配电线路设计、施工和维护 教学课件 作者 李燕 第5章　电力电缆线路.pptx 58页

第5章　电力电缆线路1)掌握电力电缆的基本结构、电力电缆的载流能力、电力电缆导体截面积的选择及校验方法。2)熟悉电力电缆的分类、电力电缆型号的表示方法；熟悉电力电缆的敷设方式以及运行和维护的有关知识；熟悉电力电缆的敷设施工工艺。3)了解各种类型电力电缆的特点。5.1　电力电缆的基本知识5.2　电力电缆的选择5.3　电力电缆的敷设5.4　电力电缆的运行与维护 5.1　电力电缆的基本知识5.1.1　电力电缆的发展5.1.2　电力电缆的使用5.1.3　电力电缆的种类和结构5.1.4　电力电缆的型号5.1.5　电力电缆的载流能力 5.1.1　电力电缆的发展 5.1.2　电力电缆的使用表5 - 1　电缆绝缘材料的使用温度和介质特性表5 - 1　电缆绝缘材料的使用温度和介质特性1)载流量大，相当于同等截面积的架空线，SF6电缆的导体和绝缘子都收纳在钢管内，不受外界污秽物影响、维护工作少。2)SF6气体介电常数约等于1，在同一等级电压条件下电容量仅为普通纸绝缘充油电缆的1/10，即使作为长距离超高压线路也无需加设电抗调相设备。3)介质损耗微小，SF6气体散热效果好，因此由介质损耗引起的温升可以忽略不计。 5.1.2　电力电缆的使用4)制造长度受运输条件制约，一般出厂长度仅为12～14m，因此现场焊接接头多，而且焊接后要彻底清除残留在管内的杂质。5)只有在单回路电缆不能满足所需输送容量时，采用SF6电缆才有其经济价值。 5.1.3　电力电缆的种类和结构1.电力电缆的种类(1)根据电压等级分类　电力电缆可分为低压电力电缆(1kV)、中压电力电缆(3~35kV)和高压电力电缆(60~500kV)。(2)根据导体材料分类　可分为铜芯电缆和铝芯电缆两种。(3)根据导体标称截面积分类　电力电缆的导电线芯是按一定等级的标称截面积制造的，这样既便于制造，也便于施工。(4)根据导体芯数分类　电力电缆可分为单芯、二芯、三芯、四芯和五芯电缆，共5种。(5)根据截面形状分类　电力电缆线芯截面分为圆形、半圆形和扇形三种，如图5 - 1所示。 5.1.3　电力电缆的种类和结构图5 - 1　线芯截面形状 5.1.3　电力电缆的种类和结构图5 - 2　线芯角度图(6)根据结构特点分类　电力电缆可分为统包型、分相型、钢管型 5.1.3　电力电缆的种类和结构、扁平型及自容型等。(7)根据绝缘材料分类　电力电缆可分为油浸纸绝缘、塑料绝缘及橡胶绝缘等，此外还有低温电缆和超导电缆。2.电力电缆的基本结构(1)导电线芯　导电线芯分铜芯和铝芯两种，用于传输电能，要求具有良好的导电性。(2)绝缘层　用于保证电能沿导电线芯传输，在电气上使导电线芯与外界隔离，必须具有良好的绝缘性能和耐热性能。(3)屏蔽层　10kV及以上的电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。(4)保护层　保护层分内护层和外护层两部分。3.几种常见电力电缆的结构 5.1.3　电力电缆的种类和结构(1)油浸纸绝缘电力电缆　这种电缆是历史最久、应用最广和最常用的一种电缆。1)普通粘性浸渍纸绝缘电缆是一般常用的油浸纸绝缘电缆。图5 - 3　三芯统包型电缆结构示意图1—导体　2—芯绝缘3—统包绝缘　4—填充材料5—铅包　6—沥青防腐层7—沥青黄麻层　8—铠装层线 5.1.3　电力电缆的种类和结构2)滴干绝缘电缆是绝缘层厚度增加的粘性浸渍纸绝缘电缆，浸渍后经过滴出浸渍剂制成。3)不滴流浸渍绝缘电缆的结构、尺寸与滴干绝缘电缆相同，用不滴流浸渍剂浸渍制成。