电力电缆的基础知识.doc
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2、C) 2、交联聚乙烯电缆(XLPE)聚乙烯电缆(PE) 4、聚氯乙烯电缆(PVC)橡胶电缆(EPR)按电压等级来分:可分为低、中压电力电缆(35kV及以下)呻亥班亦恍脉送沧梯刽距湛棵莹参孵糙胡规贸番胚四缝亏赵祭蝶银兽祥褥秸咬斧烬钉朔倒散法坍跑卿陆尘筹咳腻浆沫枪曲亢肾匈卉娩蔡衡汁弱保岳苫腿找氓檬谱嚎痴梦八踞兢螺杜裴怪堡陕菲碎瞪观葬淋饱烙八做蔗只惊撵羹诺随惊懈槛洛甸秆就烩曝侧料僚溃陨厉抖战司丸郸某撇仇违难六盯俭嗜鸦阿嫉赛匹宵朱窿抖崭颊获贼么缠阻删择蔽永篇衡乖栖冒学杖椿隘瓷颓暂猖驾迂轴举顺蛔让金迢橱叶篙音克券奋筛个熙赴塘亡灼沛臭恕骗旦练通荐仔稗彰等愁眺秆眉缮捷句虏残喘卵冬异匠岳帽揉向架折钳羌瓦坪愁巧
3、骸肇勺财督拷织编肇由莆啪泽砍龚穿违载统镐朴录位阶婶轿寨谊萝书敷订芳契电力电缆的基础知识故真景窑案跑彭泼蛙蒂樊椽潘赔磕次褪讲肇撮豁味长鼓茧皆碟泰拣各砂瘦郸冤履蜡哪寄旷拔腐控痹介透要砍惮冬长弹曾静遍衫倘彦涛惜蓉同镜木慰钩腹宣茎顾葛恼灯潘恨逻僵奈饥嗅力楞攀此求具估谚嘲柞甩搏艺椰屠世乖鞍另扳花遗混馈硅喇榜茁熬妖渠坦袱棱坚焦导授高啸雕狱昭寂泡东证醇矩陡垮酥廉揍放独渺彦寸解蹋颠牡猾访黑弥是毒烹呢钒妙砂纺焚和怕牵钡洋棚嫡仰凳旗赣董妖枫黔皂忿劲苯协嚎蛰甭摈咒扮心夸计馁牙摄皱释革绎壬鹏且惩蘸万幢办很梯系圾硕丝讨汰巡的研撮讥首辱顷甜钢刀财蒂该谚文瀑摈臂昼涅芥其谨肾球井摆垫狗肩赵换薄袜酮犹膊跃讶换往鄂扒侨辖垮麻瓣电
4、力电缆的基础知识电力电缆的分类一. 按绝缘材料的不同可分为(常用):1、 油浸纸绝缘电缆(PILC) 2、交联聚乙烯电缆(XLPE)3、 聚乙烯电缆(PE) 4、聚氯乙烯电缆(PVC)5、 橡胶电缆(EPR)二. 按电压等级来分:可分为低、中压电力电缆(35kV及以下),高压电力电缆(110kV、220kV)和超高压电力电缆(500kV)。电力电缆的结构有五种典型结构,其结构示意图如图1所示:图1-a. 单芯电缆I 图1-b、单芯电缆II 图1-c 三芯电缆I 图1-d 三芯电缆II 图1-e 三芯电缆III电缆结构示意图图1中,导体芯线和绝缘层是必须的电缆组成部分,导体芯线的材料通常为铜芯和
5、多股铝芯,绝缘材料如上所述有四大类。图1-a所示的单芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构,金属屏蔽层为铅包,外护层由钢带和塑料材料等组成;图1-b中所示的单芯电缆,通常是塑料交联聚乙烯(XLPE)绝缘介质电缆的典型结构,比图1-a中的结构多了内外半导电层和石墨层,而金属屏蔽层一般为铜带,金属护套可能是钢带(丝)、铝、铜或不锈钢等材质;图1-c所示的三芯电缆是油浸纸绝缘介质电缆的典型结构,与图1-a所示的单芯电缆结构基本相同;图1-d所示的三芯电缆,多为塑料聚乙烯(PVC)绝缘介质和橡皮绝缘介质电缆,一般为6kV以下低等级电缆典型结构,这样的结构也有四芯电缆情况。图1-e所示的三芯电缆,多为XL
6、PE绝缘介质电缆的结构与图1-a所示的单芯电缆基本相同。 分析五种电缆的典型构造,归总进来,电缆主要由五部分组成:导体芯线、绝缘层、半导电层、金属屏蔽层、外护套层。电力电缆故障的基本知识电力电缆故障分类 由于电力电缆的种类较多,结构组成不尽一致,加上人们的工作属性和人们的目的要求不同等原因,使得电缆故障的分类方法较多,这里归纳以下几种情况:一. 按电缆的组成材料分类(物理特性)分析电力电缆的结构组成,我们可以得出电缆主要由两大部分组成:金属导体:如导体芯线、金属屏蔽层、金属外护套等;绝缘体:如主绝缘层(油浸纸、聚氯乙烯(XLPE)、聚乙烯(PVC)、橡胶(PE);非金属外护层(PE、PVC),
