电缆、绝缘子和套管的选择.ppt

《电缆、绝缘子和套管的选择.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电缆、绝缘子和套管的选择.ppt（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、风电厂电气系统第六章第六章 导体和电气设备的原理导体和电气设备的原理与选择与选择第七节第七节 电缆、绝缘子电缆、绝缘子和套管的选择和套管的选择风电厂电气系统第六章 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教学内容本节教学内容本节教学内容一、电力电缆选择一、电力电缆选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择首页风电厂电气系统第六章 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一一、电力电缆选择、电力电缆选择1电缆型号的选择电缆型号的选择 基本基本结结构：由构：由导电线导电线芯、芯、绝缘层绝缘层和保和保护层护层三部分三部分组组成。成。线

2、线芯材料：芯材料：铜铜芯和芯和铝铝芯两种。芯两种。常用的常用的线线芯数目：芯数目：单单芯充油芯充油电缆电缆（用于（用于110kV110kV及以上）及以上）三芯三芯电缆电缆（用于（用于35kV35kV及以下三相系及以下三相系统统）双芯双芯电缆电缆（用于（用于单单相系相系统统）四芯、五芯四芯、五芯电缆电缆（用于（用于380/220V380/220V三相四三相四线线系系统统或有一或有一线线芯用于安全接地）。芯用于安全接地）。线线芯芯绝缘绝缘：有油浸：有油浸纸绝缘纸绝缘，塑料，塑料绝缘绝缘和橡皮（胶）和橡皮（胶）绝缘绝缘三三类类。保。保护层护层：塑：塑料料电缆电缆的保的保护层护层由聚乙由聚乙烯烯做成。

3、做成。油浸油浸纸绝缘电纸绝缘电力力电缆电缆保保护层护层由内保由内保护层护层和外保和外保护层护层构成，内保构成，内保护层护层目的是目的是防潮和防漏油，有金属防潮和防漏油，有金属铝铝包和包和铅铅包两种；外保包两种；外保护层护层防机械防机械损伤损伤和防腐和防腐蚀蚀，有有钢带铠钢带铠装（抗装（抗压压）、）、钢丝铠钢丝铠装（抗拉）等种装（抗拉）等种类类，铠铠装装层层外外还还有防腐有防腐蚀蚀外外被被层层。一、电力电缆选择一、电力电缆选择 风电厂电气系统第六章 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选择电缆时选择电缆时，应应根据其用途、敷根据其用途、敷设设方式和方式和场场所、工作条件及所

4、、工作条件及负负荷大小，荷大小，选择线选择线芯材料、芯材料、线线芯数目、芯数目、线线芯芯绝缘绝缘材料和保材料和保护层护层等，等，进进而确定而确定电缆电缆的型号。的型号。2 2额定电压选择：额定电压选择：U UN N U UNsNs 3 3截面选择截面选择 1)1)长度在长度在20m20m以下的电缆，一般按长期发热允许电流选择其截面，以下的电缆，一般按长期发热允许电流选择其截面，即：即：I Imaxmax K K I Ialal 综合修正系数综合修正系数K K的计算的计算 在空气中敷在空气中敷设时设时 在空气中穿管敷在空气中穿管敷设时设时 土壤中直埋或穿管直埋土壤中直埋或穿管直埋时时 一、电力电

5、缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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以上三式中：以上三式中：K Kt t为为温度修正系数；温度修正系数；K K1 1为电缆为电缆在空气中多根并列敷在空气中多根并列敷设设和穿管敷和穿管敷设时设时的修正系数；的修正系数；K K2 2为为空气中穿管敷空气中穿管敷设时设时的修正系数，当的修正系数，当电压电压在在10kV10kV及以下及以下时时，截面截面S S95mm95mm2 2时时，K K2 2=1=1，当截面，当截面S S=120185mm=120185mm2 2时时，K K2 2=0.85=0.85；K K3 3为为直埋因土壤直埋

