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电缆附件基础知识讲义
一、电缆及附件基本知识
1、电力电缆结构特性:
A、油浸纸绝缘电缆与XLPE绝缘电缆桔构区别
油浸纸绝缘统包型电缆
三芯油浸纸绝缘电力电缆结构图
1—扇形导体;2—导体屏蔽;3—油浸纸绝缘;4—填充物;
5—统包油浸纸绝缘;6—绝缘屏蔽;7—铅(或铝)护套;
8—垫层;9—钢丝铠装;10—聚氯乙烯外护套
油浸纸绝缘分相铅包(铝包)型电缆
分相铅套电力电缆结构图
导体;2—导体屏蔽;3—油纸绝缘层;4—绝缘屏蔽;
5—铅护套;6—内垫层及填料;7—铠装层;8—外被层;
110kVXLPE绝缘电缆
110kVXLPE绝缘电缆结构图
B、XLPE绝缘电缆结构组成及作用
导体
紧压型线芯作用:
a、使外表面光滑,避免引起电场集中;
b、防止挤塑半导电屏蔽层时半导电料进入线芯;
c、可有效地防止水分顺线芯进入。
注意安装时选择合适的内孔金具及压模,注意铜芯与铝芯电缆压模不同。
金具壁厚面积/ 线芯截面积Cu≥1 Al≥
金具板部平面面积电流密度 Al < Cu <
导电屏蔽层ρν= 104Ω•cm
作用:
a、屏蔽层具有均匀电场和降底线芯表面场强的作用;
b、提高了电缆局部放电的起始放电电压,减少局放的可能性;
c、抑制树枝生长;
d、热屏障作用。
绝缘层
作用:
绝缘是将高压电极与地电极可靠隔离的关键结构。
a、承受工作电压及各种过电压长期作用,因此其耐电强度与长期稳定性能是保证整个电缆完成输电任务的最重要部分;
b、能耐受发热导体的热作用保持应有的耐电强度。
作为近年来广泛使用的交联电缆的绝缘,是由单一介质交联聚乙烯(XLPE)构成,它的主要优点是:
a、优良的电气性能:耐电强度高(长期工频击穿强度20—30kV/m,冲击击穿强度40—65kV/m),介损小(工频时tgδ=—),介电常数小(—);(注:— kV/m,也是局部放电起始场强)
b、耐热性能好(连续工作温度90℃),因而载流量较大;
c、不受落差限制。
因而,对于超高压长距离输电非常有利。
但它也有明显的缺点:
a、耐局部放电性能差,受杂质和气隙及水份的影响很大,在这些缺陷处易产生局部电场集中,发生局部放电,造成不可恢复的永久性损坏;
b、热膨胀系数大,热机械应力效应严重。
所以,交联电缆的生产特别强调纯净,尤其是高压超高压电缆的质量更是由材料的纯净度决定的。对于交联电缆附件,除了结构设计正确合理外,最重要的问题也是清洁问题,尤其是附件所涉及绝缘界面往往是电场易变的地方,一但有杂质、气隙等,其绝缘性能会显著下降。
绝缘材料:
交联聚乙烯与聚乙烯性能对比:
性能项目
聚乙烯
交联聚乙烯
体积电阻率/(Ω•cm)
3×1015
5×1014
介质损耗角正切


相对介电常数


击穿强度/(kV•mm-1)


抗张强度/Pa
130×105
176×105
在10%盐酸70℃浸7天后
78×105
82×105
在苯溶液70℃浸7天后
溶
33×105
伸长率
600%
526%
在10%盐酸70℃浸7天后
37%
83%
在苯溶液70℃浸7天后
碎
94%
在50℃二甲苯中应力开裂时间/h
1—5
7500
耐热老化性能
在110℃以上完全
熔融
在150℃下浸14天,机械性能基本不变
耐热变形性能
在110℃加5N负荷,完全压出,变形率达95%
有120℃下加5N
负荷变形达30%—40%
聚乙烯经过交联后大大地提高了聚乙烯的机械、耐热抗蠕变以及抗环境开裂性能。
各种绝缘材料的物理性能:
材料
常用符号
抗拉强度
(kg•cm2)
伸张度
(%)
密度
(g•cm3)
抗
磨
性
抗切割性
聚氯乙烯
PVC
168
260
-
差
差
聚乙烯
PE
98
300

差
差
交联聚乙烯
XLPE
210
120

适中
适中
聚四氯乙烯
TFE
210
150

适中
适中
费化乙30丙烯
FEP
210
150

差
差
ETFE
Tefzel
(ETFE)
420
150

好
好
氯丁(二烯)橡胶
Kynar
497
300

好
好
硅胶
Silicone
56-126
100-800
-1