1、第一章第一章 电力电缆结构和类型电力电缆结构和类型1.3 电力电缆的类型电力电缆的类型按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类优点：使用寿命长、价格便宜、热稳定性高。缺点：工艺比较复杂。黏性浸渍型电缆的浸渍剂容易淌流，通常采取消极的补救措施，即把敷设位差限定得很小。不滴流浸渍纸绝缘电缆在浸渍和配料方面要复杂些，浸渍周期也较长，但基本解决了浸渍剂的淌流问题，在技术经济上则更为合理。1油浸纸绝缘电缆油浸纸绝缘电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 常用油浸纸绝缘型电缆分不滴流油浸纸绝缘金属套电力电缆、黏性油浸渍纸金属套电力电缆、油压油浸渍纸绝缘型电缆(如钢管电缆)和气压黏性浸渍纸绝缘型电缆(如管道充
2、气电缆)。1油浸纸绝缘电缆油浸纸绝缘电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 该型电力电缆浸渍剂黏度较高，在电缆工作温度范围内不易流动，但在浸渍温度下具有较低黏度，可保证良好浸渍黏性。黏性浸渍纸绝缘电力电缆按结构可分为带绝缘型(统包型)与分相屏蔽(铅包)型、分相铅包结构。1）黏性浸渍纸绝缘电力电缆）黏性浸渍纸绝缘电力电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（1）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆图1-5 扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆结构图1-导线芯；2-线芯绝缘；3-绝缘；4-统包绝缘；5-内护套；6-内衬层；7-铠装层；8-外被层(外护层)按所用绝缘材料分类按所用绝缘
3、材料分类（1）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆 在各导电(铜或铝制成)线芯1外包有纸绝缘，绝缘厚度依电压而定。多根电缆导电线芯绞合成缆时用无潮麻被或纸填充成圆形，再在圆形外面用纸绝缘统包(见图1-5中的4)起来，因此称为统包型电力电缆。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（1）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆 该型电缆的特点是：制造质量比较稳定，具有很长的制造历史和丰富的远行经验；成本低、使用寿命长；结构简单、制造方便；易于安装维护。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（1）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆）扇形线芯三芯统包绝缘电力电缆 不足之处
4、是：绝缘油易滴流，不宜作高落差敷设。由于多芯电缆之间电场分布不均匀，在绝缘中产生正切应力，这将逐渐导致绝缘强度降低，因此允许电场强度低；不宜作太高电压的电力传输，一般只用于10KV及以下电压等级和落差不大的电力电缆线路中。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（2）黏性浸渍纸绝缘分相屏蔽型电力电缆）黏性浸渍纸绝缘分相屏蔽型电力电缆图1-6 黏性浸渍纸绝缘分相屏蔽型电力电缆结构示意图1-导线线芯；2-相绝缘；3-带绝缘；4-填充材料；5-铅层；6-内衬层；7-铠装；8-外被层按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（2）黏性浸渍纸绝缘分相屏蔽型电力电缆）黏性浸渍纸绝缘分相屏蔽型电力电缆 首先将每个绝缘
5、线芯外用一层打孔的金属化纸(半导纸)，或用铅包或铜带间隙式绕包形成金属屏蔽，再将三个带金属屏蔽的绝缘线芯绞合成缆，填充成圆形并用铜丝编织的纤维带孔扎紧，然后挤压金属套。分相屏蔽型电力电缆主要用于2030 KV填充处也存在着电场的线路中。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（3）带绝缘型电缆）带绝缘型电缆图1-7 带绝缘型电缆结构示意图 1-导体(铝芯或铜芯)；2-相绝缘；3-带屏蔽；4-填充材料；5-铅层；6-内衬层；7-铠装层；8-外被层按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（3）带绝缘型电缆）带绝缘型电缆 黏性浸渍纸绝缘分相型电力电缆与黏性浸渍统包型电缆相比，除浸渍剂的特性和配方不同外，其他