6、因土壤热热阻不同的修正系数；阻不同的修正系数；K K4 4为为土壤中多根并列敷土壤中多根并列敷设设的修正系数。的修正系数。2)2)年最大负荷利用时数年最大负荷利用时数 5000h5000h，长度在，长度在20m20m以上的电缆，按经以上的电缆，按经济电流密度选择电缆截面：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：按经济电流密度选择的电缆还应满足长期发热要求：I Imaxmax K K I Ialal 为为了便于敷了便于敷设设，一般尽量，一般尽量选选用用线线芯截面不大于芯截面不大于185mm185mm2 2的的电缆电缆。一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第

7、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一、电力电缆选择一、电力电缆选择4 4热稳定校验热稳定校验 电缆电缆的的热稳热稳定校定校验验仍采用最小截面法，即所仍采用最小截面法，即所选选截面截面S S（单单位位为为mmmm2 2）应满应满足：足：Q Qk k短路短路电电流流热热效效应应(A(A2 2s)s)。热稳热稳定系数定系数C C 用下式用下式计计算：算：计计及及电缆电缆芯芯线线充填物充填物热热容量随温度容量随温度变变化以及化以及绝缘绝缘散散热热影响的校正系数，影响的校正系数，对对于于36kV36kV厂用回路，取厂用回路，取0.930.93；对于；对于10kV10kV及以

8、上回路取及以上回路取1.01.0；Q Q电缆电缆芯芯单单位体位体积积的的热热容量，容量，铝铝心取心取0.59 J/(cm0.59 J/(cm3 3)，铜心取，铜心取0.81 0.81 J/(cmJ/(cm3 3)；风电厂电气系统第六章 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电缆电缆芯在芯在2020时的电阻温度系数时的电阻温度系数,铝心取铝心取0.00403/0.00403/，铜心取，铜心取0.00393/0.00393/；K Ks s电缆电缆芯在芯在2020时的集肤效应系数，时的集肤效应系数，S S150mm150mm2 2的三芯的三芯电缆电缆K Ks s=1=1，S S=

9、150240mm=150240mm2 2的三芯电缆的三芯电缆K Ks s=1.011.035=1.011.035；2020电缆电缆芯在芯在2020时的电阻温度系数，铝心取时的电阻温度系数，铝心取3.13.11010-6 6cmcm2 2/cm/cm，铜心取，铜心取1.841.841010-6-6cmcm2 2/cm/cm；h h短路短路时电缆时电缆的最高允的最高允许许温度（温度（）；）；w w短路前短路前电缆电缆的工作温度（的工作温度（）。）。一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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5 5允许电压降校验允许电压降校验 对供

10、电距离较远的电缆线路应校验其电压损失对供电距离较远的电缆线路应校验其电压损失:U UN N、coscos分别为线路额定电压（线电压）和功率因数；分别为线路额定电压（线电压）和功率因数；L L电缆线电缆线路路长长度（度（kmkm）；）；r r=/S S、x x 单位长度电缆的电阻和电抗（单位长度电缆的电阻和电抗（/km/km）。）。610kV610kV三芯三芯电缆电电缆电抗抗约为约为0.08/km0.08/km，35kV35kV三芯电缆约为三芯电缆约为0.12/km0.12/km。一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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【例

11、例6-26-2】某某变电变电所所10kV10kV电压电压母母线线用双回用双回电缆线电缆线路向一重要路向一重要用用户户供供电电，用，用户户最大最大负负荷荷5400kW5400kW，功率因数，功率因数coscos=0.9=0.9，最，最大负荷利用小时数为大负荷利用小时数为5200h/5200h/年，当一回电缆线路故障时，要年，当一回电缆线路故障时，要求另一回仍能供给求另一回仍能供给80%80%的最大负荷。线路直埋地下，长度为的最大负荷。线路直埋地下，长度为1200m1200m，电缆净距为，电缆净距为200mm200mm，土壤温度，土壤温度1010，热阻系数，热阻系数8080cm/Wcm/W，短路电