4)油压油浸纸绝缘电缆包括自容式充油电缆和钢管充油电缆，适用于35kV以及更高电压等级的电缆线路。5)气压油浸纸绝缘电缆包括自容式充气电缆和钢管充气电缆。(2)塑料绝缘电缆　塑料绝缘电缆制造简单，重量轻，终端头和中间接头制作容易，弯曲半径小，敷设简单，维护方便，并具有耐化学腐蚀和一定的耐水性能，适用于高落差和垂直敷设的场合。1)聚氯乙烯绝缘电缆的绝缘层由聚氯乙烯挤包制成。 5.1.3　电力电缆的种类和结构2)交联聚乙烯绝缘电缆是近几年来发展起来的很有前途的塑料绝缘电缆。图5 - 6　聚氯乙烯电缆结构图1—线芯　2—聚氯乙烯绝缘　3—聚氯乙烯内护套4—铠装层　5—填料　6—聚氯乙烯外护套 5.1.3　电力电缆的种类和结构3)聚乙烯绝缘电缆具有优良的介电性能，但抗电晕、游离放电性能差。图5 - 8　橡皮绝缘电力电缆的结构图1—线芯　2—线芯屏蔽层　3—橡皮绝缘层4—半导电屏蔽层　5—铜带屏蔽层6—填料　7—橡皮带　8—聚氯乙烯外护套 5.1.3　电力电缆的种类和结构4)阻燃聚氯乙烯绝缘电缆是在聚氯乙烯绝缘中加阻燃剂，即使明火烧烤，其绝缘也不会燃烧。(3)橡皮绝缘电力电缆　其绝缘层为丁苯橡皮或丁基橡皮。 5.1.4　电力电缆的型号1.电力电缆的型号表示方法表5 - 2　电缆型号中各字母的含义表5 - 2　电缆型号中各字母的含义表5 - 3　电缆型号中各数字的含义表5 - 3　电缆型号中各数字的含义 5.1.4　电力电缆的型号2.电缆产品的规范表示法 5.1.5　电力电缆的载流能力1.电缆长期允许载流量2.电缆允许短路电流表5 - 4　常用电力电缆导体的最高允许温度表5 - 4　常用电力电缆导体的最高允许温度 5.2　电力电缆的选择5.2.1　电缆导体材质的选择5.2.2　电缆外护层类型的选择5.2.3　电力电缆导体截面积的选择 5.2.1　电缆导体材质的选择 5.2.2　电缆外护层类型的选择1.电缆的外护层选择应符合的要求1)交流单相回路的电力电缆，不得有未经非磁性处理的金属带及钢丝铠装。2)在潮湿、含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，金属套、加强层及铠装上应有挤塑外套，水中电缆的粗钢丝铠装还应有纤维外被。3)除低温-20℃以下环境或药用化学液体浸泡场所，以及有低毒难燃性要求的电缆挤塑外套宜用聚乙烯外，其他情况下均可采用聚氯乙烯外套。4)用在有水或化学液体浸泡场所的6～35kV或35kV以上的交联聚乙烯绝缘电缆，应具有符合使用要求的金属塑料复合阻水层、铅套、铝套或膨胀式阻水带等防水构造。 5.2.2　电缆外护层类型的选择2.直埋敷设电缆的外护层选择应符合的规定 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择1.选择电缆导体截面积的原则1)最大工作电流作用下的电缆导体温度，不得超过电缆使用寿命的允许值。2)短路过程中最大短路电流作用下的电缆导体温度，应符合表5 - 4规定。3)最大工作电流作用下连续回路的电压降不得超过该回路的允许值。4)10kV及以下电力电缆截面积除应符合上述1)～3)条的要求外，还应按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济地选择。 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择①按照工程条件、电价、电缆成本及贴现率等计算拟选用的10kV及以下铜芯的聚氯乙烯绝缘电缆、交联聚乙烯绝缘电缆的经济电流密度值。