绝缘架空导线的参数及选用要点.pdf
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1、第四章绝缘导线 绝缘导线就是在导线外围均匀而密封地包裹一层不导电的材料,如:树脂、 塑料、 硅橡胶、PVC等,形成绝缘层,防止导电体与外界接触造成漏电、短路、触电等事 故发生的电线。 绝缘导线能减少了因外力事故(导电异物如导线、树枝、人及动物等碰触裸导线;汽 车、拖拉机、吊车等碰撞电线杆、线路拉线等)造成导线碰撞短路或接地、绝缘子故障引起 的停电事故, 大大提高了供电可靠性;大幅度降低了因误碰带电导线造成的人身事故;减少 了线路架设中导线间的相间距离及对建筑物的水平距离,减少了因裸导线引发的不安全因 素。 鉴于以上优点, 早在 20 世纪 50 年代初, 法国就开始研究架空绝缘导线,并以这种导
2、线 代替架空裸导线,从而使架空配电线路的故障率由架空裸导线的10 次/100km,变为绝缘化 后的 2.5 次/100km。瑞典、芬兰、英国、法国、美国、日本等国家也广泛地应用了架空配电 绝缘导线, 并取得了良好的经济效益和社会效益。我国从 20 世纪 80 年代开始试用架空配电 绝缘导线。 并且专门出版了架空绝缘线路的设计、施工和验收标准,如架空绝缘配电线路 设计技术规范( DL/T 601 1996) 、架空绝缘配电线路施工及验收规程(DL/T 60 1996) 。 第一节绝缘导线概述 一、选用架空绝缘线路的场所 1、架空线与建筑物的距离不能满足架空配电线路设计技术规程(SDJ 206-一
3、 1987) 要求又不能采用电缆线路的。 2、飘金属灰尘及多污染的区域。在老工业区,由于环保达不到标准,金属加工企业, 经常有飞飘金属灰尘随风飘扬。在火力发电厂、 化工厂的污染区域, 造成架空配电线路短路、 接地故障。采用架空绝缘导线,是防止10 kV 配电线路短路接地的较好途径。 3、盐雾地区。盐雾对裸导线腐蚀相当严重,使裸导线抗拉强度大大降低,遇到刮风下 雨,引发导线断裂,易造成线路短路接地事故,采用架空绝缘导线,能较好地防盐雾腐蚀。 延缓线路的老化,延长线路的使用寿命。 4、雷电较多的区域。架空绝缘导线由于有一层绝缘保护,可降低线路引雷,减少接地 故障的停电时间。 5、旧城区改造。 由于
4、架空绝缘导线可承受电压15kV ,绝缘导线与建筑物的最小垂直距 离为 1m,水平距离为0.75m。因此,将10kV ,架空绝缘导线代替低压干线,直接送入负荷 中心,可降低配电线路的占用空间。 6、台风地区。由于架空裸导线线路的抗台风能力较差,台风一到,线路跳闸此起彼伏。 采用架空绝缘导线后,导线瞬间相碰不会造成短路,减少了故障, 大大提高线路的抗台风能 力。 7、低压配电系统宜采用架空绝缘配电线路(或采用常规架空方式,或采用集束线,既 适应了环境在安全上的要求,又达到了降低功率损耗的目的)。 8、此外,还有高层建筑群地区;人口密集的小城镇,繁华街道区;风景绿化区、林带 区 。 二、绝缘导线的主
5、要优点 1、绝缘性能好。架空绝缘导线由于多了一层绝缘层,绝缘性能比裸导线优越,可减少 线路相间距离,降低对线路支持件的绝缘要求,提高同杆架设线路的回路数。 2、防腐蚀性能好。架空绝缘导线由于外层有绝缘层,比裸导线受氧化腐蚀的程度小, 抗腐蚀能力较强,可延长线路的使用寿命。 3、防外力破坏,减少受树木、飞飘物、金属膜和灰尘等外在因素的影响,减少相间短 路及接地事故。 4、强度达到要求。绝缘导线虽然少了钢心,但坚韧,使整个导线的机械强度达到应力 设计的要求。 三、绝缘导线分类 1、绝缘导线按电压等级可分为: 中压绝缘导线:电压等级为1KV-10KV 的绝缘导线。 低压绝缘导线:电压等级为0.6 1
