電力系統(tǒng)中的電力電纜及其高壓試驗(yàn)

李樹(shù)才

摘要：電力電纜的概念：電力電纜是用于傳輸和分配電能的電纜，電力電纜常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站引出線路、工礦企業(yè)內(nèi)部供電及過(guò)江海水下輸電線。在電力電纜技術(shù)中，通常把35kV及以下電壓等級(jí)的電纜稱為中低壓電纜。110kV及以上等級(jí)的電纜稱為高壓電纜。

關(guān)鍵詞：電力電纜

在電力系統(tǒng)中傳輸分配大功率電能的設(shè)備有架空線路和電力電纜兩種方式。架空線路具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、投資小、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，而電力電纜能適應(yīng)地下、水底等各種敷設(shè)環(huán)境，能滿足長(zhǎng)期、安全傳輸電能的需要。在輸電線路中，電力電纜是架空輸電線路的重要補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)架空輸電線路無(wú)法完成的任務(wù)。同時(shí)，在城市配電網(wǎng)中電纜已經(jīng)逐步取代架空配電線路，已在配電網(wǎng)中占主導(dǎo)地位。

一.電力電纜的分類(lèi)及各組成部分的作用

1.電力電纜的分類(lèi)

目前，電纜的產(chǎn)品和型號(hào)有數(shù)千種。根據(jù)其特點(diǎn)特性有不同的分類(lèi)。

（1）按電壓等級(jí)分，可分為低壓電纜（1kV）、中壓電纜（6～35kV）、高壓電纜 （110kV）、超高壓電纜（220～500kV）以及特高壓電纜（1000千伏及以上）;

（2）按電流傳輸方式，分為交流電纜和直流電纜;

（3）按絕緣材料可分為油浸紙作絕緣電力電纜（以油浸紙作絕緣的電力電纜）、塑料絕緣電力電纜（絕緣層為擠壓塑料的電力電纜）、橡皮絕緣電力電纜（絕緣層為橡膠加上各種配合劑，經(jīng)過(guò)充分混煉后擠包在導(dǎo)電線芯上，經(jīng)過(guò)加溫硫化而成）[1];

2.電力電纜的組成及作用

組成電力電纜的基本結(jié)構(gòu)，主要是線芯、絕緣層和外護(hù)層三部分。為了保護(hù)絕緣和防止高電場(chǎng)對(duì)外產(chǎn)生輻射干擾通信等，還包括金屬護(hù)層并要求接地。對(duì)于多芯電纜，為方便制作成型，在其電纜絕緣線間還增加有填料。

典型的6～35kV三芯交聯(lián)電纜其結(jié)構(gòu)包括，導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、銅帶屏蔽、填充、內(nèi)護(hù)套、鋼帶鎧裝、外護(hù)套、導(dǎo)體。電力電纜的導(dǎo)電線芯，簡(jiǎn)稱導(dǎo)線，其作用是用來(lái)傳輸電流（交流或直流），是電纜的主要部分。為了起到減少線路損耗和降電壓的作用，電力電纜的導(dǎo)電線芯主要采用具有高導(dǎo)電性能的，有一定的抗拉及伸長(zhǎng)強(qiáng)度的防腐蝕、易焊接的銅、鋁材料制成。導(dǎo)體線芯一般由多股導(dǎo)體絞合形式，是因大截面情況下，如采用單股實(shí)芯導(dǎo)體，其柔軟性不如多股絞合，不能隨意彎曲。導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度最大，如果局部有毛刺則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)更大。因此，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中以及使用部門(mén)在制作接頭的導(dǎo)體連接時(shí)，要解決的主要技術(shù)問(wèn)題之一就是力圖使導(dǎo)體表面盡量做到光滑圓整無(wú)毛刺，以改善導(dǎo)體表面電場(chǎng)分布。

二.電纜終端頭制作要求及注意事項(xiàng)

電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，是電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)，電纜附件應(yīng)與電纜本體一樣能長(zhǎng)期安全運(yùn)行，并具有與電纜相同的使用壽命。

1.電纜頭的制作基本要求如下。

（1）導(dǎo)體連接好

（2）絕緣可靠。

電纜頭的絕緣性能應(yīng)不低于電纜本體，所用絕緣材料的介質(zhì)損耗要低，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)對(duì)電纜附件中電場(chǎng)的突變能完善處理，有改變電場(chǎng)分布的措施。

（3）密封良好。

必須保證隔絕電纜頭內(nèi)部與外界的一切聯(lián)系，以有效防止外界水分或?qū)щ娊橘|(zhì)的侵入。

2.電纜終端頭制作過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（1）電纜終端電應(yīng)力控制

（2）要?jiǎng)兂欢坞娎|的外半導(dǎo)電層（外屏蔽）和銅屏蔽層用來(lái)保證高壓對(duì)地的爬電距離，但是為緩解電纜終端的電應(yīng)力集中現(xiàn)象，剝除的長(zhǎng)度又不能太長(zhǎng)。