6、并无不同之处。但因它在工作温度下浸渍剂具有不滴流的性质，又称为不滴流浸渍电缆，是我国当前极力推广的一种产品。该产品的结构、尺寸与滴干纸绝缘电缆相同。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 不滴流纸绝缘电力电缆与黏性浸渍纸绝缘电缆的差别主要是它的浸渍剂在工作温度范围内不流动，呈塑性固体状。这种电缆敷设落差不受绝缘本身限制。它将逐步取代黏性浸渍纸绝缘电缆。黏性浸渍、滴干、不滴流均属黏性浸渍型绝缘，由于组成它的固体材料纸与浸渍剂热膨胀系数相差很大，在制造和运行过程中因温度的变化不可避免地会产生气隙。气隙是电缆破坏的主要原因之一。因此黏性浸渍型纸绝缘电缆只能用于35KV以下电压等级的线路中。2）不滴流纸
7、绝缘电力电缆）不滴流纸绝缘电力电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 黏性浸渍纸绝缘电力电缆的一种，即黏性浸渍电缆浸渍后增加一道滴干工艺过程，使黏性浸渍纸间的浸渍剂减少70，纸内的浸渍剂减少30，以消除黏性浸渍纸绝缘电缆在高落差敷设时浸渍剂流动产生的缺点。但由于减少了浸渍剂的含量，绝缘的耐电强度降低。3）滴干纸绝缘电力电缆）滴干纸绝缘电力电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 以高分子聚合物作为绝缘的电力电缆称为橡塑电缆。橡塑电缆的绝缘层采用绝缘强度高的可塑性材料(如橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯等)，在一定的温度和压力下用挤注的方式制成。它的半导电层和绝缘层一样，是一种半导电的橡塑材
8、料，基本上与绝缘层同时挤出成型。这种电缆无论多长，其每相的绝缘层均为一个整体，又称为整体绝缘层电缆。2橡塑电力电缆橡塑电力电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 橡胶绝缘型电缆橡胶绝缘型电缆是指主要由天然橡胶加不同的添加剂组成的各种橡胶绝缘层构成的电缆(图1-8)，电缆导体和绝缘表面均有屏蔽层。橡胶电缆的护套有聚氯乙烯、氯丁橡胶和铅护套三种。1）橡胶绝缘型电缆）橡胶绝缘型电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类1）橡胶绝缘型电缆）橡胶绝缘型电缆图1-8 橡胶绝缘电力电缆结构图1-导线；2-线芯屏蔽层；3-橡胶绝缘层；4-半导电屏蔽层；5-铜带屏蔽层；6-填料；7-橡胶布带；8-聚氯乙烯外护套
9、按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类1）橡胶绝缘型电缆）橡胶绝缘型电缆 用乙烯和丙烯经催化剂合成的橡胶作为绝缘的一种固体挤压聚合电缆，称为乙丙橡胶电缆，简称EPR电缆。由于乙丙橡胶的介质损耗系数大，因此只用在电压等级低于138KV的电力电缆线路中。橡胶绝缘型电缆，主要用于发电厂、变电站和工厂企业内部的连接线。这种电缆突出的优点是柔软、可挠性好，特别适宜于移动性的用电与供电装置。目前应用最多的还是0.6/1KV级的产品。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类2）塑料绝缘电力电缆）塑料绝缘电力电缆 塑料绝缘电力电缆由于制造工艺简单，没有敷设落差的限制，工作温度可以提高，电缆的敷设、维护、接续比较简便
10、，又有较好的抗化学药品性能等优点，已成为电力电缆中正在迅速发展的一类重要品种。随着石油化学工业的蓬勃发展，这类产品将有非常广阔的发展前景。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类2）塑料绝缘电力电缆）塑料绝缘电力电缆 在中低压电缆方面，就目前世界各国在品种的选择上及使用情况来看，总的趋势是塑料电缆占绝对优势。塑料绝缘型电缆有聚氯乙烯电力电缆(简称PVC电缆)、聚乙烯电力电缆(简称PE电缆)、交联聚乙烯电力电缆(简称XLPE电缆)。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类2）塑料绝缘电力电缆）塑料绝缘电力电缆美国交联聚乙烯绝缘电力电缆，占43，法国10KV以下的系统大部分采用交联聚乙烯绝缘电力电缆英国聚
