电力电缆的基本知识

一、电力电缆的型号

1、电力电缆型号的组成

电力电缆型号用字母和数字代号的组合表示。其中以字母表示电缆产品的系列、导体、绝缘、护套、特征及派生代号，以数字表示电缆外护套代号。完整的电缆产品型号还应包括电缆额定电压、芯数、标称截面和标准号。

2、电力电缆型号的含义

1）产品系列(绝缘)代号

Z代表纸绝缘电缆；X代表橡胶绝缘电缆；V代表聚氯乙烯绝缘电缆；Y代表聚乙烯绝缘电缆；YJ代表交联聚乙烯绝缘电缆；K代表控制电缆；ZR代表阻燃电缆NH代表耐火电缆；DH代表防火电缆。

2）绝缘层代号

Z代表纸；X代表橡皮；V代表聚氯乙烯；Y代表聚乙烯；YJ代表交联聚乙烯。

3）导体代号

L代表铝；T（可省略）代表铜。

4）内护套代号

V代表聚氯乙烯护套；Y聚乙烯护套；L铝护套；Q铅护套；H橡胶护套；F氯丁橡胶护套。

5）特征代号

D代表不滴流；F代表分相；CY代表充油；P代表贫油干绝缘；P代表屏蔽；Z代表直流。

6）铠装层代号

0代表无铠装；2代表双钢带；3代表细圆钢丝；4代表粗圆钢丝；5代表波纹钢带。

7）外被层（外护套）代号

0代表无外护套；1代表纤维外护套；2代表聚氯乙烯护套；3代表聚乙烯护套。

8）加强层代号

1代表径向铜带；2代表径向不锈钢带；3代表径、纵向铜带；4代表经、纵向不锈钢带。

二、电力电缆的种类

1、最常用的电缆种类

1）VV、VLV分别为铜芯、铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。

2）VV22、VLV22分别为铜芯、铝芯聚氯乙烯绝缘双钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

3）YJV22为铜芯交联聚乙烯绝缘双钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

4）KVV为聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆。

2、按电压等级分类

1）低压电力电缆，380V/220V~660V。

2）中压电力电缆，6Kv~35kV。

3）高压电力电缆，110kV~220kV。

4）超高压电力电缆，330kV~500kV。

5）特高压电力电缆，1000kV及以上。

三、电力电缆的结构

电力电缆的基本结构由线芯、绝缘层、保护层构成。

1、电缆线芯

电缆线芯用来导电，分为铜芯、铝芯。线芯截面形状有圆形、半圆形和扇形3种。三芯电缆的每个扇面成120°角。四芯电缆中的3个主要线芯扇面各成100°角，而第4个线芯为 60°角。

2、绝缘层

绝缘层将线芯导体与保护层隔离，防止漏电。绝缘层用来承受电压的作用，其工作场强很高，由于绝缘层中不可避免会残留一些气泡，这些气泡在强电场的作用下，很容易被电离而产生局部放电，并伴随产生臭氧腐蚀绝缘层，因此要求绝缘层要具有耐电晕性好的特点。目前，110 kV及以下的电缆绝缘层材料中，交联聚乙烯占主导地位。

3、保护层

保护层分为内护层和外护层，是用来保护绝缘层的。保护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。位于铠装层和金属护套之间的同心层是保护层。高压电力电缆的填充物也是保护层。

4、屏蔽层

6kV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。屏蔽层可将电流产生的电磁场屏蔽在电缆中，以保护周边元件。当电缆出现破损时，泄漏电流将顺着屏蔽层流到接地网中，从而起到保护的功能。

四、电力电缆的特点

1、交联聚乙烯绝缘电缆有优良的介电性能，但抗电晕、游离放电性能差。

2、聚乙烯绝缘电缆工艺性能好，易于加工，耐热性差，受热易变形、易延燃，容易发生龟裂。

3、聚氯乙烯绝缘电缆化学稳定性高，具有非燃性，材料来源充足。

4、电力电缆绝缘性能较高的是油浸纸绝缘电缆。

五、电力电缆的载流能力

1、电力电缆的载流量主要取决于规定的最高允许温度和电缆周围的环境温度、电缆各部分的结构尺寸及材料特性等因素。使导线的稳定温度达到电缆最高允许温度时的载流量,称为允许载流量或安全载流量。

2、交联聚乙烯绝缘电缆导体长期允许工作温度为90℃。天然橡胶绝缘电缆的电压等级为6kV，其电缆导体的长期允许工作温度为65℃。聚乙烯绝缘电缆的电压等级为10kV，其电缆导体的长期允许工作温度为70℃。聚氯乙烯绝缘电缆的电压等级为6kV，其电缆导体的长期允许工作温度为65℃。

六、电缆敷设的一般要求

1、敷设前的检查

1）电缆型号、规格相符，绝缘良好。

2）直埋和水底敷设的电缆要先进行直流耐压试验；对油纸电缆密封有怀疑时，应进行潮湿判断。

3）路径、排列、交叉均能满足设计和运行要求。

2、符合电缆使用条件

三相四线制系统必须用四芯电缆或五芯电缆，不能用一根三芯电缆加一根单芯电缆或电缆金属护套做中性线的方式，否则三相不平衡时，相当于单芯电缆的运行状态，容易引起工频干扰，而金属护套和金属铠装将加速腐蚀并发热。

