220kV大截面电缆结构设计

220kV大截面电缆结构设计

摘要

随着中国经济的快速发展，城市现代化水平的不断提高，电力电缆作为城市电网中的重要设备，发展速度极快，平均年增长量达到百分之三十五。近几十年来，电能需求量的不断增长，远离工业中心的大型水电站的开发，更需远距离输送电能，使输电电压水平迅速上升。交联聚乙烯绝缘电力电缆以其合理的工艺结构，优良的电气性能和安全可靠的运行特点，近年来在国内外获得了迅猛的发展。尤其在高压输电领域更取得了巨大的发展。超高压、大长度、大截面和高可靠性已成为当今电力电缆技术发展热点。在这里介绍了高压大截面电缆的用处，高压大截面电缆的在国内外的应用，并举出了实例，描述了高压大截面电缆的发展前景。对220kV2500mm2的电缆进行了设计，2500mm2截面的电缆线芯采用的是分割导体，详细的计算了电缆的绝缘厚度、缓冲带、纵向阻水层、绝缘屏蔽、金属护套和外护套的外径厚度尺寸。并计算了电缆的电气参数，其中有导电线芯直流电阻的计算，电缆交流电阻的计算，电缆绝缘电阻的计算，电缆电容的计算，电缆电感的计算，绝缘介质损耗的计算，金属护套损耗的计算，电缆各部分热阻的计算，电缆连续允许载流量的计算以及电缆允许短路电流的计算。

关键词220kV；大截面；电缆；应用；设计

220kV large cross-section cable structure design

Abstract

Along with the rapid development of China's economy, City modernization level unceasing enhancement, power cable in the grid as a city of important equipments, the speed of development fast, average annual growth reached thirty-five percent. In recent decades, the growing demand for electricity, away from the center of the industry development of large hydropower station, need more to long-distance transmission of electricity, make the transmission voltage level up rapidly. Crosslinked polyethylene insulated power cables with its reasonable technical structure, excellent electrical properties, safe and reliable operation characteristics, in recent years at home and abroad and the development of the obtained rapidly. Especially in the high voltage electricity field in more made great development. High pressure, big length, large cross-section and high reliability has become the power cable technology development hot spots. Here introduces the high voltage large cross-section cable use and the high pressure large cross-section cable in the application of both at home and abroad, and the examples,describe the high pressure large cross-section cable development prospects.In 220 kV2500mm2cable to carry on the design, 2500 was the section cable core USES is the segmentation conductor,

Keywords 220kV; Large cross-section; cable；application；design

目录

摘要...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II

第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 大截面电缆在国内外的应用 (1)

1.3 设计内容 (2)

第2章 220kV2500mm2电缆结构 (3)

2.1 分割导体的股块构成。 (4)

2.1.1 2500mm2五芯分割导体结构设计及制作 (5)

2.1.2分割导体关键参数的选取和设定 (5)

2.1.3填充系数的选取和成缆外径的设定： (5)

(6)

2.1.4计算单个股块的截面积S

A

2.1.5单线直径选取。 (6)

2.2 绝缘厚度的确定 (7)

2.2.1 按照冲击场强计算绝缘厚度 (7)

2.2.2 按工频场强计算绝缘厚度 (8)

2.3 缓冲带和纵向阻水层结构确定 (9)

2.4 绝缘屏蔽层 (10)

2.5 金属护套的选择 (10)

2.5.1 金属护套的种类 (10)

2.6 金属护套选用的一般原则 (11)

2.7 外护套选择 (12)

2.8 基本参数 (12)

第3章 220kV2500mm2电缆各参数的计算 (14)

3.1 导电线芯的直流电阻 (14)

3.2 电缆的交流电阻 (14)

3.3 电缆的绝缘电阻 (15)

3.4 电缆电容 (15)

3.5 电缆的电感 (16)

3.6 绝缘介质损耗 (17)

3.7 金属护套损耗 (17)

3.8 电缆各部分热阻计算 (18)

(18)

3.8.1 绝缘热阻T

1

3.8.2 外护套的热阻T

(18)

3

(19)

3.8.3 土地中的热阻T

4

3.9 电缆连续允许载流量的计算 (19)

3.10 电缆允许短路电流的计算 (19)

3.11 电缆电气参数 (20)