11、乙烯绝缘及聚氯乙烯绝缘电力电缆已占使用电缆的70，油纸电缆占25左右按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（1）聚氯乙烯绝缘电缆）聚氯乙烯绝缘电缆 用聚氯乙烯聚合材料作为电缆绝缘和护套的一种固体挤压聚合电缆，简称PVC电缆。聚氯乙烯电力电缆结构如图1-9所示。图1-9 聚氯乙烯电力电缆结构1-导线；2-聚氯乙烯绝缘；3-聚氯乙烯内护套按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（2）聚乙烯聚绝缘电缆）聚乙烯聚绝缘电缆 用聚乙烯聚合材料作为电缆绝缘和护套的一种固体挤压聚合电缆，简称PE电缆。这两种电缆的线芯有铝芯和铜芯两种，其线芯有单芯、二芯、三芯、四芯等，单芯线芯为圆形，多芯导电线芯截面在35mm2及以
12、下的为圆形、线芯截面在50mm2及以下的为扇形。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 交联电缆是“固态”绝缘的代表产品。聚乙烯树脂本身是一种常温下电性能极优越的绝缘材料。用辐照或化学方法对它进行交联处理，使其分子由线型结构变成网状立体结构，改善材料在高温下的电性能和机械性能。用这种材料作高压电缆绝缘可以不用绝缘油之类的液体，是一种干式绝缘结构。它适用于10KV及以上电压等级的输配电线路，使用场合十分广泛。交联电缆的使用历史不长，只有40年左右，但发展很快。自20世纪60年代初世界上第一条66KV交联电缆投入使用以来，大约每5年便提高一个电压等级。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类（3）交联聚
13、乙烯绝缘电力电缆）交联聚乙烯绝缘电力电缆 （a）（b）图1-10 交联聚氯乙烯中低压电力电缆基本组成结构示意图（a）单芯电缆；（b）三缆芯电缆1-导线；导线；2-内半导电层；内半导电层；3-绝缘层；绝缘层；4-外半导电层；外半导电层；5-外半导电缓冲；外半导电缓冲；6-金属屏蔽层；金属屏蔽层；7-沥青保护层；沥青保护层；8-外护层；外护层；9-石墨层；石墨层；10-填充层；填充层；11-内护层；内护层；12-钢带铠装层钢带铠装层按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 交联聚乙烯作为电缆的绝缘介质，具有十分优越的电气性能。该类电缆与纸绝缘电缆和充油电缆相比，具有以下优点：a.良好的耐热性和机械性能
14、。聚乙烯树脂经交联工艺处理后，其正常工作温度达90，短时过载温度130，短路温度250；比充油电缆高，因而在同一导体截面时，载流量比后者高。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 b.敷设安装方便。交联电缆是干式绝缘结构，不需敷设供油设备，即接头和终端头的安装比较容易，部分接头和终端头己采用预制成型附件，安装时间可缩短。此外，线路高差不受限制，与GIS连接时不存在油混入气体中的问题等。c.除具有电场分布均匀、没有切向应力特点外，其电气性能好，介质损耗正切tan小，绝缘电阻高。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 d.1110KV电压等级范围内，交联聚乙烯绝缘电力电缆可以代替纸绝缘电缆，与浸纸绝缘
15、电缆相比：结构简单，制造周期短，工作温度高，无油；敷设高差不受限制，运行可靠；没有金属护套，质量轻。e.比充油电缆要求的防火措施要简便，同时比使用充油电缆要经济，可以高落差或垂直敷设。另外，旦发生事故，修复较简捷。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 交联聚乙烯绝缘电力电缆虽然具有多方面的优点，但经运行和研究表明，交联聚乙烯绝缘在运行中易产生树枝化放电，造成绝缘老化破坏，严重地影响了交联聚乙烯绝缘电力电缆的使用寿命。所谓“电树枝”，是由于绝缘内部放电产生的细微开裂，形成细小的通道，其通道内空，管壁上有放电产生的碳粒痕迹。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类 架空绝缘电缆如图1-11所示，是在紧
16、压的铜、铝导体外挤制内屏蔽层、耐候型交联聚乙烯或耐候型黑色高密度聚乙烯或耐候型聚氯乙烯绝缘层和外屏蔽而制得的，结构简单、安全对靠，同时又具有优良的机械物理性能和电气性能，而电痕、耐沿面放电、耐大气性能优良，与裸电线相比，敷设间隙小、节约线路走廊、线路电压减小，尤其是减少了供电事故发生，确保人身安全。3.架空绝缘电缆架空绝缘电缆按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类3.架空绝缘电缆架空绝缘电缆 （a）（b）图1-11 架空绝绿电缆(部分)结构示意图(a)单芯，(b)三芯1-导体；2-屏蔽；3-绝缘层；4-承载导体；5-分相标记按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类4分支电缆分支电缆 分支电缆是由工业
