%～40%。

2）屏蔽層的存在提高了電纜局部放電的起始放電電壓，減少局部放電的可能性。

3）抑制樹枝生長

4）熱屏障作用半導(dǎo)電屏蔽層有一定熱阻，當(dāng)線芯溫度瞬時升高時，電纜有了半導(dǎo)電屏蔽層的熱阻，高溫不會立即沖擊到絕緣層，通過熱阻的分溫作用，使絕緣層上的溫升下降。3.外半導(dǎo)電屏蔽層

由于運(yùn)行中的電纜受彎曲，電纜絕緣表面受到張力作用而伸長，若這時存在局部放電，則會由于表面彎曲應(yīng)力產(chǎn)生亞微觀裂紋導(dǎo)致電樹枝的引發(fā)，或表面受局部放電腐蝕引起新的開裂，引發(fā)新的樹枝。故外屏蔽層不可缺少。外半導(dǎo)電屏蔽層的另一個作用是：消除了絕緣層與金屬帶屏蔽層之間的氣隙，而扁平氣隙的存在，對電場的惡化作用很大，首先導(dǎo)致氣隙放電，直至絕緣擊穿。4.金屬薄帶屏蔽層

金屬薄帶屏蔽層，一般是用薄銅帶（或細(xì)銅絲網(wǎng)）繞包在外半導(dǎo)電層之外的屏蔽層。其作用如下：（１）加強(qiáng)限制電場在絕緣層內(nèi)的作用，使電場方向與絕緣半徑方向一致，金屬屏蔽帶接地，電場終止在金屬帶上，金屬帶外不再有電場。（２）在三相四線制中，它可以作為中心線承擔(dān)不平衡電流。

（３）防止沿軸向產(chǎn)生表面放電。（４）電站保護(hù)系統(tǒng)需要外導(dǎo)體屏蔽。繞包銅帶屏蔽層具有優(yōu)異的防雷特性。（５）正常情況下流過電容電流，短路時金屬帶可以作為短路故障電流的回路。

六、電力電纜的型號

電纜的型號內(nèi)容包含其用途類型、絕緣材料、導(dǎo)體材料、鎧裝保護(hù)層等。在電纜型號后面還注有線芯根數(shù)、截面、工作電壓和長度。電纜外護(hù)層則以阿拉伯?dāng)?shù)字編號（兩位數(shù)）來代表，沒有外護(hù)層的電纜可不作表示，十位表示鎧裝層，個位表示外護(hù)套。電力電纜型號中字母與數(shù)字的意義

絕緣種類導(dǎo)體內(nèi)護(hù)層特征外護(hù)層十位個位Z—紙X—橡皮V—聚氯乙烯Y—聚乙烯YJ—交聯(lián)聚乙烯L—鋁銅芯不標(biāo)注V—聚氯乙烯內(nèi)護(hù)套Y—聚乙烯內(nèi)護(hù)套H—普通橡套F—氯丁橡套L—鋁護(hù)套Q—鉛護(hù)套LW-皺紋鋁護(hù)套A-鋁帶聚乙烯組合護(hù)套E-聚烯烴護(hù)套

D—不滴流F—分相護(hù)套P—貧乏浸漬

Z—直流CY-充油

0—無鎧1—連鎖鋼帶2—雙層鋼帶鎧裝3—細(xì)鋼絲鎧裝4—粗鋼絲鎧裝5—皺紋鋼帶0—無外被套1—纖維外被套2—聚氯乙烯外護(hù)套3—聚乙烯外護(hù)套

有些特殊性能和結(jié)構(gòu)特征用漢語拼音的第一個字母大寫表示。例如：在絕緣材料前用短線隔開的ZR、D、ｗ、NH等表示阻燃、低鹵、無鹵、耐火等特性。電纜外護(hù)層則以阿拉伯?dāng)?shù)字編號（兩位數(shù)）來代表，沒有外護(hù)層的電纜可不作表示，十位表示鎧裝層，個位表示外護(hù)套。在外護(hù)層后面還可能有派生代號，如Z表示縱向阻水、B表示低鹵、C表示無煙。例如：YJV22—8.7/153×185

表示交聯(lián)聚乙烯絕緣、銅芯、聚氯乙烯內(nèi)護(hù)套、鋼帶鎧裝、聚氯乙烯外護(hù)套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面電力電纜。

