电力电缆的基础知识_secret

电力电缆的基础知识

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XLPE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），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（Ω）=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，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3

2.1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Us≤Um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