电力电缆相关技术 122页

目录 CONTENTS 电力电缆的发展史 History of power cables 01 电力电缆结构与分类 Power cable structure and classification 02 电力电缆的敷设 Laying of power cable 03 电缆接头的保护 Protection of the cable connector 04 电力电缆的在线监测 技术 online detection 05 电缆安全施工 safety 06 PART ONE 电力电缆的发展史 1 、电力电缆的发展史 3 1 、电力电缆的发展史 4 电力电缆的主要特点 因此 ，在 城市人口稠密的地方 ，大型 工厂 、发电厂、交通拥挤地区等 要求占地面积小 ，安全 可靠 ，一般 多采用电缆供电；对于跨度 大的 过 江、过河 线路为了避免架空线路对船舶通航或无线电的 干扰，也 多采用电缆。 1 、电力电缆的发展史 5 电缆发展时间简史 1 、电力电缆的发展史 6 电缆发展时间简史 1 、电力电缆的发展史 7 电缆发展时间简史 1 、电力电缆的发展史 8 爱迪生时代的电缆到今天的 XLPE 电缆 1 、电力电缆的发展史 9 我国电缆的发展 PART TWO 电力电缆结构与分类 2 、电力电缆结构与分类 11 12 电缆导体 2 、电力电缆结构与分类 13 电缆 绝缘层 绝缘层 的作用是隔绝导体 ，防止 电流 泄露 。 绝缘层 的绝缘材料应具备以下特性：① 高击穿强度 。电缆 导电部分的相间距离及其对地距离很近 ，绝缘层 始终处于高电场中 ，所以 要求电缆具有较高的击穿强度且绝缘性能长期稳定。② 介质损耗低 。介质损耗 太大容易引起电缆发热 ，加速 绝缘老化 ，甚 至发生热击穿 。因此 要求绝缘层材料的介质损耗低。③ 耐树枝放电 、耐 电晕及耐局部放电性能好 。具有 一定的柔软性能和机械强度。 2 、电力电缆结构与分类 14 电缆屏蔽层可以分为导体屏蔽 、绝缘屏蔽 和金属屏蔽 。所谓“屏蔽”实质上 是一种改善电场分布的措施 。 电缆 导体一般由多根导线绞合而成 ，它 与绝缘层之间易形成气隙，导体表面不光滑 ，会 造成电场集中 。而 导体屏蔽在导体和绝缘 之间提供 一个光滑的界面 ，防止 电场线集中而产生高应力点 。此外，在绝缘 表面和护套接触处可能存在间隙 ，电缆 弯曲时 ，绝缘 表面易 造成 裂纹 ，从而 引起 局部放电 。 在 绝缘层表面加一层半导电材料的 绝缘屏蔽层，它 与被屏蔽的绝缘层有良好接触 ，与 金属护套等 电位。 电缆 绝缘层 2 、电力电缆结构与分类 15 没有金属护套的挤包绝缘电缆，除半导电屏蔽层外，还要增加金属屏蔽层。金属屏蔽的作用主要有：① 限制电场在绝缘层内的作用，使电场方向与绝缘半径方向一致。 金属 屏蔽带接地，电场终止在金属带上 金属带外不再有电场。② 防止轴向表面放电。电缆在没有良好接地的环境中，半导电层的 电阻 系数在电缆轴向可能引起电位分布不均匀，造成电缆沿面放电。③ 电站保护系统需导体屏蔽。此外铜带还具有优异的防雷特性。④ 正常情况下流过电容电流。短路时作为短路故障电流的回路。 电缆 绝缘层 2 、电力电缆结构与分类 16 为使电缆适应各种使用环境的要求，在电缆绝缘上施加电缆护层，主要由内护层和外护层两部分组成 。 ① 外 护层 ，保护 内护层免受外界影响 （受潮、腐蚀 等 ）和 机械损伤 。外 护层一般由内衬层 、铠装层 和外被层三部分组成 ，有 的还有 加强层（充油电缆 特有的结构 ，直接 包绕在内护层外 ，以 增强其机械 强度 ） 。 ② 内衬层 位于铠装层和金属护套之间的同心层 ，起 防腐蚀作用。 ③ 铠装层 是用来减少机械力对电缆的影响 ，承受 作用到电缆上的 机械力，也 起电场屏蔽和防止外界电磁波干扰的作用。 电缆护层 2 、电力电缆结构与分类 17 电缆的分类 2 、电力电缆结构与分类 18 电力电缆的电压等级 2 、电力电缆结构与分类 19 直流电缆与交流 电缆 的 区别 ① 所用系统不同 。直流 电缆用于整流后的直流输电系统中 ，交流 电缆常用于工频 （国内 50Hz ） 力 系统中。② 直流电缆的传输过程中的电能损耗较小 。