电力电缆的结构及试验-刘增文.ppt
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1、电力电缆的结构及试验电力电缆的结构及试验刘增文刘增文2021/9/211目录一、电力电缆的结构、型号二、电力电缆的交接及例行试验三、交叉互联系统的设计及试验2021/9/212电力电缆应用范围城市地下电网,为减少占地或环境美观。发电厂、工厂、工矿企业等厂房设备拥挤,引出线多的地方。严重污染地区,用以提高供电可靠性。跨越江河、海峡的输电线路,解决大跨度问题。国防需要,为避免暴露目标。总之,电力电缆已成为近代电力系统不可缺少的组成部分。例如,瑞士苏黎世整个城市供电的14个170kV变电站,全部为电缆出线,没有一条架空线路,组成了全电缆环网。2021/9/213电力电缆的分类电力电缆可按绝缘材料、结
2、构特征、敷设环境、电压等级等进行分类,按绝缘材料分类如下:油浸纸绝缘粘性浸渍纸绝缘型,如统包和分相屏蔽型不滴流浸渍纸绝缘型,如统包和分相屏蔽型油压浸渍纸绝缘型,如自容式充油型和钢管充油型气压浸渍纸绝缘型,如自容式充气型和钢管充气型聚氯乙稀绝缘型聚乙烯绝缘型交联聚乙烯绝缘型塑料绝缘橡胶绝缘天然橡胶绝缘型乙丙橡胶绝缘型2021/9/214交联聚乙烯绝缘电缆我们常用的10kV、35kV、110kV电缆,绝缘材料都是交联聚乙烯材料。分子结构图:2021/9/215橡塑绝缘电力电缆的结构 单芯电缆单芯电缆单芯电缆典型结构由内向外依次为:电缆线芯、线芯屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、内衬层(缓冲阻水层)、金属护层
3、、外护层等。11600mm2 220kV电缆 12500mm2 220kV电缆2021/9/216交联聚乙烯绝缘电缆剖面2021/9/2172021/9/218 三芯电缆典型结构由内向外依次为:电缆线芯(导体)、线芯屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、内衬层(填充层)、金属铠装、外护层等。橡塑绝缘电力电缆的结构 三芯电缆三芯电缆2021/9/219线芯、内屏蔽、绝缘层的作用(1)线芯线芯 线芯是电力电缆的导电部分,用来输送电能,是电缆的主要部分。(2)内屏蔽内屏蔽 填平导体表面的凹槽,使绝缘层所承受的电场强度的高电极表面平滑,均匀绝缘层中的电场强度。(3)绝缘层绝缘层 绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯
4、间在电气上彼此隔离,保证电能输送,是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。2021/9/2110外屏蔽的作用(1)外屏蔽是绝缘层中所承受的电场强度的地电位端,均匀绝缘材料中的电场强度。2021/9/2111金属屏蔽、外护套的作用(1)金属屏蔽层(铝护套)均匀电场;电缆发生故障时,通过金属屏蔽层泄放短路故障电流。(2)外护套外护套的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入,以及防止外力直接损坏电力电缆。2021/9/2112电缆产品的表示电缆产品用型号、额定电压和规格表示。其方电缆产品用型号、额定电压和规格表示。其方法是在型号后再加上说明额定电压、芯数和标法是在型号后再加上说明额定电压、芯数和标称
5、截面积的阿拉伯数字。称截面积的阿拉伯数字。例如:例如:YJV22-26/35 1*300电缆的型号:电缆的型号:YJV22表示交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装额定电压:额定电压:26/35表示额定电压为35kV 芯数和标称截面积:芯数和标称截面积:1*300表示单芯,截面为300平方毫米2021/9/2113电缆的型号电缆型号按电缆结构的排列一般依次序为:绝缘材料;导体材料;电缆型号按电缆结构的排列一般依次序为:绝缘材料;导体材料;内护层;外护层。内护层;外护层。a、绝缘种类:、绝缘种类:V代表聚氯乙稀;代表聚氯乙稀;X代表橡胶;代表橡胶;Y代表聚乙烯;代表聚乙烯;YJ代表交联聚乙烯;代表交