ZLQ20-10-3×95

表示紙絕緣、鋁芯、鉛包、裸鋼帶鎧裝、額定電壓10kV、三芯，截面積為95mm2的電力電纜。

ZR—YJV22—8.7/153×185，表示阻燃、交聯(lián)聚乙烯絕緣、銅芯、聚氯乙烯內(nèi)護(hù)套、鋼帶鎧裝、聚氯乙烯外護(hù)套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面電力電纜。

YJLW02

交聯(lián)聚乙烯絕緣皺紋鋁套防水層聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。

DZR-VLE33

低煙、低鹵阻燃聚氯乙烯絕緣聚烯烴護(hù)套細(xì)鋼絲鎧裝電力電纜。

WZR-YJLE33

低煙、無鹵阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣聚烯烴護(hù)套細(xì)鋼絲鎧裝電力電纜。

NH-VV32

銅芯聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套細(xì)鋼絲鎧裝耐火電力電纜。

電力電纜故障分析和查找

一、電力電纜故障發(fā)生的原因及其特征

1.機(jī)械損傷

機(jī)械損傷故障比較常見，所占的故障比率最大（約57%），其故障形式比較容易識別，大多造成停電事故。（1）直接受外力損壞。（2）施工損傷。（3）自然損傷。

2.絕緣受潮

絕緣受潮是電纜故障的又一主要因素，所占的故障率約為13%，絕緣受潮一般可在絕緣電阻和直流耐壓試驗中發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為絕緣電阻降低，泄漏電流增大。

絕緣受潮的原因：（1）電纜中間頭或終端頭密封工藝不良或密封失效。（2）電纜制造不良，電纜外護(hù)層有孔或裂紋。（3）電纜護(hù)套被異物刺穿或被腐蝕穿孔。3.絕緣老化

電纜絕緣長期在電和熱的作用下運(yùn)行，其物理性能會發(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者為絕緣老化，絕緣老化故障率約為19%。運(yùn)行時間特別久（30～40年以上）的則稱為正常老化。如屬于運(yùn)行不當(dāng)而再較短年份內(nèi)發(fā)生類似情況者，則認(rèn)為是絕緣過早老化。

絕緣過早老化的原因：

（1）電纜選型不當(dāng)，致使電纜長期在過電壓下工作。（2）電纜線路周圍靠近熱源，使電纜局部或整個電纜線路長期受熱而過早老化。（3）電纜工作在具有可與電纜絕緣起不良化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中而過早老化。4.過電壓

電纜遭受雷擊被擊穿大都因為電纜內(nèi)部早已存在較為嚴(yán)重的某種缺陷，雷擊僅是較早的激發(fā)了該缺陷。容易被過電壓激發(fā)而導(dǎo)致電纜絕緣擊穿的缺陷主要有：（1）絕緣層內(nèi)含有氣泡、雜質(zhì)或絕緣油干枯。（2）電纜內(nèi)屏蔽層上有節(jié)疤或遺漏。（3）電纜絕緣已嚴(yán)重老化。5.過熱

（1）電纜長期過負(fù)荷工作。（2）火災(zāi)或鄰近電纜故障的燒傷。（3）靠近其他熱源，長期接受熱輻射。

6.產(chǎn)品質(zhì)量缺陷（1）電纜本體質(zhì)量缺陷。（2）電纜附件質(zhì)量缺陷。（3）三頭制作質(zhì)量缺陷。二、電力電纜線路故障分類

1.按故障部位分類

（1）電纜本體故障。（2）電纜中間頭故障。（3）電纜戶內(nèi)頭故障。（4）電纜戶外頭故障。2.按故障時間分類

（1）運(yùn)行故障運(yùn)行故障是指電纜在運(yùn)行中因絕緣擊穿或?qū)Ь€燒斷而引起保護(hù)器動作，突然停止供電的故障。

（2）試驗故障試驗故障是指在預(yù)防性試驗中絕緣擊穿或絕緣不良而必須進(jìn)行檢修后才能恢復(fù)供電的故障。3.按故障性質(zhì)分類

（1）低阻故障

即低電阻接地或短路故障。電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于10ZC(ZC為電纜特性阻抗，一般不超過40Ω)時，而導(dǎo)體連續(xù)性良好者稱為低阻故障。

（2）高阻故障

即高電阻接地或短路故障。電纜一芯或數(shù)芯對地絕緣電阻或芯與芯之間的絕緣電阻低于正常值很多，但高于10ZC，而導(dǎo)體連續(xù)性良好者稱為高阻故障。

（3）斷線故障

電纜各芯絕緣均良好，但有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體不連續(xù)者稱為斷線故障。