6、KV 以下的绝缘导线。 2、绝缘导线按架设方式可分为:分相架设、集束架设 3、绝缘导线按结构型式一般可以分为 低压分相式绝缘导线 高压分相式绝缘导线、 低压集束型绝缘导线、 高压集束型半导体屏蔽绝缘导线、 高压集束型金属屏蔽(或称全屏蔽)绝缘导线等。 4、绝缘导线按绝缘绝缘保护层分为: 厚绝缘( 3.4mm)和薄绝缘( 2.5mm)两种。厚绝缘的运行时允许与树木频繁接触,薄绝缘的 只允许与树木短时接触。 第二节导线绝缘材料 绝缘导线就是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求,以不同的厚度包裹在导体外面,起 着使带导线与外界隔绝的作用。绝缘导线在通电以后,会有发热现象,因此,比较理想的 绝缘材料应有良
7、好的绝缘和热导电性能,应该在耐热、 抗老化性、 机械性能等方面具有良好 优越性。 绝缘导线所采用的绝缘材料一般为耐气候型聚氯乙烯、聚乙烯、 高密度聚乙烯、 交联聚 乙烯等,属于黑色混合物。这些绝缘材料具有一下特色: (1)聚氯乙烯绝缘材料(PVC) :具有较好的电气、机械性能,对酸、碱有机化学成分 性能比较稳定,耐潮湿,阻燃,成本低并且便于加工。但是同其他绝缘材料相比,绝缘电阻 低,耐热性能比较差。其长期允许工作温度不应大于70C。因此,聚氯乙烯绝缘材料一般 只适用于低压绝缘导线或集束型绝缘导线的外护套。 (2)聚乙烯绝缘材料(PE) :具有优异的电气性能,化学稳定性良好,在室温下耐溶性 好,
8、对非氧性酸、碱的作用性能非常稳定,耐潮湿、耐寒性也比较好。但聚氯乙烯绝缘材料 软化温度比较低,它的长期允许工作温度不应超过70C。另外,耐环境应力开裂、耐油性 和耐气候性比较差,且不阻燃。 (3)高密度聚乙烯绝缘材料(HDPE) :它除了长期允许功过温度不应超过70C 和不 阻燃外,其他主要电气、机械性能与交联聚乙烯材料接近。 (4)交联聚乙烯绝缘材料(XLPE ) :它是采用交联的方法将聚乙烯的线性分子结构转化 为网状结构而形成的。它的电气性能与聚乙烯接近,耐热性好, 其长期允许工作温度为90 C,抗过载能力强, 并且可以避免环境应力开裂,机械物理性能比PVC(聚氯乙烯) 、PE (聚 乙烯
9、)绝缘材料好。 交联聚乙烯的交联方法有化学交联、辐射交联、硅烷交联(又叫温水交联)等 化学交联: 是目前我国高压电缆较多采用生产工艺,此种工艺方法在国际和国内都比较 成熟,生产工艺以及检测设备都比较健全从而质量比较稳定。但是由于挤出绝缘材料时温度 较高,对硬导线的抗拉强度有一定影响。 辐照交联: 其工艺质量控制主要在于辐照的剂量和均匀程度,这些可以通过热延伸试验 进行检验。 如果辐照交联的工艺控制不好,则绝缘层容易发生龟裂。这点在产品验收时应作 为重点进行检查, 硅烷交联: 生产工艺比较简单,生产造价也比较低。这种工艺比较多地试用在低压绝缘 导线的生产中。 在我国, 由于交联聚乙烯生产线和工艺
10、的普及,低压绝缘导线和低压接户线也大量采用 交联聚乙烯绝缘导线。北京地区则是全部试用交联聚乙烯绝缘导线。 架空配电线路导线绝缘材料主要性能及特点,详见表4-1 表 4-1 架空配电线路导线绝缘材料主要性能表 材料性能 项 目 交联聚乙 烯(XLPE ) 聚乙烯( PE) 聚氯乙烯 (PVC) 橡胶 三元乙 丙橡胶 (EPD M ) 电 气 性 能 击穿电场强度 (kv/mm) 35 20 20 2030 35 绝缘电阻系( m)51111 相对介电常数 (20)2.35 2.11 33.5 37 3.2 介质损失角正切 (20时,) 0.001 0.00020.0004 0.020.05 0.
