电力电缆材料及应用

摘要:电力电缆是用于传输和分配电能，是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品。它能承受一定的电压， 在胶合的金属导线上进行屏蔽: 用绝缘带材缠绕或绝缘挤包后，再用防护材料进行屏蔽、密封处理而制成。常用于城市地下电网、的引出线路、工矿企业的内部供电等。
1电力电缆概况能安全、长期可靠传输大容量电能的绝缘电缆称为“电力电缆”。电力电缆的使用随电的产生就出现了。1879 年，美国发明家爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内，然后填充沥青混合物制成电缆，并将此电缆敷设于纽约，开创了地下输电。次年，英国人卡伦德发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1911年，德国敷设成60千伏高压电缆，开始了高压电缆的发展。1952 年，瑞典在北部发电厂敷设了380千伏超高压电缆,实现了超高压电缆的应用。到80年代已制成1100千伏、1200 千伏的特高压电力电缆。从电力电缆的发展历史可见，电力电缆产品每一次升级换代， 都与电力电缆使用的材料密切相关。由于要是用于不同的需要，电力电缆自然应具有各种广泛、优异而稳定的使用性能。而电力电缆的使用寿命和性能取决于电力电缆结构的合理性和先进性，材料使用的合理性，以及工艺先进完整性。2电力电缆技术特性2.1能长期承受较高乃至极高的工作电压，应具有非常优良的电绝缘性能。2.2能传输很大的电流，因此会采用截面积为几百乃至几千平方毫米的导电电缆。2.3电力电缆采用多种组合的保护层结构，能适应各种敷设方式和使用环境(地下、水中、沟管、隧道、竖井等)。电力电缆所依托的高压绝缘技术、大电流传输技术以及结构配合、护层结构等均代表了电工学科中这几方面的学术水平。3电力电缆分类3.1按额定电压等级划分:电力电缆的额定电压等级按照我国输配电压等级，依次划分为500kv、330kv、220kv、 110kv、 35kv、 10kv、1kv、 750v、380v等级，并划分35kv及以下电压等级的电力电缆为中低压电力电缆，110、 220kv 的电力电缆为高电压电力电缆，330、 500、 750kv的电力电缆为超高压电力电缆。3.2按电流划分:交流电缆和直流电缆。3.3按绝缘材料划分:(1)油浸纸绝缘电力电缆:以油浸纸作绝缘的电力电缆。优点:它安全可靠，使用寿命长，价格低。缺点:敷设受落差限制。(2)塑料绝缘电力电缆:以挤压塑料为绝缘的电力电缆。优点:结构简单，制造加工方便，重量轻，敷设安装方便,不受敷设落差限制。缺点:在树枝化击穿现象，这限制了它在高电压的使用。(3)橡皮绝缘电力电缆:绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线芯_上，经过加温硫化而成。优点:柔软，富有弹性，适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。3.4按特殊需求划分:(1)输送大容量电能的电力电缆:管道充气电力电缆、低温有阻电力电缆、超导电力电缆。<2)阻燃电力电缆:一般阻燃电力电缆(ZR)和高阻燃电力电缆(GZR) 。GZR其结构特点为，在绝缘芯和防护套之间挤填了一层无机金属化合物，如Al (0H)3.。(3)光纤复合电力电缆:将光纤组合在电力电缆的结构层中，使其同时具有电力传输和光纤通信功能。光纤复合电力电缆集两方面功能于一体，因而降低了工程建设投资和运行维护总费用，具有明显的技术经济意义。4电力电缆的基本结构电力电缆的基本结构由线芯<导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。4.1线芯:电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。4.2绝缘层:将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。4.3蔽层:15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。4.4保护层:保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，及防止外力直接损坏电力电缆。5电力电缆故障发生的原因及其特征5.1机械损伤:直接受外力损坏、施工损伤、自然损伤。5.2绝缘受潮:表现为绝缘电阻降低，泄漏电流增大。5.3绝缘老化:电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃。5.4过热:产生主要为:电缆长期过负荷工作;火灾或邻近电缆故障的烧伤;靠近其他火源，长期接受热辐射。5. 5产品质量缺陷:归纳主要为以下:电缆本体质量缺陷;电缆附件质量缺陷;三头制作质量缺陷。5.6设计不良:主要弊端为:防水密封不严密;选用材料不妥当;工艺程序不合理;机械强度不充足。6电力电缆的三头电力电缆的两端与其他电气设备连接时，需要有一个能满足一定绝缘与密封要求的连接装置，该装置叫做电缆终端头。电缆终端头按使用场合的不同，又可分为户内头和户外头。将若干条电缆连接起来构成更长电缆线路的装置叫做中间头将，上述电缆户内头、户外头和中间头总称为电缆三头。6.1电缆三头基本要求:导体连接好;绝缘可靠;密封良好;足够的机械强度。6.2电力电缆划分:(1)按制作安装材料:热缩式(最常用的一种)、干包式、环氧树脂浇注式及冷缩式;(2)按线芯材料可分:铜芯电力电缆接头、;铝芯电力电缆接头;(3)按接头材质可分:塑料电缆头、金属电缆头。6.3电缆头的作用使线路通畅，使电缆保持密封，并保证电缆接头处的结缘，使其安全可靠地运行。6.4主要问题:接头发热的原因:安装工人在敷设电线时，往往不注意安装质量;如在应该用绝缘管处不装套管;应该用线盒的地方木有安装接线盒。电线接头发热不但会造成大量的电能损失，而且会严重影响电气设备的正常工作，轻则线路中工作电流增大，电气设备寿.命缩短，重则突然中断，造成损失，甚至酿成火灾和触电事故等。7电力电缆连接设备7.1电力电缆分支箱的作用、结构及特点:(1)作用:完成配电系统中电缆线路的汇聚和分接，但一 般不配置开关，不具各控制测量等:二次辅助配置的专用电气连接设备。(2)结构:分支箱内没有开关设备，一般由三只母线桥、母线桥金属支架、金属或复合材料外壳(防护罩)、带电显示装置和接地装置组成。分支箱要依据规划和设计标注的回路构成及参数，配置相应数量和型式的电缆终端，并根据网络运行的相关要求配置接地和短路故障指示器，如有特殊需要可配置接地和短路故障记录装置。(3)特点:进线与出线通过母线桥汇接，电位相同，适用于主干电缆线路与分支电缆线路的汇接或负载电缆线路与电源线路的汇接，也适用于处于特殊地质水文条件区域的电缆线路中继接头的替代。7.2电力电缆环网单元的作用、结构及特点:(1)作用:电力电缆环网单元也称环网柜或开闭器，用于中压电力电缆分段。联络及分接负荷。电力电缆环网单元按适用场所可分为户内和户外两大类，按结构可分为整体式和间隔式。(2)结构:电力电缆环网单元一般由母线、隔离开关、负荷开关、断路器、熔断器、接地开关、进出线套管、绝缘气室、金属防护罩、带电显示装置(带二次喝相孔)、接地装置、底座等部分组合而成。(3)特点:由于采用具有各种功能的元器件进行组合，电力电缆环网单元在电缆网络中能实现许多预先设置的功能。可实现电缆网络中分合负荷电流、开断短路电流，接入和切除架空线路、电力电缆线路和空载变压器，对供电可靠性有特殊要求的负荷有多回路供电，白动切除和投入故障线路段和备用线路，自动切除发生付账的用户设各等控制和保护功能，是电缆网络中的重要设备。