其 电能损耗主要是导体直流电阻损耗 ，绝缘 损耗部分 较小；而 交流电缆绝缘电阻的损耗较大，损耗主要是电容和电感产生的阻抗。③ 直流电缆多用于远距离大容量输电 ，虽然 直流电缆线路中换流设备价格较高 ，但 输电距离超出一定范围后使用直流电缆成本更低。④ 同样电压等级下 ，对于 电缆绝缘而言 ，直流 电场比交流电场更安全。 2 、电力电缆结构与分类 20 油纸绝缘电缆 是 早期应用最广泛的一类电缆 ，这 类电缆以电缆油浸渍过的 绝缘纸 作为主绝缘，屏蔽层为半 导电纸 。油纸绝缘电缆具有耐电 强度高 、介电性能稳定、寿命长、 热稳定性 好、材料来源丰富等优点 。但 不适合高落差敷设、制造 工艺较为 复杂、生产周期长、 电缆附件 制造技术比较复杂。目前 已经鲜有 生产和销售，正逐步被 聚合物 绝缘电缆取代。 2 、电力电缆结构与分类 21 塑料绝缘电缆 塑料绝缘 电缆是以热塑性或热固性材料 挤包 形成绝缘的电缆，常用的塑料种类包括 ：聚乙烯 、交联聚乙烯、聚丙烯、 聚氯乙烯等 。它是20世纪60年代后技术发展最快 的电缆 。塑料电缆具有结构简单、制造 周期较 短、敷设安装方便和耐化学腐蚀等优点。 但耐电晕和游离放电性能较差。 2 、电力电缆结构与分类 22 橡胶绝缘电缆 橡胶绝缘电缆又称为橡皮绝缘电缆，绝缘层为橡 胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电 线芯上，然后加温硫化而成。 主要 用于发电厂、变电站和工厂企业内部的连线。 它柔软，易弯曲，有较好的电气性能和化学稳定 性。但耐电晕、耐臭氧、耐油性较差，一般仅适 用于低压和可曲度要求高的场合。 2 、电力电缆结构与分类 23 电网系统 2 、电力电缆结构与分类 24 地下输电线 将电缆敷设在 地下用以 传输电能。 2 、电力电缆结构与分类 25 海底电缆 敷设在海底及河流水下，分 海底 通讯电缆和海底电力电缆 。 2 、电力电缆结构与分类 26 2 、电力电缆结构与分类 27 配电线和电缆 一般是短距离输电， 将电能 分配到各类用户。 2 、电力电缆结构与分类 28 工业电缆 业务领域涵盖广泛，应用范围 包括工业 厂房、建筑物、工业机械等。 2 、电力电缆结构与分类 29 铁路 电缆 一般 要求无卤阻燃型。 2 、电力电缆结构与分类 30 电缆未来的发展趋势 2 、电力电缆结构与分类 PART THREE 电力电缆的敷设 32 2 、电力电缆技术简介 电力电缆 敷设线路选择的原则 ： 安全 : 应避开市政施工等需经常动土开挖的 地方 ； 应 避免 交叉 ； 应 避开含酸、碱强腐蚀性( 敷设环境应是中性) 或杂散电流电化学腐蚀等严重影响的 地段 ； 未 有防护措施前,避开白蚁危害地带、热源影响和易受外力损伤的 区段 ； 电缆 应避免受震. 注意防火. 经济 : a.尽可能选择最短的线路. b.合理规划. 方便 : a.便于敷设. b.便于运输. 　　　 33 3 、电力电缆的敷设 34 电缆 线路直接 埋设 电缆 线路直接埋设在地面下0.7-1.5m 深的壕沟中的敷设方式 。它 适用于市区人行道、公园绿地及公共建筑间的边缘地带，是最经济、简便的敷设 方式。 电缆线路直接埋设的主要优点包括： ① 电缆散热良好； ② 转弯敷设方便。 ③ 施工简便、施工下期短、使于维修． ④ 造价低，工程材料最省； ⑤ 线路输送容量 大 不足之处在于： ① 容易遭受外力破坏； ② 巡视、寻找漏油故障点不方便； ③ 增设、拆除、故障修理都要开挖路面，影响市容和交通； ④ 不能可靠地防止外部机械损伤； ⑤ 易受土壤的化学作用。 3 、电力电缆的敷设 35 3 、电力电缆的敷设 36 主要优点： 外力破坏 很少 ； 寻找漏油点 方便 ； 增设、拆除和更换 方便 ； 占地小，能承受大的 荷重 ； 电缆之间无相互 影响 。 不足之处： 管道建设费用 大 ； 管道弯曲半径 大 ； 电缆热伸缩容易引起金属护套 疲劳，管道 有斜坡 时，要 采取防止斜坡滑落措施 电暖散热条件 差，使 载流量受 限制更换 电缆困难 。 3 、电力电缆的敷设 电缆 线路 排管敷设 37 排管时 ，根据 《设计规范》的规定，应符合下列要求: 1)管孔数宜按发展预留适当备用。 2)缆芯工作温度相差大的电缆，宜分别配置于适当间距的不同排管组。 