11、020.1 0.004 机 械 性 能 抗张强度 (最小, N/m) 14.5 10.0 12.5 313 18 伸长率(最小,%)400 300 150 300600 300 耐磨性良良良良 物 力 性 能 最高长期允许 工作温度() 90 70 70 60 8090 最低温度()-50 -50 -12-40 -60 -40 软化温度()200220 105115 120 密度( g/c)0.92 0.92 1.4 1.21.6 0.86 耐候性优优优差优 耐热老化性良良可可良 耐寒性优优良良好良 耐燃性不阻燃不阻燃阻燃不阻燃 耐酸性优优优良良 注高密度聚乙烯最高长期允许工作温度为75。 架
12、空绝缘配电线路导线采用的材料和结构特征代号为:“JK”表示架空使用(铜导体 代号省略); “TR”表示软铜导体; “L”表示铝导体; “表示铝合金导体; ” “V”表示聚氯 乙烯绝缘;“Y”表示聚乙烯绝缘; “GY ”表示高密度聚乙烯绝缘;“YJ”表示交联聚乙烯 绝缘; “/B”表示本色绝缘; “/Q”表示轻薄绝缘结构(普通绝缘结构节省); “A”表示承 力束为钢绞线。举例说明:铝芯、交联聚乙烯绝缘(本色)、额定电压10kV 、单芯、轻型 薄绝缘、标称截面是120 ,则可以表示为:JKLYJ/Q 101120。 第三节绝缘导线 架空配电线路的绝缘导线,按电压等级可以分为中压绝缘导线和低压绝缘导
13、线;按架设 方式可以分为分相架设和集束架设。 一、分相式绝缘导线 分相式绝缘导线是采用单芯绝缘导线分相架设在架空配电线路上。它的架设方法与裸导 线的架设方法基本相同。低压分相式绝缘导线的结构是在线芯上直接挤包绝缘层;而高压分 相式绝缘导线结构是在线芯上挤包一层半导体屏蔽层,半导体屏蔽层外再挤包一层绝缘层。 实际生产工艺是半导体屏蔽层和绝缘层两层共挤,同时完成。分相式绝缘导线的结构。 见图 4-1。 图 4-1 分相式绝缘导线结构图 (a)低压分相式绝缘导线; (b)高压分相式绝缘导线 1绝缘层;2导体; 3屏蔽层; 分相式绝缘导线的线芯一般采用经过紧压的圆形硬铜线(TY ) 、圆形硬铝线(LY
14、8 或 LY9 )或圆形铝合金线(LHA 或 LHB) 。 低压、高压绝缘导线的技术参数和允许载流量值等,详见表4-2表 4-6 。 表 4-2 0.6/10kV 低压绝缘导线技术参数 导体标称截 面( 2 m m) 线芯结构(股 数/股径,根 /mm) 导线标称绝 缘厚度 (mm) 绝缘线最大 外径( mm) 计算拉断力(kN ) /20导体直流电阻 (/km) 铜导线铝导线铝合金导线 16 7/1.70 1.2 7.5 4.120/1.15 2.556/1.91 4.438 25 7/2.14 1.2 8.9 8.135/0.727 3.92/1.20 7.032 35 7/2.52 1.
15、4 10.4 11.139/0.524 5.184/0.869 9.751 50 19/1.78 1.4 11.7 15.430/0.378 7.137/0.641 13.820 70 19/2.14 1.4 13.5 22.081/0.268 9.855/0.443 19.900 95 19/2.52 1.6 15.8 30.08/0.193 13.005/0.320 26.573 120 37/2.03 1.6 17.5 38.78/0.153 17.478/0.253 33.854 150 37/2.25 1.8 19.4 47.280/0.124 20.979/0.206 41.356
16、 185 37/2.52 2.0 21.7 58.875/0.099 25.596/0.164 51.051 240 61/2.25 2.0 24.7 69.766/0.075 32.634/0.125 66.686 表 4-3 10kV 绝缘导线技术参数 导线标 称截面 ( 2 mm) 导 体 最 少 单 线 根 数 导体参 考直径 (mm) 导体屏 蔽 层厚度 (mm) 绝缘标 称厚度 (mm)绝缘层 屏 蔽 层 厚度 (mm) 导线拉断力(不小于,kN/ 20时导体电阻(/km) 薄 绝 缘 普 通 绝 缘 铜芯铝芯铝合金芯 10 6 3.8 0.5 3.4 /3.080 16 6 4.
