1.不占用地上空间
地下敷设电缆不占用地上空间,一般不受地上建筑物的影响。
2.供电可靠性高
直埋电缆及沟、隧道管道敷设电缆,不受雷电、风害、鸟害、挂冰、人为故障等外界因素的影响,供电可靠性高。
3.电击可能性小
电缆线路敷设于地下,无论发生何种故障,由于带电部分在接地屏蔽部分内,只会造成跳闸,不会伤害人畜,比较安全。
4.分布电容较大
电缆的结构相当于一个电容器,无功输出非常大。
5.维护工作量少
电缆线路在地下,一般情况(充油电缆线路除外)只需定期进行路面观察防止外损及2~3年作一次预防性试验即可。
但投资费用大,同样的导线截面积,电缆的输送容量比架空线路小。但其综合投资费用为相同输送容量架空线路的几倍。
引出分支线路比较困难,电缆线路如需分支供电,则需增添一定的设备才能达到分支的目的,如分支箱或T形接头等。
故障测寻比较困难,电缆线路在地下,故障点无法看到,必须使用专用仪器进行测量。
电缆头制作工艺要求高,为保证电缆线路的绝缘强度和密封保护的要求,电缆头制作工艺要求较高,费用高。
(二)电力电缆的结构
电力电缆是指外包绝缘的绞合导线,有的还包有金属外皮并加以接地。因为通过三相交流电,必须保证三相导体相互间及对地的绝缘,须有绝缘层。为了保护绝缘和防止高电场对外产生辐射干扰通信等,又必须有金属护层。为防止外力损坏还必须有铠装和护套等。
1.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。
(1)线芯 线芯是电缆的导电部分,用来输送电能,使电缆的主要部分。线芯材料选用导电、机械性能好,资源丰富的材料制造。目前电力电缆的线芯都采用铜和铝,铜比铝导电性能好、机械性能高,但铜比铝价高。电缆的截面采用规范化的方式进行定型生产,我国目前的规格是:10~35kV电缆的导电部分截面为35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2、240mm2、300mm2、400mm2、500mm2、630mm2、800mm2等19种规格,目前16~400mm2之间的12种是常用的规格。110kV及以上电缆的截面规格为100mm2、240mm2、400mm2、600mm2、700mm2、845mm2、920mm2等7种规格,现已有1000mm2及以上规格。线芯按数目可分为单芯、双芯、三芯和四芯。按截面形状又可分为圆形、半圆形、和扇形。根据电缆不同品种与规格,线芯可以制成实体,也可以制成绞合线芯,绞合线芯由圆单线和成型单线绞合而成。
(2)绝缘层 绝缘层是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,是电缆结构中不可缺少的组成部分。绝缘层材料要求选用耐压强度高、介质损耗低、耐电晕性能好、化学性能稳定、耐低温、耐热性能好、机械加工性能好、使用寿命长的材料。
(3)屏蔽层 6kV及以上的电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。导体屏蔽层的作用是消除导体表面的不光滑(多股导线绞合产生的尖端)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。同样,为了使绝缘层和金属护套有较好接触,一般在绝缘层外表面均包有外屏蔽层。油纸电缆的导体屏蔽材料一般用金属化纸带或半导电纸带。绝缘屏蔽层一般采用半导电纸带。塑料、橡皮绝缘电缆的导体或绝缘屏蔽材料分别为半导电塑料和半导电橡皮。对于无金属护套的塑料、橡胶电缆,在绝缘屏蔽外还包有屏蔽铜带或铜丝。
(4)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。保护层材料的密封性和防腐性必须良好,并且有一定机械强度。
2.常用高压电力电缆的种类
按电缆结构和绝缘材料种类的不同进行分类如下。
(1)不滴漏油浸纸带绝缘型电缆 不滴漏油浸纸带绝缘型电缆三线芯的电场在同一屏蔽内,电场的叠加使电缆内部的电场分布极不均匀,电缆绝缘层的绝缘性能不能充分利用,因此这种结构的电缆只能用在10kV及以下的电压等级。其基本结构如图5-4所示。