3)管路顶部土壤覆盖厚度不宜小于0.5ｍ; 4)管路应置于经整平夯实土且有足以保持连续平直的垫块上；纵向排水坡度不宜小于0.2%。 5)管路纵向连接处的弯曲度，应符合牵引电缆时不致损伤的要求; 6)管孔端应有防止损伤电缆的处理。 7）电缆在管道中平行敷设时，两相电缆的中心距离应等于 2倍 管道内径 D ， 而 管道内径则应为:D≥1.3d(电缆外径)或D≥ d ＋30 mm 。 电缆 线路 排管敷设 3 、电力电缆的敷设 38 3 、电力电缆的敷设 39 电缆 敷设前应按下列要求进行 检查：        一、电缆 通道畅通排水良好金属部分的防腐层完整隧道内照明通风符合 要求。        二、电缆 型号电压规格应符合 设计。      三、电缆 外观应无损伤绝缘良好当对电缆的密封有怀疑时应进行潮湿判断直埋电缆与水底电缆应经试验 合格。     四、充油电缆 的油压不宜低于0.15MPa供油阀门应在开启位置动作应灵活压力表指示应无异常所有管接头应无渗漏油油样应试 验格。        五、电缆 放线架应放置稳妥钢轴的强度和长度应与电缆盘重量和宽度相 配合。       六、敷设 前应按设计和实际路径计算每根电缆的长度合理安排每盘电缆减少 电缆接头。         3 、电力电缆的敷设 40 七、在 带电区域内敷设电缆应有可靠的 安全措施        1 ）电缆 敷设时不应损坏电缆沟隧道电缆井和人井的防水层      2 ）三相 四线制系统中应采用四芯电力电缆不应采用三芯电缆另加一根单芯电缆或以导线电缆金属护套作中性线      3 ）电力电缆 在终端头与接头附近宜留有备用长度  4 ）电缆 敷设时电缆应从盘的上端引出不应使电缆在支架上及地面摩擦拖拉电缆上不得有铠装压扁电缆绞拧护层折裂等未消除的机械损伤 5 ）油 浸纸绝缘电力电缆在切断后应将端头立即铅封塑料绝缘电缆应有可靠的防潮 封端。 6 ）电力电缆 接头的布置应符合下列要求  ：并列 敷设的电缆其接头的位置宜相互错开 ； 电缆 明敷时的接头应用托板托置 固定；直埋电缆 接头盒外面应有防止机械损伤的保护盒 ( 环氧树脂接头盒除外 ) 位于冻土层内的保护盒盒内宜注以 沥青。    3 、电力电缆的敷设 41 电缆 线路 最小 弯曲 半径 D 为 电缆的外径 3 、电力电缆的敷设 42 粘性油浸 纸绝缘铅 包电力电 缆 的 最大 允许敷差 电缆 允许 敷设 最低 温度 3 、电力电缆的敷设 43 电缆爆炸起火的原因 电力电缆的绝缘层是由纸、油、麻、橡胶、塑料、沥青等各种可燃物质组成，因此，电缆具有起火爆炸的可能性。导致电缆起火爆炸的 原因有： 绝缘损坏引起短路 故障，电缆 长时间过载 运行，油 浸电缆因高差发生淌、漏 油， 外界火源和热源导致电缆 火灾。 中间接头盒绝缘击穿。电缆接头盒的中间接头因压接不紧、焊接不牢或接头材料选择不当，运行中接头氧化、发热、流胶；在做电缆中间接头时，灌注在中间接头盒内的绝缘剂质量不符合要求，灌注绝缘剂时，盒内存有气孔及电缆盒密封不良、损坏而漏入潮气，以上因素均能引起绝缘击穿，形成短路，使电缆爆炸起火。电气自动化技术 网。 电缆头燃烧。由于电缆头表面受潮积污，电缆头瓷套管破裂及引出线相间距离过小，导致闪络着火，引起电缆头表层绝缘和引出线绝缘燃烧。 3 、电力电缆的敷设 44 1 ）切断起火电缆电源。 电缆着火燃烧，无论何原因引起，都应立即切断电源，然后，根据电缆所经过的路径和特征，认真检查，找出电缆的故障点，同时应迅速组织人员进行扑救。 2 ）电缆沟内起火非故障电缆电源的切断。 当电缆沟中的电缆起火燃烧时，如果与其同沟并排敷设的电缆有明显的着火可能性，则应将这些电缆的电源切断。电缆若是分层排列，则首先将起火电缆上面的受热电缆电源切断，然后将与起火电缆并排的电缆电源切断，最后将起火电缆下面的电缆电源切断。 3 ）关闭电缆沟隔火门或堵死电缆沟两端。 当电缆沟内的电缆起火时，为了避免空气流通，以利迅速灭火，应将电缆沟的隔火门关闭或将两端堵死，采用窒息的方法灭火 。 3 、电力电缆的敷设 电缆火灾的扑救方法 45 4 ）做好扑灭电缆火灾时的人身防护。 由于电缆起火燃烧会产生大量的浓烟和毒气，扑灭电缆火灾时，扑救人员应戴防毒面具。