结论 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

绪论

课题背景

随着中国经济的快速发展，城市现代化水平的不断提高，电力电缆作为城市电网中的重要设备，发展速度极快，平均年增长量达到百分之三十五。中国生产及运行的高压电缆以交联聚乙烯电缆为主，因为与充油电缆相比，交联聚乙烯绝缘电缆它的辅助设备少，安装与维护方便以及在一定防护条件下火灾危险较少，所以交联聚乙烯绝缘电力电缆成为了大城市大容量电能传输进入城市负荷中心的地下输电系统的首选产品[3]。发电厂把机械和热等形式的能量转换成电能，电能经过变压器和输电线路输送并分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的各种形式的能量。这些生产、输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起组成的整体称为电力系统。电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。它包括升降变压器和各种电压的输电线路。为了降低发电成本和保证供电的可靠性，现代的电力系统都是将分散的电力系统并网联成一个大的电力系统整体运行。在80年代初，世界各国几乎90%的电厂容量集中的国家大力电力系统中，甚至建立巨大的国家间联合电力系统。大系统的远距离输电必须使用较高的电压。架空的交流输电线路传输的功率大致碎系统运行电压的二次方成正比增加。近几十年来，电能需求量的不断增长，远离工业中心的大型水电站的开发，更需远距离输送电能，使输电电压水平迅速上升。交联聚乙烯绝缘电力电缆以其合理的工艺结构，优良的电气性能和安全可靠的运行特点，近年来在国内外获得了迅猛的发展。尤其在高压输电领域更取得了巨大的发展。敷设安装方便运行维护简单，没有油的流淌问题，较之充油电缆有着巨大的优越性[8]。

大截面电缆在国内外的应用

目前日本已开发750kV级交联聚乙烯剧院电力电缆，俄罗斯220kV级交联聚乙烯绝缘电力电缆已稳定运行10年左右。目前我国交流输电系统额定电压最高仅达500kV，而入国外如俄罗斯输电电压已达1150kV，并开始对1500-2500kV输电建设的技术进行开发研究，美国在1985-1995年间就采用1000/1100kV高压输电。随着城市供电量的增长，各电压等级的主变容量亦在不断提高，因此电缆的输送容量亦需不断提高。为了迎合日益增长的输送容量的需求，中、低电压等级最常用的方法就是使用双拼电缆。从电缆成本角度来讲，双拼电缆约为单根大截面电缆的1.2倍。并且前者终端及接头是后者的二倍。敷设及安装费用也是后者的二倍。同时，由于双

拼电缆敷设占用的空间也是单根的二倍，相应的土建费用也需增加。对运行维护来说复杂程度增加一倍，安全性相对降低。而双线并联的开关及变压器比单套的开关及变压器复杂系数增加，成本相应增加。国外开发高电压等级大截面电缆的主要原因正是由于采用双拼电缆成本太高。在日本，为了对应架空线的大容量化进行研究，开发了2500mm2～3000mm2的大截面电力电缆。1986年开始相继使用66kV～275kV的大截面电缆。如向东京都中心城区输电的275kV地下电缆采用的大截面电缆初期建成的输送容量约为900MW,后期建成的设有冷却系统的电缆其容量已能达到1360MW。面日本古河电缆公司在1981～1999年期间向日本供应的2500mm2大截面电缆总长就有210.745km。上海作为全国最发达城市之一，大截面电缆的使用已提到议事日程上，220kV浦建站4回进线因受外部因素影响，均采用2500mm2大截面电缆，电缆单相长度1.2km。该项目电缆线路投运于2006年6月，是国内首条2500mm2大截面电缆线路。目前上海地区500kV世博变电站和500kV虹杨变电站的500kV大截面电缆进线也正在设计阶段[4]。

设计内容

本文设计的是220kV截面2500mm2的电缆。

对220kV截面2500mm2的电缆的结构进行了设计，包括分割导体截面的计算，绝缘厚度的确定，缓冲带阻水层结构的确定，绝缘屏蔽层的确定，金属护套的选择，外护套的确定。并且计算了220kV截面2500mm2电缆的各种电气参数。包括导电线芯的直流电阻，电缆的绝缘电阻，电缆的电容，电缆的电感，绝缘介质损耗，金属护套损耗，电缆各部分热阻的计算，电缆允许载流量以及电缆允许短路电流的计算。

