第十四章电力电缆线路设计.ppt
输配电线路设计,刘增良 杨泽江 主编,第14章 电力电缆线路设计,14. 1概述,输电线路按结构可分为架空线路和电缆线路,架空线路由避雷线、导线、绝缘子、金具、杆塔、拉线、基础和接地装置等部件组成，架设在地面上；,电缆线路由电缆本体，电缆附件，电缆构筑物和构架。大城市、发电厂和变电所内部及穿越江河海峡时采用电缆线路。,14.1.1电力电缆的优缺点,一、电力电缆线路的优点,1.占地少,这是电缆的突出优点。,2.供电可靠,而电缆线路除了露出地面的户外终端部分外，不会受到自然环境的影响,3.触电可能性小,4.有利于提高电力系统的功率因数,电缆的结构相当于一个电容器，电缆线路的无功功率输出非常大，改善系统的功率因数。,5.运行、维护工作简单方便,只需定期进行路面观察以防止外损或2-3年做一次预防性试验即可。,二、电缆线路的缺点,1、投资费用大,其综合投资费用为相同输送容量架空线路的4-7倍。,2.线路不易变更,3.线路不易分支,电缆线路在地下，需与地隔离，并且需相间隔离，中间分接以后的绝缘和密封不易处理。,4.故障测寻、修复困难,故障点无法看到，必须使用专用仪器进行测量。,5.电缆接头附件的制作工艺要求高、费用高,电缆导电部分对地和相间的距离都很小，因此对绝缘强度的要求很高。为了使电缆能长期使用，故需对绝缘部分和电缆接头附件加以密封保护。,14. 2电力电缆的种类和结构,14.2.1 电力电缆的种类,电缆的基本结构由四部分组成:线芯；导体相互间及对地间的绝缘层；为了改善电场的分布情况，减小切向应力的屏蔽层（6kV及以上电压等级）；保护绝缘和防止高电场对外产生辐射并干扰通信的保护层。有的电缆还有防止外力损坏的铠装和护套等。这四部分结构上的差异，就形成了不同的电缆种类。,(一)线芯：电缆的导电部分，用来输送电能，是电缆的主要部分。采用铜和铝。,(二)绝缘层：线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，从而保证电能输送。,特点：（1）耐压强度高，10kV：8一l0kV/mm, 500kV:14-16.5 l0kV/mm,(2)耐电晕性能好。,(3)耐低温、耐热性能好。,绝缘材料种类：油浸纸绝缘、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯。,(三)屏蔽层：消除导体表面的不光滑所引起导体表面电场强度的增加，使绝缘层和电缆导体有较好的接触。,屏蔽材料一般用金属化纸带、半导电纸带或半导电塑料、半导电橡皮。,(四)保护层：保护层的作用是保护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缆,保护层一般是由内护套（铅包或铝包）、内衬层、铠装层和外被层(或外护套)等组合而成的。,电力电缆的分类,I.按电压等级分类,II.按线芯截面积,III.导体芯数：1、2、3、4、5,IV.按绝缘材料：油浸纸、塑料、橡皮、 阻燃聚氯乙烯,14.2.1 电力电缆的分类,电压等级依次为：0.5、1、3、6、10、20、35、60、110、220、330、500kV。,干式电缆：2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、625、800,高压充油电缆：100、 240 、 400 、600 、700、 845,14.2.2 电力电缆基本结构,(一)粘性浸渍纸绝缘统包型电缆,特点：导线外包有纸绝缘；统包绝缘层加强了各芯导体与铅(铝)护套之间的绝缘，同时也将三个绝缘线芯扎紧，使其不会散开,电场的叠加使电缆内部的电场分布极不均匀，故 而电缆绝缘层的绝缘性能就不能充分利用，因此这种结构的电缆只能用在10kV及以下的电压等级。,14. 2. 2. 2粘性浸渍纸绝缘分相铅(铝)包型电力电缆,(1)每相线芯上包绕一层半导电纸(即线芯屏蔽)，使电场分布变得更均匀。同时，绞合线芯与油纸绝缘层之间的气隙，就处于等电场中，不易发生游离。 (2)每相缆芯的绝缘层外应包一层半导电纸作为绝缘屏蔽，然后挤上金属内护套，从而使每相电缆绝缘内部的电场分布均匀，绝缘层表面不产生电场应力，这样绝缘材料得到了充分应用。,适用于20-35kV电压等级，还可使用在66kV电压等级上。,14.2.2.3自容式充油电力电缆,（1）油道和端部的供油装置(压力箱)连通，消除了因内部温度变化而产生的气隙，因此其允许工作场强度提高了。,(2)充油电力电缆在高于大气压的油压条件下工作，因而使电缆内部的气隙大大减少，油压越高则电缆内部的气隙越少，绝缘所适用的电压等级越高。由于电缆内部始终有压力存在，为了加强内护层的机械强度，在外护层中多了一层加强层。,充油电力电缆油压一般分为下列三种:,1)低油压: 0. 