（3）清潔主絕緣層時(shí)不能將導(dǎo)體粉末帶到主絕緣層上，以免降低絕緣性能。

（4）剝離半導(dǎo)體層時(shí)用刀不能過(guò)深，以防劃傷主絕緣層。

（5）壓接完接線鼻子后要打磨毛刺，防止尖端放電的發(fā)生。

三.電力電纜試驗(yàn)

電纜試驗(yàn)是檢查電纜質(zhì)量、絕緣狀況和對(duì)電纜線路所做的各種測(cè)試，由于電力電纜是用于傳輸大功率電能，一般在高電壓、大電流條件下工作，所以對(duì)其電性能要求很高，為了檢驗(yàn)電纜的制造和安裝質(zhì)量，減少運(yùn)行事故，提高供電可靠性，必須進(jìn)行性能試驗(yàn)。

電力（橡塑）電纜試驗(yàn)項(xiàng)目如下。

1.主絕緣絕緣電阻試驗(yàn)

1）試驗(yàn)?zāi)康模撼醪脚袛嘀鹘^緣是否受潮、老化，檢查耐壓試驗(yàn)后電纜主絕緣是否存在缺陷。絕緣電阻下降表示絕緣受潮或發(fā)生老化、劣化，可能導(dǎo)致電纜擊穿和燒毀。絕緣電阻能有效檢測(cè)出整體受潮和貫穿性缺陷，對(duì)局部缺陷不敏感。

2）測(cè)量方法：分別在每一相測(cè)量，非被試相及金屬屏蔽（金屬護(hù)套）、鎧裝一起接地。由于電纜容量較大，測(cè)試前后應(yīng)充分放電;測(cè)量完畢前，應(yīng)首先斷開(kāi)測(cè)試線，以防止電纜對(duì)兆歐表放電而造成損壞。必要時(shí)，采用屏蔽方法消除表面泄漏電流的影響。試驗(yàn)中，電

纜兩端應(yīng)派人看守監(jiān)護(hù)

2.電纜外護(hù)套絕緣電阻試驗(yàn)

1）試驗(yàn)?zāi)康呐c要求：外護(hù)套是包裹在電纜最外面的保護(hù)覆蓋層，主要對(duì)金屬鎧裝層起防腐蝕作用。測(cè)量外護(hù)套的絕緣電阻就是測(cè)量金屬鎧裝層對(duì)地的絕緣電阻，使用1000V絕緣兆歐表，要求外套的絕緣電阻（ΜΩ）與被測(cè)電纜長(zhǎng)度（km）的乘積大于0.5ΜΩ[2]。

2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷：當(dāng)外護(hù)套的絕緣電阻（ΜΩ）與被測(cè)電纜長(zhǎng)度（km）的乘積小于0.5ΜΩ時(shí)，應(yīng)判斷其是否已破損進(jìn)水。用萬(wàn)用表的正、負(fù)表筆，輪換測(cè)量鎧裝層對(duì)地的絕緣電阻，如表筆調(diào)換前后的絕緣電阻差異明顯，可初步判斷內(nèi)襯層破壞進(jìn)水。

3.電纜內(nèi)襯層絕緣電阻試驗(yàn)

1）內(nèi)襯層是包裹在屏蔽層上的保護(hù)覆蓋層，用以防止絕緣受潮。

2）試驗(yàn)?zāi)康呐c要求：測(cè)量?jī)?nèi)襯層的絕緣電阻是測(cè)量屏蔽層對(duì)金屬鎧裝層的絕緣電阻，使用1000V兆歐表要求內(nèi)襯層的絕緣電阻（ΜΩ）與被測(cè)電纜長(zhǎng)度（km）的乘積大于0.5ΜΩ。

3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷：當(dāng)內(nèi)襯層的絕緣電阻（ΜΩ）與被測(cè)電纜長(zhǎng)度（km）的乘積小于0.5ΜΩ時(shí)，應(yīng)判斷其是否已破損進(jìn)水。用萬(wàn)用表的正、負(fù)表筆，輪換測(cè)量鎧裝層對(duì)屏蔽層的絕緣電阻，如表筆調(diào)換前后的絕緣電阻差異明顯，可初步判斷內(nèi)襯層破壞進(jìn)水。但內(nèi)襯層破壞進(jìn)水后應(yīng)盡快檢修。

4.橡塑絕緣電力電纜主絕緣交流耐壓試驗(yàn)

傳統(tǒng)的方法是對(duì)電纜線路進(jìn)行直流耐壓，實(shí)踐證明這種方法對(duì)油紙絕緣的電纜是合適的，但對(duì)高電壓等級(jí)的橡塑絕緣電纜是低效而且有害的。對(duì)橡塑絕緣電纜施加交流耐壓，其電場(chǎng)強(qiáng)度按照電容分布，與電纜運(yùn)行時(shí)的絕緣狀態(tài)相符[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高翾宇，王然，閆洪瑞，商朝陽(yáng)，楊家銘.淺談電力電纜絕緣的分類(lèi)與發(fā)展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（23）：26+28.

[2] GB50150-2006，電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3]吳云飛. XLPE電纜主絕緣狀態(tài)檢測(cè)方法的研究[D].華中科技大學(xué)，2005.