220kV2500mm 2电缆结构

电缆就是用以传输电磁能信息和实现电磁能转换的线材产品。电力的传输，实则为电测能的传播。电磁能流动传播的矢量成为坡印亭矢量s ，其和电场强度()S 及磁场强度()E 的关系为H E S ?=它的切向分量H E S n t ?=标志着有电磁能量沿导线传输。它的法线分量H E S n n ?=标志着还有电磁能量由导线表面穿入到内部化为热能散失。由于导体传输电流的容量并不是随着导体截面的增加而线性增加，这种现象是由于导体在传输交流电流的过程中“集肤效应”（所谓集肤效应又称趋肤效应,当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中）和“邻近效应”造成的[3]。最高工作温度下，单位长度导电线芯的交流电阻由下式计算

)1('p s y y R R ++= (2-1)

式中'R 为最高工作温度下，导电线芯的单位长度直流电阻，单位为Ω/m ；s y 为集肤效应因数；p y 为临近效应因数。集肤效应因数即由于集肤效应使电

阻增加的百分数，可由下式求得

448.0192S

s s X X y += (2-2) 式中s S k R

f X 7'2108-?=π其中f 为电源频率，工频为50Hz ；'R 为单位长度电缆导体闲心直流电阻，单位Ω/m ；s k 为分割道题取0.435外均取1。临近效应因数p y ，即由于临近效应是电阻增加的百分数，可用下式表示

??????????????+++??? ????? ??+=27.08.019218.1312.08.019244244p p C c p p p X X s D s D X X y (2-3) 式中，p p k R

f X 7'2108-?=π，其中'R 、f 与上面相同，p k 除分割道题取0.37外。其他形式线芯取0.8-1；c D 为线芯外径，对于扇形线芯电缆，等于截面积相同的圆形芯的直径，如A 为线芯截面，则扇形等效园的直径为

πA D c 4=

(2-4)

s 为线芯中心轴间距离，对于扇形多心电缆?+=c D s ，?危险新间绝缘层厚度，其临近效应因数p y 为计算值乘2/3。随着导体截面的增大，这种现象

会越来越显著，因此110---220kV 交联聚乙烯绝缘高压及超高压电力电缆标准中，明确规定了截面在;800mm 2以上的电缆导体必须采用分割导体，以减小“集肤效应”和“邻近效应”引起电缆的导体电阻增加对传输能量的影响。一种大截面铜芯五分割导体，包括五个大小和截面形状均相同的铜芯股块，由该五个铜芯股块按一定方向扭合成缆，所述的大截面铜芯五分割导体还包括设置在该铜芯股块之间、将各股块隔离开来的绝缘皱纹纸，以及包裹在该铜芯股块外围的半导电尼龙带、包裹在最外层的无纺布保护层。本实用新型通过将大截面铜芯导线化整为零，将原来的铜芯截面均匀分割成五个相互隔离的股块，从而将“集肤效应”和“临近效应”的不利影响降到最低限度，大大提高了导线的传输容量。分割导体的结构设计分割导体是由分割股块、隔离绝缘皱纹纸、扎带、半导电尼龙带、导体填充等部分组成，其中，每个股块外要纵包隔离绝缘皱纹纸，股块成缆后在分割导体外首先要用扎带捆紧，再绕包半导电尼龙带，最后缠绕无纺布保护层。另外，分割导体中心采用导体填充。分割导体实际截面积的计算。在GB/T1017-2002[1]及GB/Z18890-2002[2]中规定了2500mm 2的导体电阻值。由此可以推算出导体的最小截面积。

分割导体的股块构成。

目前实际生产中，分割导体一般有四芯、五芯、六芯分割等几种类型。分割股块的形状有扇形、瓦愣形中间加圆形等形状。分割导体中股块越少，在生产时绞合、紧压、成缆等工艺上比较容易实现，但从结构稳定性和耐弯曲性能及避免产生“集肤效应”和“邻近效应”的作用上，多股块分割导体更优越一些，因此，采用五芯结构。

1）分割导体的直径及单个股块的截面积的计算。依据分割导体的实际截面积，计算在实芯状态时分割导体的最小直径。然后选择适当的填充系数，确定分割导体的直径（应考虑到分割导体的股块成缆时的反弹）。根据所确定的扇形股块的芯数，计算单个股块的截面积。