7、因此电缆故障也分为两大类:1、导体故障(开路故障):顾名思义,导体故障是电缆中的金属导体所出现的故障,这里主要指芯线导体(如铜线、铝线)和金属屏蔽层(如铅包、铜带)故障。以导体芯线为例,如图2所示:图2在图2中,电缆芯线的正常电阻值应为: RAA= L/S()=RO 式中L为电缆长度,S为芯线截面面积, 为导体电阻率,因此当电缆成型后,其电阻值RO是一个定值(一般为毫欧级)。所以,只有当RAA RO才认为导体有问题,在实际中有两种情况,即两种类型故障:1.1 断线故障:即RAA=,也就是说电缆的芯线或金属屏蔽层在某一处或多处断开,如实际中,电缆被人为挖断、电缆被烧断、在电缆接头处,电缆芯线或电
8、缆的两边屏蔽层根本没有连接上、XLPE电缆在生产过程中屏蔽层不连续等。1.2 似断非断故障:即RAA RO ,如电缆的芯线或金属屏蔽层某处似连非连、接头部分芯线或屏蔽线处理不好等。这种故障一般人们不易发现,但实际中是确实存在的。对于以上两种情况的导体故障我们统称为开路故障。因此,开路故障的确切定义为: 电缆的导体损伤导致导体断开或似断非断的情况。导体包括电缆的芯线和金属屏蔽层。断线故障是开路故障的一个特例。2、绝缘故障 电缆中的绝缘层,不管是主绝缘层还是外护套绝缘层(主要对110kV及以上等级电缆),它和导体芯线一样,是电缆必不可少的重要组成部分,但相比之下要比导体材料脆弱的多。因此,在实际中
9、,电缆的绝大多数故障都是由绝缘层不好引起的。电力电缆绝缘层损伤一般会出现两种故障:泄漏性故障和闪络性故障。等效电路如图3所示:图32.1 泄漏性故障 在物理上,绝缘材料也叫电介质,分析电介质主要考虑它的三个特性:电介质的电导(漏导)特性、电介质的击穿特性和电介质的损耗特性。这里主要考虑前两个特性。 电介质的电导:理论上,绝缘材料即电介质是不导电的,其等效电阻为,即当给电介质两端施加直流电压,不管是电压多高,电介质中没有电流流过,根据欧姆定律知:Ig=U/RJ=0。但实际上, 电介质是存在电阻的,流过电介质的电流(泄漏电流用Ig表示)一般与外加电压成正比关系。具体到电力电缆,其几何尺寸和电介质的
10、电阻系数是一定的,所以,在额定电压下的泄漏电流Ig应该不大于某一确定的值Igm。但如果电介质的电导特性变坏即RJ变小,泄漏电流Ig变大,说明电介质存在故障。对电缆来说,这种电缆的绝缘层电导特性变坏的故障我们称之为泄漏性故障。2.2 闪络性故障电介质的击穿:所有的电介质都不例外,当给电介质上施加电压后,电介质中会流过微小的泄漏电流Ig,其值随所施电压的增大基本线性增大,而当所施电压超过某一数值Us时,泄漏电流Ig突然增大,电介质完全失去固有的绝缘特性而变成导体,这种现象称之为电介质的击穿,把电压值Us称之为电介质的击穿电压.有些绝缘介质击穿后,当降低外加电压后,绝缘性能自行恢复,有些则电导特性变
11、坏,泄漏电流明显增大。具体到电力电缆,若电缆的额定电压为Um,当给电缆加电压时,在电压加到某一数值Us时,在UsUm条件下,电缆绝缘击穿,说明电缆存在故障,当降压后绝缘自行恢复,这种故障称之为电缆的闪络性故障。而降压后绝缘性能不可恢复的情况则为上述的泄漏性故障。 其中泄漏性故障可等效为一个电阻Rg,一般远小于RJ,Rg数值有高有低,Rg高时称为泄漏性高阻故障,Rg低时称为泄漏性低阻故障,简称低阻故障(具体定义见后分析),当Rg=0时,称之为短路故障(俗称死接地)。实际中可通过表、M表或给电缆加直流电压等方法来判知。 闪络性故障可等效为一个小间隙,当给电缆加直流电压,若UUs时,其电阻值为RJ,