(2)不滴漏油浸纸绝缘分相铅包型电缆 不滴漏油浸纸绝缘分相铅包型电缆结构上使内部电场分布均匀和气隙减少,绝缘性能比带绝缘型结构好,因此适用于20~35kV电压等级,个别可使用在66kV电压等级上。其基本结构如图5-5所示。
图5-4 不滴漏油浸纸带绝缘型(统包型)电缆结构图
1—线芯;2—线芯绝缘;3—填料;4—带(统包)绝缘;5—内护套;6—内衬层;7—铠装层;8—外被层(外护套)
图5-5 不滴漏油纸绝缘分相铅包电缆结构图(www.daowen.com)
1—线芯;2—线芯屏蔽;3—线芯纸绝缘;4—绝缘屏蔽;5—铅护套;6—内垫层及填料;7—铠装层;8—外被层
(或外护套)
(3)橡塑电缆:
1)交联聚乙烯绝缘电缆:该电缆容许温升高,允许载流量较大,耐热性能好,适宜于高落差和垂直敷设,介电性能优良;但抗电晕、游离放电性能差。接头工艺虽较严格,但对技工的工艺技术水平要求不高,因此便于推广,是一种比较理想的电缆。基本结构如图5-6所示。
2)聚氯乙烯绝缘电缆:该电缆化学稳定性高,安装工艺简单,材料来源充足,能适应高落差敷设,敷设维护简单方便。但因其绝缘强度低、耐热性能差、介质损耗大,并且在燃烧时会释放氯气,对人体有害和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。其基本结构如图5-7所示。
图5-6 交联聚乙烯绝缘电缆
1—线芯;2—线芯屏蔽;3—交联聚乙烯绝缘;4—绝缘屏蔽;5—保护带;6—铜丝屏蔽;7—螺旋铜带;8—塑料带;9—中心填芯;10—填料;11—内护套;12—铠装层;13—外护层
图5-7 聚氯乙烯绝缘电缆
1—线芯;2—聚氯乙烯绝缘;3—聚氯乙烯内护套;4—铠装层;5—填料;6—聚氯乙烯外护套
图5-8 橡胶绝缘电缆
1—线芯;2—线芯屏蔽层;3—橡皮绝缘层;4—半导电屏蔽层;5—铜带屏蔽层;6—填料;7—橡皮布带;8—聚氯乙烯外护套
3)橡胶绝缘电缆:该电缆柔软性好,易弯曲,有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能和化学稳定性,对气体、潮气、水的渗透性较好。但耐电晕、臭氧、热、油的性能较差。因此一般只用在138kV以下的电力电缆线路中。由于其良好抗水性,因此适宜作海底电缆,由于其很好的柔软特性,因此更适宜在矿井和船舶上敷设使用。其基本结构如图5-8所示。
(三)电力电缆线路型号及其字母含义
我国电缆产品的型号由几个大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。用字母表示电缆的类别、绝缘材料、导体材料、内护层材料、特征,用数字表示铠装层和外被层类型。
(1)高压电力电缆产品型号中字母含义见表5-15。
表5-15 电缆产品型号中字母含义
(2)电缆型号的规范表示法 一般一条电缆的规格除标明型号外,还应说明电缆的芯数、截面、工作电压和长度,如
ZQ22[1]-3×90-10-200
表示铜芯、纸绝缘、铅包、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套,3芯、90mm2,电压为10kV,长度为200m的电力电缆。又如
YJLV22-3×180-10-300
表示铝芯、交联聚乙烯绝缘、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套,3芯、180mm2,电压为10kV,长度为300m的电力电缆。
(四)电力电缆的载流能力
电缆载流量是指某种电缆在输送电能时允许传送的最大电流值。电缆导体中流过电流时会发热,绝缘层中会产生介质损耗,护层中有涡流等损耗。因此运行中的电缆是一个发热体。如果在某一状态下发热量等于散热量时,电缆导体就有一个稳定温度。刚好使导线的稳定温度达到电缆最高允许温度时的载流量,称为允许载流量或安全载流量。
在实际运用中的载流量有三类:一是长期工作条件下的允许载流量;二是短时间允许通过的电流;三是短路时允许通过的电流。
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