为防止扑救过程中的人身触电，扑救人员还应戴橡皮手套和穿上绝缘靴，若发现高压电缆一相接地，扑救人员应遵守：室内不得进入距故障点 4m 以内，室外不得进入距故障点 8m 以内，以免跨步电压及接触电压伤人。救护受伤人员不在此限，但应采取防护措施。 5 ）扑灭电缆火灾采用的灭火器材。 扑灭电缆火灾应采用灭火机灭火，如干粉灭火机、“ 1211” 灭火机、二氧化碳灭火机等；也可使用干砂或黄土覆盖；如果用水灭火，最好使用喷雾水枪；若火势猛烈，又不可能采用其他方式扑救，待电源切断后，可向电缆沟内灌水，用水将故障封住灭火。 6 ）扑救电缆火灾时，禁止用手直接触摸电缆钢铠和移动电缆。 3 、电力电缆的敷设 电缆火灾的扑救方法 46 为了 防止电缆火灾事故的发生，应采取以下预防措施 ： 1 ）选用 满足热稳定要求的 电缆， 防止运行过 负荷； 2 ）遵守 电缆敷设的有关 规定， 定期巡视 检查； 3 ）严密 封闭电缆孔、洞和设置防火门及 隔墙； 4 ）保持 电缆隧道的清洁和适当 通风， 防止火种进入电缆沟 内。 3 、电力电缆的敷设 电缆防火措施 PART FOUR 电缆接头的保护 48 4 、电缆接头的保护 电缆接头的 主要作用是使线路通畅，使电缆保持密封，并保证电缆接头处的绝缘等级，使其安全可靠地运行 。电缆 线路中间部位的电缆接头 称为 中间接头 ， 而线路两末端的电缆接头称为 终端头 。 按 安装场所 可分为户内式和户外式两种 。 按 制作安装材料 又可分为热缩式（最常用的一种）、干包式，环氧树脂浇注式及冷缩式 。 按 线芯材料 可分为铜芯电力电缆头和铝芯电力电缆头 。 按 接头材质 分为塑料电缆接头和金属电缆接头。金属电缆接头又分为多孔金属电缆防水接头、防折弯金属电缆接头、双锁紧金属电缆防水接头、塑料软管电缆接头、金属软管电缆接头等。 49 安装 电缆头时，必然会破坏了电缆原有的密封，电缆外屏蔽 层切断 从而引起外电场畸变，各种电缆接头就是把电缆重新密封 起来 ，通过包一些绝缘材料以保证电缆的绝缘水平 。 对电缆的基本 要求主要 有以下几点： 1 ） 绝缘可靠 。 满足电缆线路在各种状态下耐受工频和脉冲 电压 ，并留有一定的裕度 。 2 ） 导体连接良好 。 对于终端头，要求线芯与出线梗 、 出线 鼻子有 良好的连接；对于中间接头，则要求线芯与连接管之间有良好 的连接 ，接头处电阻与同长度 、 同截面导体的电阻之比不小于 1 。 3 ） 应有足够的机械强度和良好的耐热性 。 连接处的 拉伸强度不 应低于导体本身的拉伸强度的 60% ，应抗腐蚀 、 抗震动 。 4 ） 密封良好 4 、电缆接头的保护 电缆接头的基本 要求 50 电缆中间接头的制作（以 10kV 电缆为例） 1 ） 切割电缆 将待接头的两段电缆自断口 处交叠，交叠长度为 200~300mm ；量取交叠长度的中心线并作记号，同时将黑色填充保留后翻，不要割断。 4 、电缆接头的保护 51 3 ） 铅笔头处理 铅笔头处理用来分散电场分布应力。 4 、电缆接头的保护 52 4 ） 清洁半导层 用附带的清洗剂清洁芯线（注意整个过程操作者要保持手的干净） 4 、电缆接头的保护 53 5 ） 包缠应力控制管 应力疏散胶并套入应力控制管（图中黑色短管） 4 、电缆接头的保护 54 6 ） 烘烤应力控制管 右侧为烘好的应力管 4 、电缆接头的保护 55 7 ） 在长端尾部套入屏蔽铜网 4 、电缆接头的保护 56 8 ） 依次套入绝缘材料 在长端依次套入绝缘材料，短端套入内半导电 管 。 在 长端按图所示，依次套 入内层 红色内绝缘 管 、 中间 红色外绝缘 管 、 外层 黑色外半导电 管； 在短端套入黑色内半导电 管 。 4 、电缆接头的保护 57 9 ） 压接芯线 4 、电缆接头的保护 58 10 ） 打磨压接头 打磨为了消除尖端放电 4 、电缆接头的保护 59 11 ） 接头上包绕 在接头上包绕黑色半导电带，在铅笔头上用应力胶填充。在接头上包绕黑色半导电带，包缠后接头处外径与主绝缘大小一致；在铅笔头上用红色应力胶填充，将铅笔头 填 满。 4 、电缆接头的保护 60 12 ） 烘烤内半导电管 将短端已经套入的黑色内半导电管移至接头上烘烤收缩，用配套清洁剂清洁整个芯线的绝缘层（白）和半导电管（黑）及应力管（ 黑） 。 