12、流，短路电流I I”=8.7kA=8.7kA，I I1 1=7.2kA=7.2kA，I I2 2=6.6kA=6.6kA，短，短路切除时间为路切除时间为2s2s，试选择该电缆。，试选择该电缆。解解 正常情况下每回路的最大持续工作电流为：正常情况下每回路的最大持续工作电流为：一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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根据最大负荷利用小时数查图根据最大负荷利用小时数查图6-17 6-17 曲线曲线1 1，得，得 J J=0.72=0.72 直埋敷直埋敷设设一般一般选选用用钢带铠钢带铠装装电缆电缆，每回路，每回路选选用两根三芯油用

13、两根三芯油浸浸纸绝缘铝纸绝缘铝心心铝铝包包铠铠装防腐装防腐电缆电缆，每根，每根S=120 mmS=120 mm2 2，热热阻系数阻系数8080cm/Wcm/W时时的允的允许载许载流量流量为为I Ialal=215A=215A，最高允，最高允许许温度温度为为6060，额额定定环环境温度境温度为为2525。长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即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。满足长期发热要求。一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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短路热效应短路热效应 短路前电缆的工作温度短路

14、前电缆的工作温度 热稳定系数热稳定系数C为：为：风电厂电气系统第六章 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满足热稳定要求。满足热稳定要求。电压损失校验电压损失校验 根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。一、电力电缆选择一、电力电缆选择风电厂电气系统第六章 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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二二、支柱绝缘子与穿墙套管的选择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。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

15、。(一一)支柱绝缘子的选择支柱绝缘子的选择 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。流，没有发热问题。1 1种类和型式选择种类和型式选择 屋内型支柱屋内型支柱绝缘绝缘子：由瓷件及用水泥胶合子：由瓷件及用水泥胶合剂剂胶装于瓷件两端的胶装于瓷件两端的铁铁底座和底座和铁铁帽帽组组成。成。胶装方式：胶装方式：铁铁底座和底座和铁铁帽胶装在瓷件外表面的称帽胶装在瓷件外表面的称为为外胶装（外胶装（Z型），胶装入瓷件孔内的称型），胶装入瓷件孔内的称为为内胶装（内胶装（ZN型）。型）。性能：外胶装机械性能：外胶装机械强强度高，

16、内胶装增大了度高，内胶装增大了电电气距离，气距离，电电气性能气性能好，但不能承受扭矩，好，但不能承受扭矩，对对机械机械强强度要求度要求较较高高时时，应应采用外胶装采用外胶装或或联联合胶装合胶装绝缘绝缘子（子（ZL型，型，铁铁底座外胶装，底座外胶装，铁铁帽内胶装）。帽内胶装）。屋外型支柱绝缘子采用棒式绝缘子。屋外型支柱绝缘子采用棒式绝缘子。风电厂电气系统第六章 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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择外胶装支柱绝缘子外胶装支柱绝缘子内胶装支柱绝缘子内胶装支柱绝缘子风电厂电气系统第六章 导体和电气设备的原理与选择第七节

17、电缆、绝缘子和套管的选择610kV610kV棒式绝缘子棒式绝缘子 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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高压高压110220kV110220kV户外棒式绝缘子户外棒式绝缘子 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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2 2额定电压选择：额定电压选择：U UN N U UNsNs 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。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 3动稳定

18、校验动稳定校验 当三相当三相导导体水平布置体水平布置时时，如，如图图6-226-22所示，支柱所示，支柱绝缘绝缘子所受子所受电动电动力力应为应为两两侧侧相相邻邻跨跨导导体受力体受力总总和的一半，和的一半，即：即：式中式中 L L1 1、L L2 2与与绝缘绝缘子相子相邻邻的跨距（的跨距（m m）。）。图图6-226-22二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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 由于制造厂家由于制造厂家给给出的是出的是绝缘绝缘子子顶顶部的抗弯破坏部的抗弯破坏负负荷荷F Fdede，因，因此必此必须须将将F Fma