6、联聚乙烯;Z代表纸。代表纸。b、导体材料:、导体材料:L代表铝;代表铝;T(省略)代表铜。(省略)代表铜。c、内护层:、内护层:V代表聚氯乙稀护套;代表聚氯乙稀护套;Y聚乙烯护套;聚乙烯护套;L铝护套;铝护套;Q铅铅护套;护套;H橡胶护套;橡胶护套;F氯丁橡胶护套。氯丁橡胶护套。d、特征:、特征:D不滴流;不滴流;F分相;分相;CY充油;充油;P贫油干绝缘;贫油干绝缘;P屏蔽;屏蔽;Z直流。直流。e、控制层:、控制层:0无;无;2双钢带;双钢带;3细钢细钢 丝;丝;4粗钢丝。粗钢丝。f、外被层:、外被层:0无;无;1纤维外被;纤维外被;2聚氯乙稀护套;聚氯乙稀护套;3聚乙烯护套。聚乙烯护套。g
7、、阻燃电缆在代号前加、阻燃电缆在代号前加ZR;耐火电缆在代号前加;耐火电缆在代号前加NH。h、例如:、例如:YJV22YJV22表示交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装2021/9/2114电力电缆的额定电压电力电缆的额定电压是电缆及其附件设计和电气性能试验用的基准电压,用U0/U表示。U0为电缆及其附件设计导体和金属屏蔽(地)之间的额定工频电压有效值,单位kV。U为电缆及其附件设计的各相导体之间的额定工频电压有效值,单位kV。同样额定电压的电力系统,中性点接地方式不同,U相同的电缆,其U0值是不相同的。所以有类似6/10kV、8.7/10kV、8.7/15kV;21/35kV、26/35kV这
8、样相同U,不同U0电压的电缆。2021/9/2115 橡塑绝缘电力电缆附件包括:户外终端、GIS终端、中间接头,现在一般应用的为预制式结构。橡塑绝缘电力电缆附件 户外终端、户外终端、GISGIS终端、中间接头终端、中间接头2021/9/21162021/9/2117交联聚乙烯电缆的试验项目电缆主绝缘的绝缘电阻测量电缆主绝缘耐压试验电缆外护套绝缘电阻测量电缆外护套直流耐压试验测量金属屏蔽层电阻和导体电阻比交叉互联系统试验2021/9/2118主绝缘绝缘电阻测量试验目的:初步判断主绝缘是否受潮、老化,检查耐压试验后电缆主绝缘是否存在缺陷。绝缘电阻下降表示绝缘受潮或发生老化、劣化,可能导致电缆击穿和
9、烧毁。只能有效地检测出整体受潮和贯穿性缺陷,对局部缺陷不敏感。测量方法:分别在每一相测量,非被试相及金属屏蔽(金属护套)、铠装层一分别在每一相测量,非被试相及金属屏蔽(金属护套)、铠装层一起接地。起接地。测量时,被测相两端引线拆掉,并与电缆保持测量时,被测相两端引线拆掉,并与电缆保持20cm20cm以上的安全距离;以上的安全距离;电缆回路中如有接地刀闸或接地线,试验前应拆除接地线、拉开接电缆回路中如有接地刀闸或接地线,试验前应拆除接地线、拉开接地刀闸。地刀闸。采用采用10000V10000V绝缘电阻表进行测量绝缘电阻表进行测量2021/9/2119主绝缘绝缘电阻值要求电缆主绝缘绝缘电阻值参考标
10、准 序号电压等级(kV)电缆种类绝缘电阻(M)10.5聚氯乙烯绝缘3021聚氯乙烯绝缘4033聚氯乙烯绝缘5046聚氯乙烯绝缘605610交联聚乙烯绝缘10006=35交联聚乙烯绝缘2500注:表中所列数值均为换算到长度为注:表中所列数值均为换算到长度为1 1kmkm时的绝缘电阻值。时的绝缘电阻值。试验值除符合上述规定外,还应符合与历次数据相比无明显差试验值除符合上述规定外,还应符合与历次数据相比无明显差别。别。2021/9/2120主绝缘交流耐压试验的条件对电缆主绝缘进行耐压试验时,其他两相导体、金属屏蔽或金属套和铠装层一起接地。耐压试验前,电缆两端引线应拆除,电缆与对侧线路应保持2米以上的