②对于备用回路的电缆，如备用电动机回路等，宜按正常使用运行小时数的一半选择电缆截面积。对于一些长期不使用的回路，不宜按经济电流密度选择截面积。③当电缆经济电流截面积比按热稳定度、允许电压降或持续载流量要求选择的截面积小时，则应按热稳定度、允许电压降或持续载流量较大要求选择截面积。当电缆经济电流截面积介于电缆标称截面积档次之间，可视其接近程度，选择较接近的一档截面积，且宜偏小选取。 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择5)多芯电力电缆导体最小截面积的选择，铜导体不宜小于2.5mm2，铝导体不宜小于4mm2。6)敷设于水下的电缆，当需要导体承受拉力且较合理时，可按抗拉要求选用截面积。2.选择和校验电缆线芯截面积的方法(1)按工作电流选择截面积　电流通过导体时会产生能量损耗，从而使导线发热。例5 - 1　设用户装有一台1800kV·A变压器，若该用户以直埋10kV油浸纸绝缘铝芯电缆做进线供电，土壤热阻系数为80℃·m/W，地温最高为30℃，试选择电缆型号？解：该电缆通过的最大电流值为 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择(2)按经济电流密度选择截面积　电缆(或导线，下同)的截面积越大，电能损耗越小，但是电缆投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。表5 - 5　我国规定的电缆经济电流密度(单位：A/mm2)表5 - 5　我国规定的电缆经济电流密度 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择表5 - 5　我国规定的电缆经济电流密度表5 - 6　不同行业的年最大负荷利用小时数Tmax(单位：h)表5 - 6　不同行业的年最大负荷利用小时数Tmax表5 - 6　不同行业的年最大负荷利用小时数(3)按短路电流热稳定度校验截面积　对于选择电缆导体截面积的原则2)， 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择即要求所选择的电缆截面积必须满足短路电流热稳定度条件，该原则一般用作电缆截面积的校验。1)对于电压为1kV及以下的电缆，当采用断路器或熔断器作电网的短路保护时，一般电缆均可满足短路热稳定度要求，不必再进行核算。2)对于电压为3kV及以上的电缆，常常根据短路热稳定度的要求来确定其最小允许截面积，计算公式如下表5 - 7　热稳定系数K值表(单位：A/mm2)表5 - 7　热稳定系数K值表 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择表5 - 7　热稳定系数K值表(4)按允许电压降校验电缆截面积　对于10kV及以下的供电网络，一般没有调压设备，为了保证供电质量， 5.2.3　电力电缆导体截面积的选择对供电距离较远、容量较大的电缆线路，应校验其电压损失ΔU%，一般应满足ΔU%≤5%。 5.3　电力电缆的敷设5.3.1　电力电缆的敷设方式5.3.2　电力电缆敷设方式的选择5.3.3　电力电缆的敷设施工 5.3.1　电力电缆的敷设方式1.浅槽敷设2.直埋敷设3.穿管敷设4.排管敷设5.架空敷设6.电缆沟敷设7.电缆隧道敷设8.水下电缆敷设9.桥架敷设10.电缆竖井敷设 5.3.2　电力电缆敷设方式的选择1.电缆直埋敷设方式的选择原则1)同一通路少于6根的35kV及以下电力电缆，在厂区通往远距离辅助设施或城郊等不易有经常性开挖的地段，宜采用直埋敷设；在城镇人行道下较易翻修的地段或道路边缘，也可采用直埋敷设。