4 、电缆接头的保护 61 13 ） 烘烤内绝缘 将套入长端最内层的红色内绝缘管移至接头上，在该管两管口部位包绕热熔胶，然后从中间向两端加热收缩。 4 、电缆接头的保护 62 14 ） 烘烤外绝缘管 将套入长端第二层的红色外绝缘管移至接头上，在该管两管口部位包绕热熔胶，然后从中间向两端加热收缩，完成后在两端包绕高压防水胶布密封 4 、电缆接头的保护 63 15 ） 烘烤外半导电层 将套入长端最外层的黑色外半导电层移至接头上，在该管两管口部位包绕热熔胶，然后从中间向两端加热 收缩 。 4 、电缆接头的保护 64 16 ） 各相分别套入铜网屏蔽 将套入长端同屏蔽网移至接头上，用手将屏蔽网在各相上整平，同时注意将铜网两端压在电缆原来的屏蔽层上，用锡焊 焊接 。 4 、电缆接头的保护 65 19 ） 烘烤外护层 将一端电缆中早已套入的长 外护套 管 移 到超过 压接管位置时开始热 缩 。 4 、电缆接头的保护 66 20 ） 烘烤外护层2 将另一端电缆中早已套入的短外护套管移到超过压接管位置，套住先收缩的长外护套管100mm时开始热缩。 4 、电缆接头的保护 67 21 ） 完成 用黑胶布在外护套交叠处做包缠封口处理，至此，电缆中间头制作结束！ 4 、电缆接头的保护 68 1 ）制作 电缆终端与接头，从剥切电缆开始应连续操作直至完成，缩短绝缘暴露时间。剥切电缆时不应损伤线芯和保留的绝缘层 。 2 ）充油电缆 线路有接头时，应先制作接头；两端有位差时，应先制作低位终端头 。 3 ）电缆 终端和接头应采取加强绝缘、密封防潮、机械保护等措施 。 4 ）66 kV及以上交联电缆终端和接头制作前，电缆应按要求加热矫直 。 5 ）三 芯油纸绝缘电缆应保留统包绝缘25mm，不得损伤 。 6 ） 三芯电力电缆接头两侧电缆的金属屏蔽层(或金属套)、铠装层应分别连接良好，不得中断，跨接线的截面不应小于本规范表 7 ） 三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好；塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线。 4 、电缆接头的保护 电缆接头制作与安装注意事项： 69 装配 、组合电缆终端和接头时，各部件间的配合或搭接处必须采取堵漏、防潮和密封措施。铅包电缆铅封时应擦去表面氧化物；搪铅时间不宜过长，铅封必须密实无气孔。充油电缆的铅封应分两次进行，一次封堵油，二次成形和加强，高位差铅封应用环氧树脂加固。 塑料电缆宜采用自粘带、粘胶带、胶粘剂(热熔胶)等方式密封；塑料护套表面应打毛，粘接表面应用溶剂除去油污，粘接应良好。 塑料电缆宜采用自粘带、粘胶带、胶粘剂（热熔胶）等方式密封；塑料护套表面应打毛，粘接表面应用溶剂除去油污，粘接应良好。 电缆终端、接头及充油电缆供油管路均不应有渗漏。   4 、电缆接头的保护 电缆接头制作与安装注意事项： 70 4 、电缆接头的保护 电缆接头故障原因 分析 由于 电缆附件种类 、 形式 、 规格 、 质量等 因素的影响，交联电缆接头故障原因也不尽 相同。 接头部位 接触电阻过 大，温升加快，发热大于散热促使接头的氧化膜加厚，氧化膜 加厚又 使接触电阻更大，温升更快。如此恶性循环，使接头的绝缘层 破坏 ，形成相间短路，引起爆炸烧毁。 另外，电缆接头制作过程中， 施工条件不足，造成 密封不严，接头有气隙，有水分 ，接头 部位电场分布不均，形成电离，带电粒子在交变磁场的作用下 ，绝缘层 逐步加速老化直至击穿。 造成接头处故障的原因主要有 以下几点： 1 ）压力 不够、 连接 金具空隙大 。压力不够导致导体衔接不紧密，接触电阻较大，发热严重。 2 ）导体损伤 。剥线时使导体损伤，在线芯 弯曲和压接蠕动时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，压 接完毕 不易发现，因截面减小而引起发热严重。 71 4 、电缆接头的保护 电缆接头故障原因 分析 3 ）连接 金具接触面处理不好 。 无论是接线端子或连接管， 由于生产 或保管的条件影响，管体内壁常有杂质 、毛刺 和氧化层存在 。 当压接金具与 导线的 接触表面愈清洁，在接头温度升高时，所产生的氧化膜就愈薄， 接触电阻 Rt 就愈 小。 4 ） 工艺不良。 主要是指电缆接头施工人员在导体连接前后 的施工工艺。 