（4）斷線并接地或短路故障電纜有一芯或數(shù)芯導(dǎo)體不連續(xù)，經(jīng)過（高或低）電阻接地或短路。（4）、（5）、（6）

（5）泄漏性故障

泄漏性故障是高阻故障的一種極端形式。在進(jìn)行電纜絕緣預(yù)防性耐壓試驗時，其泄漏電流隨試驗電壓的升高而增大，甚至超過泄漏電流的允許值（此時試驗電壓尚未或已經(jīng)達(dá)到額定試驗電壓），這種高阻故障稱為泄漏性故障。（4）、（5）、（6）

（6）閃絡(luò)性故障

閃絡(luò)性故障是高阻故障的又一種極端形式。在進(jìn)行電纜絕緣預(yù)防性耐壓試驗時，泄漏電流小而平穩(wěn)。但當(dāng)試驗電壓升至某一值（尚未或已經(jīng)達(dá)到額定試驗電壓）時，泄漏電流突然增大并迅速產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿，這種高阻故障稱為閃絡(luò)性故障。三、電力電纜故障診斷的一般步驟與方法

現(xiàn)代的脈沖反射測試技術(shù)包括:

低壓脈沖法、直流高壓閃絡(luò)法沖擊高壓閃絡(luò)法，適用于各種不同類型的電纜故障測試。（一）測尋電纜線路故障需要的主要儀器

1.電纜故障閃測儀用來粗測電纜線路故障范圍的儀器。

2.電纜故障定點(diǎn)儀用來在地面上準(zhǔn)確定出故障點(diǎn)位置。

3.電纜故障路徑儀尋找電纜路徑，測量電纜埋置深度。

4.電力電容器充足電荷后經(jīng)球間隙向故障點(diǎn)放電。

5.直流耐壓試驗設(shè)備變壓器、電壓表、調(diào)壓器、放電棒等。（二）電纜線路故障測尋步驟

1.了解電纜線路故障的性質(zhì)

電纜線路的故障可分為兩大類：一類為直流電阻在100Ω以下的小電阻故障和斷線故障；另一類為高阻閃絡(luò)性故障和高阻泄漏性故障。（二）電纜線路故障測尋步驟

2.測量對策和方法

根據(jù)故障電纜的故障性質(zhì)，采取相應(yīng)的測量對策和方法：低壓脈沖測量法；直流高壓閃絡(luò)法；沖擊高壓閃絡(luò)法。3.粗測距離

（1）低壓脈沖法低壓脈沖法主要用來測量小電阻故障和斷線故障。

低壓脈沖法測試接線示意圖

（2）閃絡(luò)法

閃絡(luò)法的基本原理和低壓脈沖法相似，也是利用電波在電纜內(nèi)傳播時在故障點(diǎn)產(chǎn)生反射的原理，記錄下電波在故障電纜測試端與故障點(diǎn)之間往返一次的時間，再根據(jù)波速度來計算電纜故障點(diǎn)距測試端的距離。直流高壓閃絡(luò)法用來測量高阻閃絡(luò)性故障；直流沖擊高壓閃絡(luò)法用來測量高阻泄漏性故障。直流高壓閃絡(luò)法測試接線圖

直流沖擊高壓閃絡(luò)法測試接線圖

4.探測路徑或鑒別電纜

故障電纜經(jīng)過粗測以后便得出一個故障距離LX，這個故障距離是由測試端到故障點(diǎn)的距離。探測電纜路徑或鑒別電纜，通常是向故障電纜（如有完好線芯，一般加在好線芯上）加一音頻電流信號，然后用探測線圈接收此音頻信號，從而找出電纜路徑或鑒別電纜。5.精測定點(diǎn)

電纜故障經(jīng)過粗測后，尚不能確定出故障點(diǎn)的具體位置，還需要進(jìn)行精測定點(diǎn)。目前常用的定點(diǎn)方法是聲測法，用直流試驗設(shè)備向電容器充電，再通過球間隙處放電，利用放電時產(chǎn)生的機(jī)械振動聽測電纜故障點(diǎn)的具體位置。聲測法原理接線圖

一.絕緣電阻試驗

電纜的絕緣并非純粹的絕緣體，其內(nèi)部和表面均有少量束縛很弱的離子或自由離子，當(dāng)絕緣層加上直流電壓后，沿絕緣表面和內(nèi)部均有微弱的電流通過，對應(yīng)這兩種電流的電阻被稱為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻。一般在不加特別說明時的絕緣電阻均指體積絕緣電阻。當(dāng)絕緣體受潮、臟污或開裂以后，由于絕緣體內(nèi)自由離子增加，泄漏電流劇增，絕緣電阻值下降，所以通過測量絕緣電阻值的大小，可以初步了解絕緣的情況。