2）设计每个股块的形状，确定每个股块的单线组成及排列。并依据所选择的填充系数，计算出单丝直径的大小。

3）设计分割导体的结构尺寸及单个分割股块的外形尺寸。

4）分割导体的制造

分割导体的制造主要分为股块的绞制和股块的成缆两部分。在股块绞制过程中，包括工艺参数设定，线盘装载，分层穿线、排线，绞制，压型，牵引、收线等部分。依据工艺规定，在绞合设备上设定好该产品的工艺参数，包括每层绞线的节距、绞向、预扭节距等。依据每个股块的单丝结构

及排列，进行分层穿线、排线。在绞合好线芯后，分层压型时，仔细调整压型模具，并测量所压制的股块尺寸，使之符合工艺要求；调整好压型模之间的预扭角，测量所形成的预扭节距，是否符合工艺规定。成缆过程分为设备工艺参数设定，股块线芯的放线，分线板的角度控制，并线模的安装，股块的成缆，绝缘皱纹纸的纵包，包带的绕包，牵引，收线等部分。在成缆过程中，注意股块的预扭节距和成缆节距之间的配合是否合适，不能有股块翻身现象出现。在穿过成缆并线模时，细心调整并线模直径大小，仔细测量成缆后分割导体的直径，使之符合工艺规定。成缆后的分割导体，应扎紧，不能松散，最外面还应绕包防护层，防止半导电带破损。 2500mm 2五芯分割导体结构设计及制作

计算2500mm 2分割导体的实际截面积

有关标准规定了2500mm 2导体在20摄氏度时导体直流电阻应不大于

0.0073，同时规定了2500mm 2导体结构最少根数不小于265根，由此可计算出最少根数的分割导体实际截面积

123k k k s r

ρ???= (2-5) 式中，1k 为导体系数，取为1.02（与导电线芯组成的单线直径、金属种类有关）；2k 为绞合系数，按本厂经验取为1.03（与导电线芯绞合方式有关，考虑到导线在绞制及紧压时单丝变细变硬所引起的电阻变化）3k 为成缆系数，

按本厂经验取为1.01（与股块线芯成缆状况有关）；ρ为导体电阻率，0.017241ρ=Ω·mm 2/m;R 为分割导体20摄氏度时的直流电阻，按标准的规定，2500mm 2截面导体0.0073R =Ω/km 。将上述有关参数代入式(2-5)可得：

1232506.09k k k s R

ρ???==mm 2

2.1.2分割导体关键参数的选取和设定

计算2506.09mm 2截面在实芯时的分割导体直径A D

4/51.19A D S π=?=mm

2.1.3填充系数的选取和成缆外径的设定：

根据文献[3]可知，采用分层紧压方法由圆单线构成的扇形线芯填充系数η可提高到88%--92%本设计采用五分割扇形股块成缆构成的分割导体，经验选取其填充系数0.90η=，则： ()()4/42506.09/0.953.94B D S πηπ=??=??=mm

考虑到绞合扇形股块在成缆时的反弹，成缆后外径设定为54mm

2.1.4计算单个股块的截面积S A

/5501.4A S S ==mm 2

2.1.5单线直径选取。

由于2500mm 2导体不少于265根，因此五芯分割导体每个扇形股块的最少根数为53根。设计扇形股块单线排列，拟取常规绞合，即16121824++++结构比较稳定，每个股块单线根数为61根。绞线中的单线经紧压后产生塑性和弹性变形，影响了紧压绞线填充系数η和单线延伸率λ，一般均采用经验数据和公式，在工艺试验基础上，作适当地调整，使之达到良好的工艺效果。单线直径可由以下经验公式求得： ()()41/A A d S n λπ=??+ (2-6)

式中，n 为每个股块单线根数()61n =；λ为单线延伸率。图1展示了紧压绞线填充系数与单线延伸率的关系。从图1可知：

图1 紧压绞线填充系数η与单线延伸率λ的关系 当η取为0.90时，0.10λ=，代入式（2-6）可得： ()()41/ 3.39A A d S n λπ=??+=mm