11、安全距离,对侧线路可靠接地。电缆终端是组合电器时,应至少有一个刀闸或开关断口隔离,并且对侧可靠接地。对金属屏蔽或金属套一端接地,另一端装有护层过电压保护器的单芯电缆主绝缘进行耐压试验时,必须将护层过电压保护器短接,使这一端的电缆金属屏蔽或金属套临时接地。(1000米以下)电缆停电时间超过1周不满1个月的,测量绝缘电阻;停电超过1个月但不满1年的,做规定试验电压的50%耐压1分钟;停电时间超过1年的电缆线路必须做常规耐压试验。2021/9/2121橡塑绝缘电力电缆主绝缘耐压试验GB50150-2006交接试验标准的说明:IEC标准的安装后试验要求中,均提出“推荐进行外护套试验和(或)进行主绝缘交
12、流试验。对仅进行了外护套试验的新电缆线路,经采购方与承包方同意,在附件安装期间的质量保证程序可以代替主绝缘试验”的观点和规定,指出了附件安装期间的质量保证程序是决定安装质量的实质因素,试验只是辅助手段。但前提是能够提供经过验证的可信的“附件安装期间的质量保证程序”。目前我国安装质量保证程序还需要验证,安装经验还需要积累,一般情况下还不能省去主绝缘试验。但应该按这一方向去努力。2021/9/2122电缆线路的电容很大,常规的工频耐压设备无法满足其容量要求。传统的方法是对电缆线路进行直流耐压。实践证明这种方法对油纸绝缘的电缆是合适的,但对高电压等级的橡塑绝缘电缆是低效而且有害的。随着技术的发展,大
13、家都在不断地开发和寻求合理可行的技术手段解决这个问题,付诸于实践,逐步积累经验,并提供给 IEC 和 CIGRE(国际大电网会议)等权威的国际机构,不断地修订和发展相关的标准。目前己有的对电缆线路竣工试验的手段主要有直流耐压、0.1Hz 耐压、振荡波试验、工频谐振以及变频谐振耐压等几种方法。橡塑绝缘电力电缆主绝缘耐压试验2021/9/2123直流耐压试验的局限性直流耐压所需的设备容量很小,因此传统上电缆线路的现场耐压试验均采用直流耐压,直流耐压在油纸绝缘电缆上的应用是成功的。直流电场下场强的分布按介质的电阻系数成正比分布,直流试验时油纸电缆纸绝缘相较于油承受较高的试验电压,容易检测出纸绝缘中存
14、在的局部空隙缺陷。交流电场下场强按介电常数成反比分布,橡塑绝缘是整体型的绝缘,交联聚乙烯绝缘介电常数为2.12.3,且一般不受温度变化的影响,因此交流电压下电场分布比较稳定。橡塑绝缘电缆绝缘电阻系数分布不均匀,且受稳定和场强的影响较大,直流电场的分布取决于绝缘本身及所含杂质的多少、分布的不均匀性以及附加的其它介质,电场分布不同于理想圆柱体绝缘结构。2021/9/2124直流耐压试验的局限性由于在绝缘层中交、直流电压的电场分布不同,导致击穿不一致性,即:电缆的某些部位,如电缆接头在交流情况下存在的某些缺陷,在直流耐压时却不会击穿,造成交流电压下会导致击穿的缺陷直流耐压下发现不了,而某些在交流电压
15、下不会导致击穿的地方,在直流高压试验时却会击穿。即一方面缺陷捡出率低,另一方面容易造成不应出现的击穿。电缆及附件在直流耐压下会在两极间形成空间电荷,导致运行中击穿或滑闪。2021/9/2125交流耐压试验设备 调感式串联谐振耐压试验装置调感式串联谐振耐压试验装置 2021/9/2126交流耐压试验设备调频式串联谐振耐压试验装置调频式串联谐振耐压试验装置2021/9/2127交流耐压试验设备调频式串联谐振耐压试验装置调频式串联谐振耐压试验装置2021/9/2128交流耐压试验设备调频式串联谐振耐压试验装置调频式串联谐振耐压试验装置2021/9/2129交流耐压试验设备调频式串联谐振耐压试验装置调
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