5 ） 应力处理不当 ，造成电场分布不均匀，就极易造成电缆 中间接头 击穿。 6 ） 金具截面不足，金具产品质量差。 金具截面不足，载流 性能降低 ，对运行大电流线路中就会产生交联电缆接头发热现象。 假冒伪劣 金具不仅材质不纯，外观粗糙，压后易出现裂纹，而且规格不 标准 ，有效截面与正品相差很大，根本达不到压接质量要求 ；在正 常 情况 下运行发热严重，负荷稍有波动必然发生故障。 72 4 、电缆接头的保护 电缆接头故障原因 分析 7 ） 电缆接头处得绝缘恢复和密封工艺不好 ，电缆接头中 含有潮气 和空气，在雨雾天气接头进水，造成绝缘性能恶化，甚者造成 电缆 击穿。 8 ） 散热不好。 绕包式接头和各种浇铸式接头，不仅绕包绝缘较电缆交联绝缘层为厚，而且外壳内还注有混合物，就是最小型式的热缩接头，其绝缘和保护层还比电缆本体增加一倍多，这样无论何种型式的接头均存在散热难度。 73 4 、电缆接头的保护 电缆接头防故障措施 增加 连接金具接点的压力 、 降低 运行温度 、 清洁连接金属材料 的表面 、 改进 连接金具的结构尺寸 、 选用 优质标准的附件 、 严格 按照施工工艺做好电缆接头处绝缘恢复和密封，做好接头处 电应力 控制是交联电缆安装过程中几个关键因素 。 所以，应从以下 几方面来降低电缆接头的故障率： 1 ）选用技术先进 、工艺成熟、质量 可靠 、能 适应 所使用 的 环境和 条件的电缆附件。 2 ）线芯连接采用材质优良 、规格、截面 符合要求，能安全 可靠运行 的连接金具。 3 ）选用压接吨位大 、模具 吻合好 、压 坑面积足 、压 接效果能 满足 技术要求的压接机具。 4 ）培训技术精湛 、工艺 熟练 、工作 认真负责，能胜任电缆 施工安装 和运行维护的电缆技工。 PART FIVE 电力电缆的在线监测技术 75 5 、电力电缆的在线监测技术 电力电缆预防性试验： 绝缘电阻 测量 试验 、 直流 耐 压 、 泄漏电流试验 、 局部放电 、 介损测量 76 5 、电力电缆的在线监测技术 方 法 试验电源 检测效果 存在的问题 绝缘电阻测量 低压直流 可测量绝缘电阻、终端受潮 终端表面泄漏的影响 直流耐压试验 高压直流 可测出施工缺陷及绝缘劣化 可能引起交联聚乙烯绝缘损伤 直流泄漏测量 高压直流 可测出吸潮、树枝劣化 电晕、电源波动的影响 局部放电测量 交流工频 可检测内部气隙、外伤 要消除干扰、提高灵敏度 超低频、三角波 专用电源设计、制造 tanδ 测量 交流工频 对检测受潮、水树枝有效 需要大容量电源 超低频 高压 要消除干扰 反向吸收电流 高压直流 对检测水树枝等有效 要消除局部电流或终端脏污 残余电压法 高压直流 对检测水树枝等有效 要消除表面泄漏 常见电缆老化检测方法比较 77 5 、电力电缆的在线监测技术  直流法  工频法  低频法  复合判断法 电力电缆在线监测和诊断方法 直流法  直流 成分电流监测  直流叠加法  直流电桥法 直流 成分法 机理 电缆中存在水树时，类似尖  板电极 具有 整流作用 。 因此在工作电压下，电缆绝缘中将流过微小的直流电流。根据这一电流的数值，既可判断电缆中水树的发展状况。 直流 成分电流监测 TR 配电变压器 GPT 接地保护用 电压互感器 M 直流微电流 检测装置 (nA 级 ) 回路 中流通微弱的直流成分电流 直流 成分电流监测原理接线 直流 成分电流监测 微电流测量装置  微电流测量 仪  低通滤波器 衰减交流成分、检出直流成分  接地保护装置 保证试验人员和装置的安全 直流 成分电流监测 直流 成分电流监测 6 kV XLPE 电缆交流击穿电压与 直流分量的关系 判断规则 直流成分电流  小于 1 nA  绝缘良好  大于 100 nA  绝缘不良  介于两者间  加强监测 直流 成分电流监测 护层与地之间 有 化学电势 E s 直流 成分电流监测  护层与电缆绝缘护层的绝缘电阻下降  M 中将流过杂散电流  通常 E s 不超过 0.5 V  当护层绝缘电阻小于 200  500 M   杂散电流将影响诊断的可靠性 直流法  直流 叠加 法 借助电抗器 将直流电压在线叠加于电缆绝缘测量 直流 叠加电流。  