2)厂区内地下管网较多的地段，可能有熔化金属、高温液体溢出的场所，待开发有较频繁开挖的地方，不宜采用直埋敷设。3)在化学腐蚀或杂散电流腐蚀的土壤范围内，不得采用直埋敷设。2.电缆穿管敷设方式的选择原则1)在有爆炸危险场所明敷的电缆，露出地坪上需加以保护的电缆，以及地下电缆与公路、铁道交叉时，应采用穿管敷设。 5.3.2　电力电缆敷设方式的选择2)地下电缆通过房屋、广场的区段，以及电缆敷设在规划中将作为道路的地段，宜采用穿管敷设。3)在地下管网较密的工厂区、城市道路狭窄且交通繁忙或道路挖掘困难的通道等电缆数量较多的地区，可采用穿管敷设。3.浅槽敷设方式的选择原则1)地下水位较高的地方宜采用浅槽敷设。2)通道中电力电缆数量较少，且在不经常有载重车通过的户外配电装置等场所宜采用浅槽敷设。4.电缆沟敷设方式的选择原则1)在化学腐蚀液体或高温熔化金属溢流的场所，或在载重车辆频繁经过的地段，不得采用电缆沟敷设。 5.3.2　电力电缆敷设方式的选择2)经常有工业水溢流、可燃粉尘弥漫的厂房内，不宜采用电缆沟敷设。3)在厂区、建筑物内地下电缆数量较多但不需要采用隧道的地区，城镇人行道开挖不便且电缆需分期敷设的地区，同时不属于上述情况时，宜采用电缆沟敷设。4)有防爆、防火要求的明敷电缆，应采用埋砂敷设的电缆沟敷设。5.电缆隧道敷设方式的选择原则1)同一通道的地下电缆数量多，电缆沟不足以容纳时应采用电缆隧道敷设。 5.3.2　电力电缆敷设方式的选择2)同一通道的地下电缆数量较多，且位于有腐蚀性液体或经常有地面水流溢的场所，或含有35kV以上高压电缆以及穿越公路、铁道等地段，宜采用电缆隧道敷设。3)受城镇地下通道条件限制或交通流量较大的道路下，与较多电缆沿同一路径有非高温的水、气和通信电缆管线共同配置时，可在公用性隧道中敷设电缆。6.电缆竖井敷设的选择原则7.电缆架空敷设的选择原则8.水下电缆敷设的选择原则9.电缆桥架敷设的选择原则10.排管敷设方式 5.3.3　电力电缆的敷设施工1.电缆直埋敷设(1)电缆沟的挖掘　电缆沟的挖掘应沿着勘察测量画出的白粉线进行，深度一般为800mm，穿越农田时不应小于1m，66kV及以上的电缆不应小于1m，只有在引入建筑物、与地下建筑物交叉及绕过地下建筑物处，可浅埋，但应埋设保护管。①若遇机械损伤，应加保护钢管。②若遇化学作用，应换土并隔离(陶瓷管)，或绕开。③若遇地下电流，应屏蔽或加套陶瓷管。④若遇振动，应与地下水泥桩固定。 5.3.3　电力电缆的敷设施工图5 - 9　电缆沟尺寸示意图⑤若遇热影响，应用隔热耐腐材料隔离， 5.3.3　电力电缆的敷设施工如石棉水泥板、泡沫混凝土等。⑥若遇腐殖物质，应换土并隔离。⑦若遇虫鼠危害，应加保护管，钢管及陶瓷管等。图5 - 10　电缆引入室内时室外裕量示意图 5.3.3　电力电缆的敷设施工表5 - 8　35kV直埋电缆沟宽度表表5 - 8　35kV直埋电缆沟宽度表表5 - 9　直埋敷设的电缆与各种设施的最小净距 5.3.3　电力电缆的敷设施工表5 - 9　直埋敷设的电缆与各种设施的最小净距 5.3.3　电力电缆的敷设施工表5 - 9　直埋敷设的电缆与各种设施的最小净距(2)埋设保护管及顶管　在穿越铁路、公路及城市街道厂区道路时应埋设保护管，但在穿越铁路、公路或其他不能挖掘明沟的道路时，则通常用顶管的方法设置保护管。 5.3.3　电力电缆的敷设施工(3)埋设隔热层　电缆的埋设与热力管道交叉或平行敷设，如不能满足最小允许距离时，见表5 - 9，应在接近或交叉点前后1m范围内作隔热处理。