絕緣電阻是反映電力電纜絕緣特性的重要指標(biāo)，它與電纜能夠承受電或熱擊穿的能力、絕緣層中的介質(zhì)損耗和絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化等存在著極為密切的相互依賴關(guān)系。因此，測量絕緣電阻的試驗就成為檢查電纜絕緣情況最簡單的方法，而絕緣電阻值是判斷其性能變化的重要依據(jù)之一。測試電纜絕緣電阻應(yīng)用最多的方法是兆歐表法。兆歐表又稱搖表，其計量單位是兆歐(MΩ)。兆歐表具有操作簡便、快速靈活、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，但測量精度不高(1～1．5級)，當(dāng)對測試精度要求較高時，可選用數(shù)字式絕緣電阻測試儀。

（一）電纜絕緣電阻測量試驗標(biāo)準(zhǔn)

1.交接試驗電纜主絕緣電阻測量：

（1）測量各電纜線芯對地或?qū)饘倨帘螌娱g絕緣電阻。分相金屬屏蔽的三芯電纜應(yīng)分別在每一相上進(jìn)行，其它兩相線芯、金屬屏蔽或金屬套和鎧裝層接地。（2）測量應(yīng)使用5000V兆歐表。

絕緣電阻常數(shù)換算公式：

K=RL×L

其中：K為換算后的絕緣電阻常數(shù)，MΩ·km。

RL

為實測絕緣電阻值，MΩ。

L為電纜實際長度，km。（二）兆歐表的使用方法

1.切除電纜的電源及一切對外聯(lián)系，將電纜接地放電，放電時間一般不小于2min，以保證安全與試驗結(jié)果的準(zhǔn)確。

2.用干燥、清潔的柔軟布擦去電纜終端頭表面的污垢，以減小表面泄漏，同時還應(yīng)該檢查電纜終端頭有無缺陷。

3.兆歐表在使用時應(yīng)放置平穩(wěn)，測試棒在搭接設(shè)備前空試時，指針應(yīng)指在“∞”位置，然后將“E”和“L”相碰，指針應(yīng)指在“0”位，證明接線和兆歐表都正常，才可開始正式測量。

4.對于多芯電纜，應(yīng)分別測試每相線芯的絕緣電阻。測試時將被測線芯引出線接于搖表的接線端子(L)，其余線芯與金屬屏蔽和鎧裝層短接后一并接到搖表的接地端子(E)，并把搖表的“接地”柱接地。

5.

測量時，手動搖表的額定搖速約為120r／min，應(yīng)先搖到額定轉(zhuǎn)速。電動兆歐表應(yīng)先接通電源開關(guān)，然后將“E”棒可靠接地，再將“L”棒搭接到被測電纜導(dǎo)體，這樣可以提高電纜絕緣吸收比測量的正確性。讀取lmin的絕緣電阻值后應(yīng)先將“L”棒與電纜導(dǎo)體分開，手動搖表才可停止搖動，電動兆歐表才可關(guān)閉電源，避免電纜線路上的剩余電荷反沖造成兆歐表的損壞。

6.電纜絕緣電阻測試完畢或重復(fù)試驗之前，應(yīng)對電纜線芯進(jìn)行充分的放電。使用有自放電功能的兆歐表試驗應(yīng)在自放電結(jié)束后將被試電纜線芯反復(fù)直接接地放電。使用不具有自放電功能的兆歐表試驗后應(yīng)通過限流電阻反復(fù)放電直至無火花時，才允許直接接地放電。

7.由于電纜線路的絕緣電阻受許多外界條件的影響。所以在試驗中應(yīng)認(rèn)真填寫記錄表格，記錄測量時的溫度、濕度、測量儀器型號等以利于分析試驗結(jié)果。（三）使用兆歐表的注意事項

1.平行雙回路架空輸電線或母線，當(dāng)一路帶電時，不得測另一回路的絕緣電阻，以防感應(yīng)高壓損壞儀表和危及人身安全。

2.搖表接線端及接地端的引出線不要靠在一起，如接線端引出線必須經(jīng)其他支持物才能和被試物接觸，則支持物必須絕緣良好。

3.搖表轉(zhuǎn)動速度必須盡可能保持額定值，并維持均勻轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速不得低于額定轉(zhuǎn)速的80％，否則測得結(jié)果