防止影响 GPT 二次输出电压  直流电压不能很高，约 10  50 V  直流电压不高 电缆绝缘处于交流高压作用下  真实反映绝缘的实际状况 直流 叠加 法 6 kV XLPE 电缆 直流叠加电流 与 水树长度 的关系 直流 叠加 法  保证安全 L 、 C 调谐于 50 Hz  杂散电流 E s 的影响  正、反向 叠加直流 电压消除 直流 叠加 法 判断规则 测得绝缘电阻  大于 1000 M   绝缘良好  小于 10 M   绝缘不良  介于两者间  加强监测试验证明：用直流叠加法测得的绝缘电阻与停电后加直流高压时的测试结果很相近。 直流 叠加 法 直流法  直流 电桥 法 测量电缆绝缘电阻的电桥接线  电桥平衡  R x = ( E 1 - V 4 ) R 2 / V 4 设 E 1 为 20 V ， V 4 为 1 mV ， R 2 为 50 M  R x 最大可测到 100 000 M  防止直流电压对 GPT 的有害影响 直流 电桥 法  E s 影响的消除 调节 R 4 及 E 0  V 0 指示为零  其他设备的绝缘电阻与 R 3 并联 R 3 之值并不参与计算  其他设备的绝缘电阻不影响测量结果 直流 电桥 法  加于电缆的电压 信号 ( 通过电压互感器取出 )  流过绝缘的电流信号 ( 通过电流互感器取出 )  通过数字化测量装置  电缆绝缘的 tg  工频 法  介损 因数法 什么是介质损耗角 ( tan d) ?? time/sec 0 10 电压 电流 = 介质损耗角 tan d = 有功功率 无功功率 水树的简化等效电路 >>                               受潮对 tan  的影响 温度对 tan  的影响 6 kV XLPE 电缆交流击穿电压与在线测得 tg  间的关系 统计分析表明  tg  大于 1%  绝缘不良 如果满足以下条件，电缆状态正常 : tan d (2 U 0 ) < 1 . 2 ‰ and [ tan d (2 Uo) - tan d (Uo)] < 0 . 6 ‰ 如果发生以下情况，则 电缆处于故障状态 ( 须立即更换） : tan d (2 Uo) ³ 2 . 2 ‰ or [ tan d (2 Uo) - tan d (Uo)] ³ 1 . 0 ‰ 对于 XLPE 电缆这一标准是非常重要的。 XLPE 的 tan d 标准 工频 法  局部放电法  试验分析证明 绝缘中的电树枝达到 0.5 mm 时 局部放电量约 100 pC  由  - q 、  - n 、 q - n 、或  - q - n 谱图  判断电缆状态   放电相位， q  放电量， n  重复率  偏斜度 s 在 4 个象限中 的分布  预测树枝的 延伸发展情况  P 点进入第 3 象限  绝缘进入危险状态  水树  流经电缆绝缘 的电流也含有 低频成分  根据频谱分析 频率在 10 Hz , 特别在 3 Hz 以下 . 低频 法  低频成分法  在电缆接地线中串接入测量装置 由测得的低频电流诊断绝缘  低频电流也是纳安级 对测量装置要求较高 低 频 法  低频 叠加 法  避免直流微电流测量上的困难 将 7.5 Hz 、 20 V 的低频电压 在线叠加于电缆  在电缆接地线中串接入测量装置  绝缘电阻值 低频叠加法 6 kV 电缆绝缘电阻与工频击穿电压的关系 判断规则  绝缘电阻大于 1 000 M   性能良好  绝缘电阻小于 1 000 M   性能下降  绝缘电阻小于 400 M   电缆应立即更换 复合判断 法  绝缘状态与特性参数间的统计分散性 仅用一种方法诊断绝缘  漏判和错判的可能  采用几种方法，互相配合进行复合诊断  可提高诊断的正确性  采用包含直流叠加法、 tg  法和局部放电法的复合诊断  诊断的准确率高达 95% 以上 电缆故障的演变  早期电缆本体故障为主  近期 电缆负荷过载性故障较多  目前电缆附件故障已成为重要故障原因。 电缆终端或中间接头出现放电点 电缆终端或中间接头出现过热点 电缆外护层绝缘不良导致的环流故障 对电缆在线监测技术的要求  实时报警  故障精确定位  综合监测（温度、烟雾、放电等） PART SIX 电缆施工 安全措施 113 6 、电缆施工安全措施    1 . 