当η取为0.91时，0.13λ=，代入式（2-6）可得： ()()41/ 3.43A A d S n λπ=??+=mm

综合实际生产情况，选取 3.39mm

绝缘厚度的确定

电缆绝缘层厚度的确定，是电力电缆设计的核心。电力电缆绝缘的质量和绝缘水平，决定了电缆的使用寿命。设计绝缘厚度，应承多方面进行分析。首先要分析电缆绝缘内的电厂分布，一般以最大场强作为设计的依据。然后要考虑电力电缆在运行中所承受的各种电压及绝缘材料击穿的统计规律，还要考虑绝缘的机械强度和工艺性能等。综合分析，对于低压小截面电缆，如500kV 以下的小截面橡塑绝缘和1000kV 及以下的浸渍纸绝缘，其厚度往往由工艺规定的最小厚度决定。橡塑哦绝缘最小厚度规定为0.3mm ，油纸绝缘层最少不低于5--10层等，防止可能出现穿透的空袭和导电点重合。最小厚度的确定也考虑从工艺实现的可能性。而对于低压大截面电缆，其绝缘厚度主要根据机械性能确定。主要考虑电缆再生产和安装时所受到的拉、压、弯、扭、剪切等机械应力。因为电缆工作电压低，对于能满足承受可能的接卸损伤的绝缘厚度，均能满足电气击穿强度的要求。对于热带、寒带、船用及矿用等特殊场合所用电缆，须承受很大的机械应力。这类电缆的绝缘结构设计，往往是根据制造和运行惊艳或机械试验来选定其厚度，然后再进行电气核算。只有工作电压高至10kV 以上时，绝缘的击穿场强才逐渐成为决定绝缘层厚度的主要因素。电缆绝缘结构在设计使用期限内应能安全承受各种形式的电压。此时绝缘厚度的确定主要是根据电缆绝缘内的最大场强等于其击穿场强的原理来设计的。按照典型的平均场强分布，分别计算出工频场强和冲击场强下的绝缘厚度，然后取其较大值[8]。

按照冲击场强计算绝缘厚度

电缆绝缘的击穿强度，是电力电缆绝缘的主要电气参数之一。它是决定绝缘厚度的主要依据。击穿强度受材料组分、杂质、几何尺寸等诸多因素的影响和制约。所以，它是一个具有统计性的数值，应按统计理论对其进行分析和确定。目前，世界上较为科学和准确的是按威伯尔分布函数对击穿强度进行试验和确定。

213imp

imp L BIL K K K t E ???= (2-7) 式中BIL ?基本冲击绝缘水平。按GB9326的规定取1050kV

1K ?温度系数取1.25

2K ?老化系数取1.10

3K ?裕度系数取1.10

imp L E ?交联聚乙烯绝缘最小冲击击穿强度，取为70kV/mm

1050 1.25 1.10 1.1022.6870

imp t ???==mm 按工频场强计算绝缘厚度

()123

/3t

t t nc ac U K K K t Ei ???= (2-8)

式中1t

K -?温度系数取1.10

2t

K -?老化系数取4.0

3t

K -?裕度系数取1.10

ac Ei ?交联聚乙烯绝缘最小工频击穿强度，取25kV/mm

()220/3 1.104 1.124.5925

ac t ???==mm

根据以上结果，取最大值并对其取整，故取25.0t =mm.多芯电缆的绝缘电阻对于扇形芯电缆F G n

R i i 12πρ=式中，F 为扇形校正因数，亦可从图中查得电缆在交流下的电阻为工作电阻（交流泄露电阻）

i g g g c r U Ct U U Ct U U t I U I U R ωδωδωδ2

22===== 即等于绝缘层承受的电压的二次方与介质损耗之比。要比直流电阻值小。电缆常用绝缘材料在c 20下的绝缘电阻率概值如表所示 表1电缆常用绝缘材料在c 20的绝缘电阻率

材料名称 绝缘电阻率/Ω·m 20c ?

