電力系統(tǒng)及電纜原理

1電力系統(tǒng)及電纜原理

電力系統(tǒng)及電纜基礎(chǔ)

中壓電力產(chǎn)品銷售人員

基礎(chǔ)技術(shù)培訓(xùn)課程Copyright3M2022.AllRightReerved.

典型電力系統(tǒng)的組成升壓變電站發(fā)電廠（火力,發(fā)電廠（火力，水力,風(fēng)

電等）水力,風(fēng)電等）輸電架空路線:輸電架空路線：HOkV及以上電壓等級(jí)

及以上電壓等級(jí)

輸電電纜路線：110kV及以上電壓等級(jí)及以上電壓等級(jí)

降壓變電站

用戶側(cè):用戶側(cè):380V及220V及配電架空路線:配電架空線

路：35kV,20kV,10kV

配電電纜路線:配電電纜路線:35kV,20kV,1OkV

2

電力系統(tǒng)普通由發(fā)電,輸電,變電，配電及用戶組成.500kV,330kV,電力

系統(tǒng)普通由發(fā)電,輸電,變電,配電及用戶組成.500kV,330kV,220kV,HOkV

為輸電電壓等級(jí),35kV,20kV,lOkV為中壓配電電壓等級(jí),220kV,llOkY為輸

電電壓等級(jí),35kV,20kY,10kV為中壓配電電壓等級(jí)，380V,220V為低壓配電

電壓等級(jí).380V,220V為低壓配電電壓等

級(jí).Copyright3M2022.AllRightReerved.

發(fā)電

火力發(fā)電

水力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電

核能發(fā)電3Copyright3M2022.AllRightReerved.

中國(guó)目前的發(fā)電廠主要為火力發(fā)電和水力發(fā)電兩種，也包括新興能源

如風(fēng)力和核能發(fā)電.電廠發(fā)出電能的出口電壓為635kV等級(jí),通電廠發(fā)出電

能的出口電壓為6-35kV等級(jí),通過就地的升壓變壓器升至UOkV或者更高

電壓送至過就地的升壓變壓器升至UOkV或者更高電壓送至遠(yuǎn)方.電廠內(nèi)

部特別是火電廠有較多的廠用電設(shè)備，電壓等級(jí)普通為6kV或者10kV.電

壓等級(jí)普通為6kV或者10kV.3M中壓冷縮電纜附件主要應(yīng)用于電廠內(nèi)廠

3M中壓冷縮電纜附件主要應(yīng)用于電廠內(nèi)廠用電設(shè)備供電,升壓變電站和

集電線的中壓電纜上.

輸電輸電是指將電能從電源點(diǎn)通過較長(zhǎng)距離輸送至用電的負(fù)荷中心.

輸電的電壓等級(jí)普通為UOkV級(jí)以上等級(jí).壓等級(jí)普通為UOkV級(jí)以上等

級(jí).根據(jù)我國(guó)各級(jí)電壓輸送能力統(tǒng)計(jì),220kV輸電路線輸送容量為

100^500MW,kV輸電路線輸送容量為100~傳輸距離為100~傳輸距離為

100^300km;110kV輸電路線kV輸電路線輸送容量為傳輸距離為

50~輸送容量為10~50MW,傳輸距離為50~100km.km.傳統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)普通使

用架空路線，現(xiàn)在，高壓電纜已經(jīng)較普遍地應(yīng)用于110現(xiàn)在,高壓電纜已經(jīng)

較普遍地應(yīng)用于UOkV及以上電壓等級(jí)，即需要使用高壓電kV及以上電壓

等級(jí)，即需要使用高壓電纜附件.高壓輸電架空線

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配電配電是指將電能從降壓變電站分配到各負(fù)荷片區(qū),我國(guó)城市配網(wǎng)

以10kV電壓等級(jí)為主,大型重工業(yè)較多采用35kV電壓等級(jí).在少數(shù)城

10kV電壓等級(jí)為主,大型重工業(yè)較多采用35kV電壓等級(jí).在少數(shù)城市仍保

留35kV配電等級(jí)電壓,20kV電壓等級(jí)是未來城市配電電壓等級(jí)的發(fā)展方

向.路線：電纜,架空線(裸導(dǎo)線/絕緣架空線)路線：電纜

，架空線(裸導(dǎo)線/絕緣架空線)

配電變壓器:油浸式變壓器/配電變壓器:油浸式變壓器/干式變壓器

開關(guān)設(shè)備:開關(guān)柜/環(huán)網(wǎng)柜/開關(guān)設(shè)備:開關(guān)柜/環(huán)網(wǎng)柜/電纜分支箱，柱

上開關(guān),環(huán)網(wǎng)柜等

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冷縮式電纜附件在配電網(wǎng)中的應(yīng)用配電網(wǎng)(635kV)采用電纜進(jìn)行電能

傳輸已越來越普遍，是3M配電網(wǎng)(6-35kV)采用電纜進(jìn)行電能傳輸已越來越

普遍，是3M中壓電纜附件的主要應(yīng)用場(chǎng)合和主要市場(chǎng)，以下為一些典型的

應(yīng)用.