02-0. 3MPa 2)中油压: 0. 4-0. 8MPa 3)高油压: 1. 0-1. 5MPa,电缆内部的绝缘油需经抽真空处理而且不允许失压,由于其制造、运输、安装和接头工艺均复杂和昂贵，因此可用于超高压、大容量的输电线路。一般单芯充油电力电缆的电压等级在110-500kV之间。,14.2.2.4 橡塑电缆,橡塑电缆的绝缘层是采用可塑性的材料，如橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯等绝缘强度高的可塑性材料，在一定的温度和压力下用挤注的方式制成的。,(1)交联聚乙烯绝缘电缆是一种比较理想的电缆，目前已逐步在110-220kV等级中使用，近几年已有500kV的交联聚乙烯电缆投人生产并试用。 (2)聚氯乙烯绝缘电缆因其绝缘强度低、耐热性能差、介质损耗大，并且在燃烧时会释放氯气，对人体有害并对设备有严重的腐蚀作用，所以一般只在6kV及以下电压等级中应用。,(3)橡胶绝缘电缆现在所采用的一般为乙丙橡胶(EPR)电缆。由于乙丙橡胶有良好的抗水性，所以乙丙橡胶电缆适宜作为海底电缆;由于乙丙橡胶具有很好的柔软特性，所以更适宜在矿井和船舶上敷设使用。,14.2.3 电缆附件,电缆附件主要分为终端和接头两大类。,一、终端:电力电缆线路连接其他电气设备的电缆附件统称为终端。,(1)绕包式:这是一种较早应用的方式，用带状的绝缘包绕电缆应力锥。,(2)预制式:用乙丙橡胶、硅橡胶或三元乙丙橡胶制作的成套模压件,(3)热(收)缩式:用高分子材料加工成绝缘管、应力管、伞裙等，在现场经装配加热能紧缩在电缆绝缘线芯上的终端。主要用于35kV及以下塑料绝缘电缆线路中。 (4)冷(收)缩式:用乙丙橡胶、硅橡胶加工成管材、经扩张后，内壁用螺旋型尼龙支撑，安装时只需将管子套上电缆芯，拉去支撑尼龙条，靠橡胶的收缩特性，管子就紧缩在电缆芯上。一般用于35kV及以上塑料绝缘电缆线路中，特别适用于严禁明火的场所，如矿井、化工厂及炼油厂等。,二、接头:电缆与电缆相互连接的部件。,一般电缆线路的故障(非外力损坏)大部分发生在电缆的附件上。,接头除具有终端接头的一些类型外，还有一种塑料和油纸电缆的过渡接头。,14.2.4 电缆的型号,我国电缆产品型号的编制原则如下: (1)一般由有关汉字的汉语拼音字母的第一个大写字母表明电缆的类别特征、绝缘种类、导体材料、内护层材料、其他特征。,(2)对外护层的铠装类型和外被层类型则在汉语拼音字母之后用两个阿拉伯数字表示，第一位数字表示铠装层，第二位数字表示外被层。,电缆型号规范表示：设计、订货、线盘除标明型号外，还应注意工作电压、芯数、截面和长度。,如 ZLQ20 -1 0- 3× 95-500 表示铝芯、纸绝缘、铅包、裸钢带铠装、额定电压 10kV 、三芯，截面积为 95mm 2 长度500m的电力电缆。,14.3 电缆型式与截面选择,14.3.1 电缆线芯材料选择 一般用铝和铜做材料。对于要求可靠性较高，高温等场所要求用铜。 66kV及以上不用铝芯.,14.3.2 绝缘种类选择 在火电厂，核电站，石油平台，船舶上不宜采用聚氯乙烯电缆。 10-35kV:大都选用不滴流电缆或交联聚乙烯电缆或交联聚乙烯电缆,14.3.4 电缆线芯截面的选择,1 4 . 3 . 4 . 1 选择线芯截面的原则,首先要满足技术条件5 项要求: 按温升选择截面; 按热稳定校验; 按电压损失校验; 满足机械强度的要求; 满足环境条件及用电设备的要求. 其次,要选择经济截面,最后要参照回收年限来选择理想截面.,14.3.4.2 选择和校验线芯截面的方法,按发热条件选择截面 电流通过导线时，导线中就产生电能损耗，使导线发热，温度升高，导致电缆绝缘老化，甚至损坏。对于不同类型的电缆规定了缆芯最高发热温度。,缆芯最高发热温度,二. 按工作电流选择截面 按工作电流选择截面时公式为： K I xu Iy 式中 Iy 该回路的持续工作电流， A ; Ixu 电缆在额定情况下的允许持续载流量，见附录 3 ; (电缆载流量口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。） K 不同敷设条件下的校正系数,三. 按经济电流密度选择截面 按经济电流密度选择电缆截面可按下式计算： S S j= I y /j S- 电缆截面 S j- 电缆经济截面 I y- 持续工作电流 j经济电流密度,四. 按短路电流热稳定性校验截面 对于所选择的电缆截面必须满足短路电流热稳定的要求，其校验方法一般采用最小截面法。满足短路电流热稳定要求的最小截面,五.按允许电压降校验电缆 对于供电距离较远，容量较大的电缆线路，导线的 压降不超过规定的允许电压降。一般公用电网压降不 得超过额定电压的5%。,