19、xmax换换算算为绝缘为绝缘子子顶顶部所受的部所受的电动电动力力F Fc c（单单位位为为N N）（如）（如图图6-236-23所示），根据力矩平衡关系得：所示），根据力矩平衡关系得：式中式中 H H绝缘子高度（绝缘子高度（mmmm）；）；H H1 1 绝缘绝缘子底部到子底部到导导体水平中心体水平中心线线的高度（的高度（mmmm），），h h为导为导体放置高度；体放置高度；b b为导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导为导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体为体为18 mm18 mm，平放矩形导体及槽形导体为，平放矩形导体及槽形导体为12 mm12 mm。二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子

20、和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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式中式中 F Fdede抗弯破坏抗弯破坏负负荷（荷（N N），），0.60.6为为安全系数。安全系数。图图6-236-23动稳定校验条件为：动稳定校验条件为：F Fc c0.60.6F Fdede 二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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(二二)穿墙套管的选择穿墙套管的选择 1种类和型式选择种类和型式选择 根据装设地点：可选屋内型和屋外型。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

21、套管和不带导体的母线根据用途：可选择带导体的穿墙套管和不带导体的母线型穿墙套管。屋内配电装置一般选用铝导体穿墙套管。型穿墙套管。屋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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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2 2额定电压选择：额定电压选择：U UN N U UNsNs 当有冰雪时，应选用高一级电压的产品。当有冰雪时，应选用高一级电压的产品。3.3.额定电流选择额定电流选择 带导带导体的穿体的穿墙墙套管，其套管，其额额定定电电流：流：I IN N I Imaxmax 母母线线型穿型穿墙墙套管本身不套

22、管本身不带导带导体，没有体，没有额额定定电电流流选择问题选择问题，但但应应校核窗口允校核窗口允许许穿穿过过的母的母线线尺寸。尺寸。4 4热稳定校验：热稳定校验：Q Qk k为为短路短路电电流流热热效效应应(kA)(kA)2 2ss；I It t制造厂家给出的制造厂家给出的t t秒内允许通过的热稳定电流（秒内允许通过的热稳定电流（kAkA）。）。母线型穿墙套管无热稳定校验。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二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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5 5动稳定校验动稳定校验 穿穿墙墙套管端部所受套管端部所

23、受电动电动力力F Fmaxmax（单单位位为为N N）为为：式中式中 L L1 1套管端部至最近一个支柱套管端部至最近一个支柱绝缘绝缘子子间间的距离的距离（m m），如），如图图6-66-6所示；所示；L L2 2套管本身套管本身长长度度L Lcaca（m m）。）。动稳定校验条件为：动稳定校验条件为：F Fmaxmax0.60.6F Fdede 式中式中 F Fdede抗弯破坏抗弯破坏负负荷（荷（N N），），0.60.6为为安全系数。安全系数。二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择二、支柱绝缘子和穿墙套管的选择风电厂电气系统第六章 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【例例6

24、-3】选择例选择例6-1中变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和中变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和穿墙套管。已知穿墙套管。已知I1.3=19.7kA，I2.6=16.2kA。解解 （1）支柱支柱绝缘绝缘子的子的选择选择 根据装根据装设设地点及工作地点及工作电压电压，位，位于屋内部分于屋内部分选择选择ZB-10Y型型户户内支柱内支柱绝缘绝缘子，其高度子，其高度H=215mm，抗弯破坏，抗弯破坏负负荷荷Fde=7350N。可以满足动稳定要求。户外部分选高一级电压的可以满足动稳定要求。户外部分选高一级电压的ZS-20/8型支型支柱绝缘子。柱绝缘子。风电厂电气系统第六章 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（2）穿）穿墙墙套管的套管的选择选择 根据装根据装设设地点、工作地点、工作电压电压及最大及最大长长期工期工作作电电流，流，选择选择CWLC2-10/2000型型户户外外铝导铝导体穿体穿墙墙套管，其套管，其UN=10kV，IN=2000A，Fde=12250N，套管，套管长长度度Lca=0.435m，5 s热稳热稳定定电电流流为为40kA。满足热稳定要求。满足热稳定要求。满足动稳定要求。满足动稳定要求。风电厂电气系统第六章 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