浸渍纸绝缘 15131010-

橡皮 13111010-

聚氯乙烯 12111010-

聚乙烯 15141010-

交联聚乙烯 15141010-

220kV 高压电力电缆的绝缘材料一般使用交联聚乙烯，通过和其他材料的对比可以体现出它的优点。

1橡皮绝缘

普通的合成橡胶有丁苯橡胶，丁基橡胶，氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯等。但其分子结构中含有双键，故耐臭氧差，在电晕作用下会发生开裂，击穿

场强较低，所以不能用于高的电压等级，只能用于低压配电系统和经常移动的场合。

2聚氯乙烯绝缘

聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，配以增塑剂，稳定剂，防老剂等多组份的混合材料。它具有一定的优点：加工简单，生产率高，成本低，耐油，耐腐蚀，化学稳定性好。但由于它是极性材料，介质损耗大，耐热性低（最高允许工作温度为70℃）；耐电强度低，燃烧时产生HCL 有毒气体，所以限制了它的使用和发展。

3聚乙烯树脂

聚乙烯的介电系数和介质损耗因数较低，并且它是非极性材料，电气性能良好。但是它的耐热性低，力学性能较差，在环境应力作用下易形成开裂。因为它的分子结构是结晶相和屋顶形相两相并存，在生产和运行中由于温度和应力的变化容易在界面上产生气隙而引发树枝化放电。目前在我国聚乙烯塑料仅用来做电缆的护套使用。

4交联聚乙烯

为了克服聚乙烯的缺点，主要采用交联的方法使聚乙烯的线型分子结构变成三维空间的网状结构，即通过物理方法或者化学方法将聚乙烯进行交联，可以极大的提高其击穿强度和耐热性能，而保持了聚乙烯原有的优点。

（1）物理方法主要是利用高能射线将C-H 键断开使聚乙烯生产游离基，游离基相互结合形成C-C 键而形成交联聚乙烯。

（2）化学方法是通过交联剂（如过氧化二异丙苯DCP ）夺取分子中的氢原子使之游离基进而进行交联。其交联生产方式主要是通过惰性气体保护，电加热和惰性气体保护冷却，即所谓“全干式”交联，最大限度的在生产过程中防止水分进入绝缘以免生成水树枝。

缓冲带和纵向阻水层结构确定

在绝缘半导电屏蔽层外应有缓冲层，可采用半导电弹性材料或具有纵向阻水功能的半导电阻水膨胀带绕包而成。对电缆的金属套内间隙有纵向阻水要求时，绝缘屏蔽与金属套间应有纵向阻水结构。纵向阻水结构应由半导电阻水膨胀带绕包而成，半导电阻水带应绕包紧密、平整、无擦伤。如对电缆导体亦有纵向阻水要求时，导体绞合时应绞入阻水绳等材料。绕包要求平整、紧实、无皱褶。此前，经对220kV 交联电缆试制验证，铝套电缆用两层0.6mm 厚的半导电阻水带作为纵向阻水层，其阻水效果良好，完全能达到纵向阻水的规定。

根据交联电缆热膨胀量计量，交联料的线胀率η为：

()

2/311T ηβ=+- (2-9)

绝缘径向膨胀量t ?为：

()1/2

22221121R R t R T R βηη??-?=+--??+??

(2-10) 式中β?交联料的体膨胀系数，31110C β--=?

T ?交联聚乙烯绝缘的平均温升，取50T C =

t ??绝缘径向膨胀量，

1R ?导体半径，取125.595R =mm 2R ?绝缘屏蔽半径，取298R =mm

由此，将各个参数带入式(2-9) (2-10)中得0.033η=

0.748t ?=

试验证明，两层0.6mm 厚的半导电阻水带在一定压力作用下厚度可压缩0.4mm ，加之铅套与阻水带之间有一定的问隙，在电缆受热膨胀过程中能起到较好的缓冲作用。所以我们采用两层0.6mm 厚的半导电阻水带作为铅套电缆的纵向阻水层，同时也作为缓冲层。

绝缘屏蔽层

绝缘屏蔽为挤包半导电层，其厚度为 1.0mm ，绝缘屏蔽应与导体挤包屏蔽层和绝缘层一起三层共挤。绝缘屏蔽应均匀地包覆在绝缘表面，并牢固的粘附在绝缘层上。在绝缘屏蔽的表面以及与绝缘层的交界面上应光滑，无尖角，颗粒，烧焦或者擦伤的痕迹。绝缘屏蔽层的作用主要是静电屏蔽。电缆敷设时通过绝缘屏蔽层接地使其电位为零。在单芯或者分相屏蔽电缆绝缘内的电场径向分布，消除了切向分量。可防止绝缘表面产生滑闪放电。绝缘屏蔽层也可以作为部分短路电流的回路