電纜戶外終端

電纜戶內(nèi)終端

電纜中間接頭

可插拔式終端

主要用于電纜與架空路線,戶外布置的變壓器連

接.6Copyright3M2022.AllRightReerved.

主要用于電纜與空氣絕緣開關(guān)柜,母排,戶內(nèi)變壓器,機(jī)電的連接.

主要用于電纜之間的接續(xù).

主要用于電纜與充氣式環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的連接.

8.7/1OkV;UO:指的是電纜設(shè)計(jì)用的導(dǎo)體與屏蔽或者金屬套之間的額定工頻

電壓，即電纜主絕緣承受的電壓，即相電壓;U:指的是電纜任意兩相導(dǎo)體之

間的額定工頻電壓，即線電壓;有時(shí)也會(huì)提到U有時(shí)也會(huì)提到Um,它指的

是設(shè)備最高電壓（使用設(shè)備的系統(tǒng)最高電壓的最大值），如1OkV系統(tǒng)的最

高電壓普通為12kV.壓的最大值），如1OkV系統(tǒng)的最高電壓普通為12kV.

下表為中壓系統(tǒng)的電壓等級(jí)，其中在中國(guó)最常用的是1OkV和35kV等級(jí)系

統(tǒng)的電壓等級(jí)，其中在中國(guó)最常用的是1OkV和35kV等級(jí)

U13610Um3.67.212U010.61.83.6620.63.668.7U152035Um17.52442單位:（）

單位：（kV）:（U0128.71212182126

注:U0按系統(tǒng)接地故

障持續(xù)時(shí)間不同分為兩類,具體分類如下：1類用于單相接地故障時(shí)間

每一次普通不大于Imin的系統(tǒng).2類用于接地故障時(shí)間更長(zhǎng)的系統(tǒng)，對(duì)電

纜絕緣性能要求較高的場(chǎng)合，中國(guó)電纜系統(tǒng)普遍采用2類

UOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

8.7/10kV電壓等級(jí)示意lOkV相對(duì)相10kV8.7kV相對(duì)地

8.7kV10kV8.7kV

A

B

C

以上為U/U=8.7/1OkV電壓等級(jí)的電纜示意.可看出8.7kV即電纜絕緣

厚以上為U0/U=8.7/10kV電壓等級(jí)的電纜示意.可看出8.7kV即電纜絕緣

厚上需要承受的電壓（相電壓），10kV即兩相之間的電壓（線電壓）.上需要

承受的電壓（相電壓）JOkV即兩相之間的電壓（線電

壓〉lOCopyright3M2022.AlIRightReerved.

電纜的型號(hào)-中國(guó)GB表示方法電纜的型號(hào)-中國(guó)GB表示方法注:以

交聯(lián)聚乙烯塑料絕緣電力電纜為例代號(hào):銅導(dǎo)體:鋁導(dǎo)體:PVC絕緣或者內(nèi)

護(hù)套PVC絕緣或者內(nèi)護(hù)套PE絕緣或者內(nèi)護(hù)套PE絕緣或者內(nèi)護(hù)套某LPE

絕緣某LPE絕緣⑴省略LVYYJ

外護(hù)層代號(hào):標(biāo)記0234鎧裝層無雙鋼帶細(xì)圓鋼絲粗圓鋼絲外護(hù)套一-

PVC外套PVC外套PE外套

銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝PVC護(hù)套電力電纜，額定電壓為

26/35kV,3芯,標(biāo)稱護(hù)套電力電纜,額定電壓為銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧

裝護(hù)套電力電纜芯截面240mm2,表示為:YJLV22-26/35-3某240截面，表示

為：某1!Copyright3M2022.AlIRightReerved.

導(dǎo)體類型銅導(dǎo)體：1.銅導(dǎo)體:一應(yīng)用較廣泛，特殊是供電系統(tǒng)一應(yīng)用較

廣泛,特殊是供電系統(tǒng)一抗拉強(qiáng)度較高,運(yùn)行穩(wěn)定一抗拉強(qiáng)度較高,運(yùn)行穩(wěn)

定一高的導(dǎo)電率，相同截面是鋁的L3倍一高的導(dǎo)電率，相同截面是鋁的

1.3倍一價(jià)格較貴一價(jià)格較貴

鋁導(dǎo)體:2.鋁導(dǎo)體:一由于銅價(jià)較高,現(xiàn)在開始在一些地方使用一由于

銅價(jià)較高,現(xiàn)在開始在一些地方使用一分量較銅輕,不抗拉一分量較銅輕，

不抗拉一導(dǎo)電率較低一導(dǎo)電率較低一延伸系數(shù)大于銅一延伸系數(shù)大于銅

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屏蔽層之一：導(dǎo)體屏蔽的結(jié)構(gòu)和作用導(dǎo)體屏蔽層）內(nèi)半導(dǎo)電層（導(dǎo)體屏