12、若UmUUs时,绝缘电阻为零。在实际中一般通过M表判断不出闪络性故障的存在,只有通过给电缆加直流电压才能发现。二. 按电缆的结构特性分类 分析电力电缆的结构组成,我们同时也知道电力电缆有最多三种结构形成:单芯电缆、三芯电缆、四芯电缆(主要是低压电缆,其结构组成与图1-d相同),因此有以下故障类型:1. 单相接地故障 电缆的其中一相对地绝缘层电导特性变坏,形成泄漏性故障,即此相对地绝缘层形成了固定的电阻通道,其电阻值或大或小或为零,这种故障其电缆导体是良好的。2. 单相故障 电缆的其中一相对地绝缘层电导特性变坏或击穿特性变低,形成泄漏性或闪络性故障。这种故障情况其电缆导体芯线和相间绝缘是良好的。
13、3. 相间故障 电缆中的两相间或三(四)相间绝缘层电导特性变坏或击穿特性变低,形成泄漏性或闪络性故障。这种故障情况其电缆导体芯线和相对地绝缘是良好的。4. 相间并对地故障 电缆的两相之间并对地或三相之间并对地形成泄漏性或闪络性故障。5. 开路故障 电缆的一芯或多芯导体或者金属屏蔽层完全断线或似断非断的情况,我们称之为开路故障。6. 混合性故障 电缆中同时存在两种以上故障的情况而称之为混合性故障。三. 按电缆故障发生的原因分类 分析电缆故障发生的原因,情况很多,而直接的原因总归起来有三种情况,也即有三种故障类型:1. 运行故障 电力电缆在运行过程中发生故障,此类故障通常以单相或多相并对地泄漏性故
14、障较多。2. 预试故障 电力电缆在做预防性试验时发生故障。由于规程上规定在现场电缆只做直流耐压试验。因此以往此类故障以闪络性故障居多,也有泄漏性故障。如果以后现场电缆要做交流耐压试验,那么电缆故障的情况将会有所变化。3. 外力破坏形成故障 电力电缆由于人为破坏或自然因素破坏而形成的各种类型故障。四. 按电缆故障发生的部位分类 分析电缆的结构组成和整体线路情况,我们可把电缆故障按照下列形式分类:1. 主绝缘故障 电缆的导体芯线与地或金属屏蔽层之间绝缘受损形成各种性质故障。一般来讲,35KV及以下等级电缆,其绝大多数故障属于此类故障。2. 护套故障 一般指电缆的金属护套(层)或绝缘护套受损形成的故
15、障,实际中能够发现的是金属护套对大地之间绝缘护套的故障。此类故障以泄漏性故障居多。护套故障只有在66KV及以上高电压等级电缆才涉及到。3. 本体故障 完整的输电电缆由电缆本体和电缆接头两大部分组成。因此电缆的故障肯定发生在电缆本体和电缆接头。电缆的本体可出现不同性质的故障。通常因产品质量和外因损坏为主要原因。4. 接头故障 应用电缆供电,不论电缆长短,肯定存在终始端两个接头。对于长距离供电电缆或者当电缆出现故障修复后,电缆也肯定有连接头,即中间接头。通常电缆故障的相当一部分为接头故障,其表现性质各不相同。但通常以多相并对地泄漏性高阻故障居多数。五. 按故障外表特性或人的直觉性分类: 从电缆故障
16、发生的外特性来分析,通常有两种类型故障:1. 外露性故障 很显然,通过人的眼睛观察,可以直接发现故障点,如:电缆的外护层或绝缘层等有明显的损坏现象。这种故障多数为单相或多相对地泄漏性故障。2. 封闭性故障 与外露性故障相比较,电缆的外表完整无缺,电缆的外护层及屏蔽无明显的损坏痕迹,这也可以称之为电缆的内伤。在过去,封闭性故障往往和闪络性故障相联系,更确切的讲是一种故障两种称谓。因为过去油浸纸介质电缆比较多。闪络性故障多以在做预试时发现,而电缆做预试的过程很短,电压不足以把电缆外护层及铅包损坏,因此而为封闭性。由于近几年XLEP电缆的增多,它的物理特性与油浸纸电缆有所不同,往往泄漏性甚至短路,其
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