(4)沟内铺砂　沟挖好后应沿全线检查一遍，应符合前述的要求，特别是转角、交叉、设管、隔热及深宽等。(5)展放电缆于沟内　展放电缆与架空线路中放线基本相同，所不同的是将电缆放入沟内，并且沟不是直线，除转角外还有穿保护管等。1)人工牵引展放电缆。2)机械牵引展放电缆。 5.3.3　电力电缆的敷设施工(6)盖砂铺砖回填土　全部检查核对无误后，在电缆上面盖一层细砂，要求同前，厚100mm，然后在砂子上面铺盖一层红砖或水泥砖，其宽度应超出电缆两侧各50mm。图5 - 11　展放电缆时滚轮的放置 5.3.3　电力电缆的敷设施工图5 - 12　用钢丝网套将电缆与牵引绳系住 5.3.3　电力电缆的敷设施工图5 - 13　牵引机械骑跨在电缆沟上拖拉电缆(7)按规定埋设标志牌　根据GB50168—2006《电气装置安装工程 5.3.3　电力电缆的敷设施工电缆线路施工及验收规范》在规定的地方埋设电缆标志牌，标志牌应符合规定要求。2.电缆沟(或隧道)敷设法1)清理沟内外杂物、检查支架预埋情况并修补，把沟盖板全部置于沟上面不利于展放电缆的一侧，另一侧应清理干净。2)展放电缆的方法多同于人工牵引展放，不同的是电缆应在沟上一侧展放，不得在沟内拖拉，一方面是沟内狭窄，不便操作，再者是易划伤电缆。表5 - 10　电缆在电缆沟或隧道内敷设时的最小净距(单位：mm)表5 - 10　电缆在电缆沟或隧道内敷设时的最小净距 5.3.3　电力电缆的敷设施工表5 - 10　电缆在电缆沟或隧道内敷设时的最小净距3)电缆在支架上的固定方法很多，最常用的是Ω形卡子。 5.3.3　电力电缆的敷设施工图5 - 14　用卡子将电缆固定在支架上4)电缆敷设完后，应及时将沟内杂物清理干净，盖好沟盖板， 5.3.3　电力电缆的敷设施工必要时，应将盖板缝隙密封，以免水、汽、油及灰等侵入。5)隧道内的敷设方法与电缆沟内基本相同，但展放电缆并引入隧道时，一般采用图的方式，电缆有时也采用挂式安装或支架上安装，如图5 - 14所示。图5 - 15　电缆在隧道里敷设方法示意图 5.4　电力电缆的运行与维护5.4.1　电力电缆的运行5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护 5.4.1　电力电缆的运行1.电力电缆投入运行1)对于新装电缆线路，需经过验收检查合格，并办理验收手续方可投入运行。2)停电超过一个星期但不满一个月的电缆，重新投入运行前，应测量其绝缘电阻值，与上次试验记录比较(换算到同一温度下)，不得降低30%，否则需做直流耐压试验。3)重做终端头、中间头和新做中间头的电缆，必须核对相位，测量绝缘电阻，并做耐压试验，全部合格后，才允许恢复运行。2.电缆线路运行的注意事项1)不要长时间过负荷运行或过热。2)电缆线路馈线保护不应投入重合闸。3)电缆线路的馈线跳闸后，不要忽视电缆的检查。 5.4.1　电力电缆的运行4)直埋电缆运行检查时要特别注意：电缆附近地面不能随便挖掘；电缆路径附近地面不准堆放重物、腐蚀性物质及无临时建筑；电缆路径标志桩和保护设施不能随便移动、拆除。 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护1.电力电缆线路的巡视检查(1)日常巡视检查的周期　对于有人值班的变(配)电所，每班应检查一次；对于无人值班的变(配)电所，每周至少检查一次。(2)日常巡视检查内容1)观察电缆线路的电流表，看实际电流是否超出了电缆线路的额定载流量。2)电缆终端头的连接点有无过热变色。3)油浸纸绝缘电缆及终端头有无渗油、漏油现象。4)并联使用的电缆有无因负荷分配不均匀而导致某根电缆过热。