17、8 0.5 3.4 /1.910 25 6 6.0 0.5 2.5 3.4 1.0 8.465/0.749 3.762/1.200 6.284/1.393 35 6 7.0 0.5 2.5 3.4 1.0 11.731 5.177/0.868 8.800/1.007 50 6 8.3 0.5 2.5 3.4 1.0 16.502/0.399 7.011/0.641 12.569/0.744 70 12 10.0 0.5 2.5 3.4 1.0 23.461/0.276 10.354/0.443 17.596/0.541 95 15 11.6 0.6 2.5 3.4 1.0 31.759/0.1
18、99 13.727/0.320 23.880/0.371 120 18 13.0 0.6 2.5 3.4 1.0 39.911/0.158 17.339/0.253 30.164/0.294 150 18 14.6 0.6 2.5 3.4 1.0 49.505/0.128 21.033/0.206 37.706/0.239 185 30 16.2 0.6 2.5 3.4 1.0 61.846/0.1021 26.732/0.164 46.503/0.190 240 34 18.4 0.6 2.5 3.4 1.0 79.824/0.0777 34.679/0.125 60.329/0.145 3
19、00 34 20.6 0.6 2.5 3.4 1.0 99.788/0.0619 43.349/0.100 75.411/0.110 表 4-4 单根绝缘导线长期允许接流量(30时) 导体标称截面 ( 2 mm) 铜导体( A)铝导体( A)铝合金导体( A) PVC PE XLPE PVC PE XLPE PVC PE XLPE 16 102 104 79 81 73 75 25 138 142 174 107 111 134 99 102 124 35 170 175 211 132 136 164 122 125 153 50 209 216 255 162 168 198 149 15
20、4 183 70 266 275 320 207 214 249 191 198 225 95 332 344 393 257 267 304 238 247 282 120 384 400 454 299 311 352 276 287 326 150 442 459 520 342 256 403 320 329 374 185 515 536 600 399 416 465 369 384 432 240 615 641 712 476 497 553 440 459 513 注1表中 PVC、PE 绝缘材料导线的允许载流量表示低压分相式绝缘导线的长期允许载流量;XLPE 表 示 10K
21、V 、绝缘厚度为3.4mm 的高压分相式绝缘导线的长期允许载流量。 2低压分享式绝缘导线如果采用XLPE 绝缘,可以参照高压XLPE 绝缘的长期允许载流量;高压分 相式绝缘导线,如果采用HDPE 绝缘,可以参照低压PE 绝缘的长期允许载流量;10KV 绝缘厚度 为 2.5mm 的薄绝缘高压分相式导线,可以参照绝缘厚度为3.4mm 的绝缘导线的长期载流量。 3高、低压集束式架空绝缘导线的长期载流量为同截面、铜材料的分项式绝缘导线长期允许载流量 的 0.7 倍。 表 4-5 10、35kV 架空绝缘线路的型号及名称 型号名称主要用途及架设注意事项 JEYJ 铜芯交联聚乙烯架空电缆 架空固定敷设,软
22、铜芯产品用于变压器引 下线。 电缆架设时,应考虑电缆和树木保持一定 距离;电缆运行时,允许电缆和树木频繁 接触 JKTRYJ 软铜芯交联聚乙烯绝缘架空电缆 JKLYJ 铝芯交联聚乙烯绝缘架空电缆 JKLHYJ 铝合金芯交联聚乙烯绝缘架空电缆 JKY 铜芯聚乙烯绝缘架空电缆 JKTRY 软铜芯聚乙烯绝缘架空电缆 JKLY 铝芯聚乙烯绝缘架空电缆 JKLHY 铝合金芯聚乙烯绝缘架空电缆 JELYJ/B 铝芯本色交联聚乙烯绝缘架空电缆 架空固定敷设,在电缆架设时考虑电缆和 树木保持一定距离;电缆运行时,允许电 缆和树木频繁接触 JKLHYJ/B 铝合金本色交联聚乙烯绝缘架空电缆 JKLYJ/Q 铝芯
23、轻型交联聚乙烯薄绝缘架空电缆 架空固定敷设,在电缆架设时,应考虑电 缆和树木保持一定距离;电缆运行时,只 允许电缆和树木短时接触 JKLHYJ/Q 铝合金芯轻型交联聚乙烯薄绝缘架空电缆 JKLY/Q 铝芯轻型聚乙烯薄绝缘架空电缆 JKLHY/Q 铝合金轻型聚乙烯薄绝缘架空电缆 注表中 “芯数” 一栏中 K 为带承载的中性导体,根据配电工程的要求,任选中的截面积与主线芯搭配。 表 4-6 10、35kV 架空电缆的规格范围 型号芯数 额定电压( kV ) 10 35 标称截面积( mm2) JEYJ JKTRYJ JKLYJ JKLHYJ 1 10300 50300 3 25300 3+K(A)
24、 或 3+K(B) 25300 其中 K25120 JKY JKTRY JKLY JKLYJ/Q JKLHYJ/Q JKLY/Q 1 10300 注表中二、 三栏中 K 为承载绞线, 按工程设计要求, 可以任选表中规定截面积与相应导体截面积相匹配, 如杆塔跨距更大而采用外加承载索时,则该承载索不包括在电缆结构内。 二、低压集束型绝缘导线 低压集束型绝缘导线(LV-ABC 型)又叫低压绝缘互绞线,它可以分为承力束承载、中 性线承载和整体自承载三种。承力束承载或中性线承载的低压集束型绝缘导线,中性线可以 分为绝缘或非绝缘两种。绝缘导线除中性线外,相线可以采用未经紧压的软铜芯做线芯。而 自承载的低压
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