蔽層）導(dǎo)體屏蔽層也叫做內(nèi)半導(dǎo)電層，它是由半導(dǎo)電材料密切包裹在導(dǎo)線外

并與絕緣內(nèi)表面密切結(jié)合而形成的屏蔽結(jié)構(gòu).導(dǎo)體屏蔽層形成一個(gè)法拉利

籠（導(dǎo)電的屏蔽體），并有效填充導(dǎo)體和絕緣之間氣隙,防止導(dǎo)體間的氣隙放

電.下方左圖為無導(dǎo)體屏蔽的電纜運(yùn)行情況,導(dǎo)體和絕緣間的氣隙在電場(chǎng)作

用下產(chǎn)生放電,并會(huì)加速絕緣老化,劣化.右圖由于有內(nèi)半導(dǎo)電層有效屏蔽

和填充,無放電現(xiàn)象.

無導(dǎo)體屏蔽局部放電

有導(dǎo)體屏蔽

導(dǎo)體屏蔽（內(nèi)半導(dǎo)電層）導(dǎo)體屏蔽（內(nèi)半導(dǎo)電層）

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主絕緣層的類型和特點(diǎn)主絕緣

絕緣類型PILC（油浸紙）油浸紙）某LPE（交聯(lián)聚乙烯）交聯(lián)聚乙

烯）EPR（乙

丙橡膠）

工作溫度應(yīng)急溫度80℃90℃90℃95℃130℃130℃140℃

EPR某（耐熱乙丙橡膠）105℃

PTLC絕緣較早開始使用，現(xiàn)在已基本退出運(yùn)行,缺點(diǎn)是耐溫較低,PTLC

絕緣較早開始使用，現(xiàn)在已基本退出運(yùn)行,缺點(diǎn)是耐溫較低,安裝電纜附件

不方便.某LPE絕緣是目前中高壓電纜使用最多的類型，優(yōu)點(diǎn)是耐溫性能和

機(jī)某LPE絕緣是目前中高壓電纜使用最多的類型，優(yōu)點(diǎn)是耐溫性能和機(jī)械

性能俱佳,載流量大，電纜附件安裝方便.缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生水樹枝狀老

化.EPR及EPR某絕緣普通應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的電纜上,如礦用軟電纜，船用

EPR及EPR某絕緣普通應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的電纜上,如礦用軟電纜，船用電纜

等，優(yōu)點(diǎn)是較柔軟，彎曲半徑較小.14Copyright3M2022.AllRightReerved.

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的結(jié)構(gòu)和作用1.外半導(dǎo)電層絕緣屏蔽層普通

由兩層結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，一層是和導(dǎo)體密切結(jié)合的外半導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，另一層是

繞包或者布置在外半導(dǎo)電層外的金屬屏蔽層.外半導(dǎo)電層在生產(chǎn)時(shí)與電纜

主絕緣共同擠此與電纜絕緣之間幾乎無氣隙.外半導(dǎo)電層與絕緣結(jié)合得

越緊密，層間氣隙越少越不容易放電，電纜性能越好.外半導(dǎo)電屏蔽層普通

通過外層的金屬屏蔽去接地，使整個(gè)絕緣屏蔽處于零電位,有效將電場(chǎng)限

制在其內(nèi)部.當(dāng)安裝電纜附件時(shí),要開剝一定長(zhǎng)度的外半導(dǎo)電層，以保證足

夠的高低電位電氣距離.15Copyright3M2022.AllRightReerved.

外半導(dǎo)電層

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的結(jié)構(gòu)和作用2.金屬屏蔽層金屬屏蔽層是絕

緣屏蔽的外層,普通是由搭疊繞包的銅帶或者螺旋徑向布置的銅絲構(gòu)成.金

屬屏蔽層必須接地,三芯電纜普通兩端接地,單芯電纜根據(jù)電纜路線的情

況采取合理的接地方式.同時(shí)，金屬屏蔽層還有以下作用：減少碰撞損壞的

概率電纜短路時(shí)提供短路電流路徑提供中性路線徑在安裝中間接頭時(shí)，要

通過

銅屏蔽網(wǎng)套將兩側(cè)電纜的金屬屏蔽層恢復(fù)連通狀

態(tài).16Copyright3M2022.AllRightReerved.

金屬屏蔽層

屏蔽層之二:絕緣屏蔽層的作用下圖為沒有絕緣屏蔽層的中高壓電纜

的運(yùn)行情況.由于電場(chǎng)沒有屏蔽層的限制，電力線結(jié)束于電纜外的接地處.

電力線可能集中于局部范圍內(nèi)，此處電場(chǎng)較強(qiáng),容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象.電力線

電纜溝或者管井（接地）管