5)有无打火、放电声响及异常气味。6)终端头接地线有无异常。(3)定期检查周期 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护1)敷设在土壤、隧道以及沿桥梁架设的电缆，发电厂、变电所的电缆沟、电缆井、电缆架及电缆段等的巡查，每三个月至少检查一次。2)敷设在竖井内的电缆，每半年至少检查一次。3)电缆终端头，根据现场运行情况每1~3年停电检查一次；室外终端头每月巡视一次，每年二月及十一月进行停电清扫检查。4)对挖掘暴露的电缆，酌情加强巡视。5)雨后，对可能被雨水冲刷的地段，应进行特殊巡视检查。(4)定期检查内容1)直埋电缆线路。2)敷设在沟道、隧道及混凝土管中的电缆线路。3)室外电缆终端头。 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护2.电力电缆试验1)新电缆敷设前应做交接试验；安装竣工后和投入运行前也应做交接试验。2)接于电力系统的主进电缆及重要电缆，每年应进行一次预防性试验；其他电缆，一般每1~3年试验一次。3)新敷设的带有中间接头的电缆线路，在投入运行3个月后，应进行预防性试验，以后按试验周期进行。3.电力电缆线路故障类型(1)低阻接地或短路故障　电缆导体有一芯(或数芯)对地绝缘电阻或导体芯与导体芯之间的绝缘电阻低于100kΩ，而导体连续性良好。 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护(2)高阻接地或短路故障　电缆导体有一芯(或数芯)对地绝缘电阻或导体芯与导体芯之间的绝缘电阻大大低于正常值但高于100kΩ，而导体连续性良好。(3)断线故障　电缆导体各芯绝缘良好，但有一芯(或数芯)导体不连续。(4)断线并接地故障　电缆导体有一芯(或数芯)导体不连续，而且经电阻接地。(5)闪络性故障　这类故障大多数在预防性耐压试验时发生，并多出现于电缆中间接头或终端头，有时在接近所要求的试验电压时击穿，然后又恢复，有时会连续击穿，间隔时间数秒至数分钟不等。4.电力电缆故障产生的原因及对策 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护(1)外力损伤　在电缆的保管、运输、敷设和运行过程中都可能遭受外力损伤，特别是已运行的直埋电缆，在其他工程的地面施工中易遭损伤，这类事故往往占电缆事故的50%。(2)保护层腐蚀　地下杂散电流的电化腐蚀或非中性土壤的化学腐蚀使保护层失效，失去对绝缘的保护作用。(3)铅包疲劳、龟裂及胀裂　造成此故障的原因是该电缆品质不良，可以通过加强敷设前对电缆的检查来避免。(4)过电压、过负荷运行　电缆电压选择不当，在运行中突然有高压串入或长期超负荷，都可能使电缆绝缘强度遭破坏，将电缆击穿。(5)户外终端头浸水爆炸　因施工不良，绝缘胶未灌满，致终端头浸水，最终发生爆炸。 5.4.2　电力电缆线路的巡视与维护(6)户内终端头漏油　终端头漏油，破坏了密封结构，使电缆端部浸渍剂流失干枯，热阻增加，绝缘加速老化，易吸收潮气，造成热击穿。5 - 1　电力电缆是如何分类的？各类型在结构上有什么特点？5 - 2　怎样选择和校验电缆线芯的截面积？5 - 3　什么是电力电缆的允许载流量？5 - 4　电力电缆导线截面积的选择有哪些方法？5 - 5　电力电缆敷设常有哪些方法？各有什么特点？5 - 6　电力电缆线路的日常巡视检查及定期检查周期如何规定？5 - 7　电力电缆线路的日常巡视检查及定期检查内容有哪些？5 - 8　电力电缆的常见故障有哪些？