17、先进的国家在20世纪90年代中后期研制成功的新一代中低压供电线路系统。优点是供电安全可靠，价格便宜，安装简单，抗震性、气密件、防水性和耐火性俱佳，免维护。可广泛应用于住宅、高层办公楼、隧道、宾馆、医院、商场等配电系统，也可用于主干线有分支线要求的照明系统。随着我国国民经济的迅速发展，大中城市兴建的地铁、机场、隧道、桥梁、大范围楼群的用电和照明等都迫切需要大力发展、应用分支电缆。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类1）预制单心分支电缆预制单心分支电缆 预分支电缆是工厂在生产主干电缆时按用户设计图纸顶制分支线的电缆，是近年来的一项新技术产品。分支线由工厂预先制造在主干电缆上，分支线截面大小和分支线
18、长度等是根据设计要求决定的，极大缩短了施工周期，大幅度减少了材料费用和施工费用，更大地保证了配电的可靠性。预制分支电缆分预制单芯分支电缆和预制多芯分支电缆。FDZ预制单芯分支电缆实物如图1-12所示。按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类1）预制单心分支电缆预制单心分支电缆 （a）（b）图1-12 FDZ预制单芯分支电缆(部分)实物图(a)单芯；(b)一分二(单芯)按所用绝缘材料分类按所用绝缘材料分类2）预制多芯分支电缆预制多芯分支电缆 多芯分支电缆有拧绞型、铠装多股型、清洁型等。所谓绞合型、拧绞型，就是多根单芯电力电缆绞在一起。预制销装多；预制铠装多芯分支电缆如图1-13所示。按所用绝缘材料分
19、类按所用绝缘材料分类2）预制多芯分支电缆预制多芯分支电缆 （a）（b）图1-13 预制铠装多芯分支电缆（a）YDF型(环保型)；(b)FDZ型（拧绞型)按电压等级分类按电压等级分类 电力电缆都是按一定的电压等级制造的。我国电力电缆的电压等级有0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500 kV共19 种。也可以从施工技术要求、电缆头结构及运行维护等考虑分为三类:1 kV及以下低压电力电缆；635 kV中压电力
20、电缆;110 kV以上高压电力电缆，与之相对应的电缆附件也就称为低压电缆附件、中压电缆附件和高压电缆附件。按特殊需求分类 1输送大容量电能的电缆输送大容量电能的电缆 1)管道充气电缆 管道充气电缆(GIC)是以压缩的六氟化硫气体为绝缘的电缆，也称六氟化硫电缆。这种电缆适用于电压等级在400 kV及以上的超高压、传送容量1x106 kVA以上的大容量电能传输，比较适用于高落差和防火要求较高的场所。管道充气电缆安装技术要求高，成本较大。对六氟化硫气体的纯度要求很严，仅被用于电厂或变电站内短距离的电气联络线路。按特殊需求分类 1输送大容量电能的电缆输送大容量电能的电缆 2)超导电缆 利用超低温下出现
21、失阻现象（超导状态）的某些金属及其合金作为导体的电缆称为超导电缆。按特殊需求分类 2防火电缆防火电缆 防火电缆是具有防火性能的电缆总称。它包括一般阻燃电缆和耐火电缆两类。防火电缆是以材料氧指数28的聚烯烃作为外护套，具有阻滞延缓火焰沿着其外表蔓延，使火灾不扩大的电缆(其型号冠以ZR-阻燃）。在电缆比较密集的隧道、竖井或电缆夹层中，为防止电缆着火酿成严重事故，35kV及以下的电缆，应选用防火电缆。考虑到一旦发生火灾，消防人员能够进行及时扑救，有条件时，应选用低烟无卤或低烟低卤护套的防火电缆。按特殊需求分类 3水底电缆水底电缆 水底电缆是能够承受纵向较大的拉力，且具有较强的防水、防蚀、防机械损伤、防磨损的电缆。按特殊需求分类 4光纤复合电力电缆光纤复合电力电缆 光纤复合电力电缆是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的电缆。按特殊需求分类思考与练习思考与练习1.什么叫电力电缆？电力电缆一般在什么场合使用？2.使用电力电缆有什么优缺点？3.试说明下列电力电缆型号所表示的意义：ZQF2-35-395，VV42-10-350，YJLV22-3120-10-300，CYZQl02 220/1400。4.电力电缆的由哪几部分构成？5.试说明黏性浸渍纸绝缘扇形三芯统包绝缘电力电缆的结构？