金属护套的选择

金属护套的种类

金属护套应具有3 大性能:1)防水。防止XLPE 绝缘接触到水分产生水树效应,使电缆主绝缘水平下降,即作为电缆的径向阻水层。2)承受短路电流热稳定性能好。应能满足电力系统要求的最大短路电流和短路持续时间的要求。3)对绝缘线芯起保护作用。避免外力对绝缘线芯的损伤。金属护套按生产工艺可分为3大类:无缝金属护套、纵向焊缝金属护套和综合护套等。采用的材料有铅、铝、铜和不锈钢等。目前国内最常用的金属护套有:无缝铅护套、无缝波纹铝护套、焊缝波纹铝护套、铝塑综合护套等4种。

1无缝铅护套1）优点铅护套内壁无需设计间隙,内部结构紧密, 因而纵向防水性能比任何一种波纹金属护套电缆都好。铅的化学稳定性及耐腐性好。

铅护套XLPE绝缘电力电缆的敷设比铝护套XLPE绝缘电力电缆柔软,铅护套XLP)电缆在接头作业中可直接搪铅比较方便。2）缺点:20℃时,铅电阻率约为铝电阻率的7.5倍,铅的比重是铝的4.2倍,要满足相同条件下的短路热稳定要求,铅护套的截面必须比铝护套的大得多。同规格的高压铅护套电缆比铝护套电缆重得多,一般来说要重60%至90%。铅护套的成本要比铝护套大的多。铅护套的机械性能不高,这与其结晶的结构有关。此外,铅护套的耐振性能不高,电缆的铅护套可能在机械振动的作用下损坏。为了改善铅护套的机械强度和抗振性能,现在一般采用铅合金来做电缆的铅护套,我国目前基本上都采用铅锑铜合金( 含0.4%~0.8%的锑和0.02%~0.06%的铜)做为铅护套的材料,也可采用性能与此相同或更好的其它铅合金。

2无缝波纹铝护套1）优点:波纹铝护套XLPE电力电缆最大的优点是重量轻和短路热稳定容量大。在短路电流持续时间稍长的系统中,一般标准厚度铝护套即能满足要求,如计算中热稳定条件不满足时可将铝护套稍加厚即能满足技术要求, 无需采用增加铜丝屏蔽的措施,比铅护套简单。用连续压铝机挤包的铝护套机械性能与密封性都很好,是良好的电缆径向防水层。铝护套电缆重量比铅护套电缆轻得多,在敷设中比铅护套电缆省力,颇受敷设工人的欢迎。2）缺点:铝是化学性能很活泼的金属,若在运行中遇到外力损伤了外护层,铝护套很快会被腐蚀穿孔而造成进水。铝护套电缆在安装中柔软性不如铅护套。在敷设过程中电缆经过弯曲处理后铝护套电缆不易自行变直,在转弯处不如铅护套电缆顺畅。在安装各类附件中铝护套上不能直接搪铅,搪底铅操作对工人的工艺水平要求较高,稍有不慎会造成电缆进水。

3焊缝波纹铝护套1）优点:焊缝铝护套由铝板卷包后用氩弧焊机焊成形,焊缝铝护套XLPE 电力电缆的生产成本低是它最大的特点。另外,焊缝铝护套是一种有效的径向防水层,但其内在质量及成本与无缝铝护套不能等同。2）缺点:铝的熔融加工温度约700～750℃,在焊接过程中,由于电弧温度极高,导致铝的金属结构发生变化,使铝护套的机械性能在圆周上不均匀,在敷设牵引中受力后会产生集中变形。敷设前分段计算张力及侧压力并采用适当措施,是选用此种电缆必不可少的一项工作。

4铝塑综合护套1）优点:铝塑综合护套XLPE 电力电缆具有重量轻、尺寸小和造价低的特点,其护套内的铝箔是有效的阻水层。2）缺点:只能在短路容量不大的系统中使用.

金属护套选用的一般原则

海底电力电缆必须选用铅护套。另外,在地下水水位高,且地下水腐蚀性较强的地区,要着重考虑电缆的防水及耐腐性能,一般应优先选用铅护套。除上述情况外均可选用价格相对较低的波纹铝护套。对高压XLPE 绝缘电力电缆而言,无缝铝护套比有焊缝铝护套好,连续挤压的比非连续挤压的好,圆