电缆直埋敷设施工前应先查清图纸，再开挖足够数量的样洞和样沟，摸清地下管线分布情况，以确定电揽敷设位置及确保不损坏运行电缆和其他地下管线。      2 . 为防止损伤运行电缆或其他地下管线设施，在城市道路红线范围内不应使用大型机械来开挖沟槽，硬路面面层破碎可使用小型机械设备，但应加强监护，不得深入土层。若要使用大型机械设备时，应履行相应的报批手续 。 3 .  掘路施工应具备相应的交通组织方案，做好防止交通事故的安全措施。施工区域应用标准路栏等严格分隔，并有明显标记，夜间应加挂警示灯，以防行人或车辆等误人。  4.   沟槽开挖深度 达到 1.5m 及 以上时，应采取措施防止土层塌方。      114 6 、电缆施工安全措施    5 .  沟槽开挖时，应将路面铺设材料和泥土分别堆置，堆置处和沟槽应保留通道供施工人员正常行走。在堆置物堆起的斜坡上不得放置工具材料等器物，以免滑人沟槽伤害施工人员或损坏电缆。      6 .  挖到电缆保护板后，应由有经验的人员在场指导，方可继续进行，以免误伤电缆 。 7 .  挖掘出的电缆或接头盒，如下面需要挖空时，应采取悬吊保护措施。电缆悬吊应每 1-1.5m 吊 一道接头盒悬吊应平放，不得使接头盒受到拉力若电缆接头无保护盒，则应在该接头下垫上加宽加长木板，方可悬吊。电缆悬吊时，不得用 铁丝 钢丝等，以免损伤电缆护层或绝缘。 115 8. 移动电缆接头一般应停电进行。如必须带电移动，应先调查该电缆的历史记录，由有经验的施工人员，在专人统一指挥下，平正移动，以防止损伤绝缘。      9. 锯电缆以前，应与电缆走向图图纸核对相符，并使用专用仪器 (如感应法)确切证实电缆无电后，用接地的带绝缘柄的铁钎钉人电缆芯后，方可工作。扶绝缘柄的人应戴绝缘手套并站在绝缘垫上。      10. 开启电缆井井盖、电缆沟盖板及电缆隧道人孔盖时应使用专用工具，同时注意所立位置，以免滑脱后伤人。开启后应设置标准路栏围起，并有人看守。工作人员撤离电缆井或隧道后，应立即将井盖盖好，以免行人碰盖后摔跌或不慎跌入井内。       6 、电缆施工安全措施 116 11 . 电缆隧道应有充足的照明，并有防火、防水、通风的措施。电缆井内工作时，禁止只打开一只井盖 (单眼井除外)。进入电缆井、电缆隧道前，应先用吹风机排除浊气，再用气体检测仪检查井内或隧道内的易燃易爆及有毒气体的含量是否超标，并做好记录。电缆沟的盖板开启后，应自然通风一段时间后方可下井工作。电缆井、隧道内工作时，通风设备应保持常开，以保证空气流通。      12 . 充油电缆施工应做好电缆油的收集工作，对散落在地面上的电缆油要立即覆上黄沙或砂土，及时清除，以防行人滑跌和车辆滑倒。      13 . 在10KV跌落式熔断器与10KV电缆头之间，宜加装过渡连接装置，使工作时能与跌落式熔断器上桩头有电部分保持安全距离。在10KV跌落式熔断器上桩头有电的情况下，末采取安全措施前，不得在跌落式熔断器下桩头新装、调换电缆尾线或吊装、搭接电缆终端头。如必须进行上述工作，则应采用专用绝缘罩隔离，在下桩头加装接地线。工作人员站在低位，伸手不得超过跌落式熔断器下桩头，并设专人监护。上述加绝缘罩工作应使用绝缘工具。      雨天禁止进行以上工作。 6 、电缆施工安全措施 117 14. 使用携带型火炉或喷灯时，火焰与带电部分的距离:电压在10KV及以下者，不得小于1.5M;电压在10KV.以上者，不得小于3M。不得在带电导线、带电设备、变压器、油断路器 (开关)附近以及在电缆夹层、隧道、沟洞内对火炉或喷灯加油及点火。      15. 制作环氧树脂电缆头和调配环氧树脂工作过程中，应采取有效的防毒和防火措施。      16. 电缆施工完成后应将穿越过的孔洞进行封堵以达到防水或防火 的求 。     17 . 严格停电、验电、挂地线程序，拉开低压开关施工的一律 挂“禁止 合闸有人 工作”标示 牌，停送电工作要专人负责，操作时要使用合格的安全 工具。   18. 施工中遇有高低压电容器补偿点的，必须进行检查，在充分放电接地后方可施工 。 6 、电缆施工安全措施 118 6 、电缆施工安全措施 电缆施工作业 危险点 / 危险源辨识及控制措施 119 6 、电缆施工安全措施 120 6 、电缆施工安全措施 121 6 、电缆施工安全措施 THANKS