3、减少运行损耗

三相系统采用三根单芯电缆时，应把三根电缆紧贴成正三角形，并每隔1m进行绑扎；并联运行的电缆，规格和长度必须相等。除交流系统用单芯电缆外，电力电缆相互间应有35mm的空隙。

4、敷设半径

电缆应防止扭伤和过分弯曲，电缆的最小允许弯曲半径：单芯油浸纸绝缘电缆、单芯交联聚乙烯电缆、自容式铅包充油电缆和铅包钢带铠装橡皮电缆应不小于20d；多芯铠装沿包油浸纸绝缘电缆、多芯交联聚乙烯电缆和裸铅护套橡皮绝缘电缆应不小于15d；其余不小于10d（d为电缆外径）。

5、备用长度

备用长度可补偿温度引起的变形和供检修时用。如电缆从垂直面引向水平面、保护管入口、引入建筑物处、电缆终端头及中间接头等处均应留有备用长度。通常6kV及以上电缆预留3～5m；3kV及以下电缆预留1.5～2m。

6、通过铁路地区应采用防护措施

为防止地中杂散电流对电缆铅包的影响，不应选铅包电缆或将铅包电缆装在陶瓷或浸过沥青的石棉管中，以增强铅包对地绝缘，满足电缆与钢轨间最小净距的规范要求。

7、敷设温度

电缆存放地点在敷设前24h内的平均温度不应低于：塑料绝缘电力电缆0℃ ；橡皮绝缘电力电缆橡皮或聚氯乙烯护套-15℃，铅护套钢带铠装-7℃ ；控制电缆耐寒护套-20℃，橡皮绝缘聚氯乙烯护套-15℃，聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套-10℃。

8、电缆断头处

1）油浸纸绝缘电缆切断后，应将端头立即铅封；

2）橡皮和塑料绝缘电缆切断后应用绝缘带严密包扎好；

3）并列敷设的电缆，接头盒的位置应相互错开；

4）明敷电缆接头盒须用托板托置，并用耐弧隔板与其他电缆隔开，托板和隔板伸出接头两端的长度不小于0.6m；

5）直埋电缆接头盒外应有防止机械损伤的保护盒；

6）位于冻土层内的保护盒内应浇注沥青。

9、敷设操作

电缆应从盘架上端引出，电缆上不应有未消除的机械损伤，如铠装压扁、绞拧、保护层断裂等。采用机械敷设电缆时，牵引强度不应超过有关规定。电缆敷设时不宜交叉，应排列整齐并加以固定。及时装设标志牌，注明线路编号、电缆型号、规格、起讫地点。

10、出入口封闭

进出电缆沟、隧道、竖井、建筑物、盘柜及穿入管子处，出入口应封闭，管口应密封，这对防火、防水及防止小动物进入电气间隔引发短路事故极为重要，并可防止水和垃圾进入管内，腐蚀电缆及堵塞管子。

七、电力电缆的运行维护

1、运行中的易发性故障

电缆容易出故障的地方是电缆头和中间接头 。

1）短路

两相或三相，短路多为制造或敷设过程中留下的隐患。

2）接地

故障原因为电缆腐蚀、铅皮裂纹、绝缘干枯、接头工艺和材料问题。10KΩ以下称为低阻接地，10KΩ以上称为高阻接地。

3）断线

原因多为机械损伤、位移拉力或发生短路。

2、运行中造成击穿的原因

电缆造成击穿的根本原因是绝缘降低。

1）电压过高

电缆的最高工作电压不得超过额定电压的15%。

2）过负荷

电缆过负荷会加速绝缘老化，缩短使用寿命。

3）受潮

电缆绝缘中水分从3%。增加到7%。，电气强度平均降低20%～25%，绝缘电阻降低更多。

4）外力损伤。

5）事故伤害。

6）保护层老化。

3、运行中的巡视检查

虽然不能直接发现电缆内部故障，但通过对电缆敷设环境的巡检分析，能够发现电缆缺陷和影响安全运行的因素。

1）巡检周期

对电缆沟、电缆井、电缆桥架及电缆线段的巡检，至少每3个月1次。

2）巡检内容

（1）巡检地下电缆线路应查看路面是否正常，有无挖掘痕迹及路线标示桩是否完整无缺。

（2）电缆线路上不应堆置垃圾、建筑材料、笨重物件、酸碱性排泄物或砌堆石灰坑等。

（3）检查拐弯处电缆外皮磨损情况，电缆接头，终端头及瓷套管情况。

（4）检查电缆外皮温度情况，一般不允许超过75℃。对负荷大的电缆，应加强巡检。

（5）电缆桥架是否被车碰撞或受其他外力冲击发生歪斜。

（6）电缆沟是否被车辆碾压或受其他外力冲击发生塌陷。

（7）房屋和不填土的电缆沟内敷设的电缆，要特别检查防火设施是否完善。

4、运行中的维护

1）电缆线路上有挖掘施工时，要有电缆专业人员现场守护，并告知施工人员有关注意事项，揭开电缆保护板后，不能再用镐、铁棒等工具，应用较为迟钝的工具将表面土层轻轻挖去。铲车挖土时，更应随时提醒司机注意。

2）电缆沟要及时抽出积水，清除污泥，修理电缆保护管，油漆电缆支架进行防腐。

3）定期清扫终端头及瓷套管，检查终端头引出线压接是否良好，接地线是否良好。

八、电力电缆的故障处理

1、故障性质的确定

1）电缆故障一般分为单相接地和相间短路故障。按接地电阻又分为闪络性故障、高阻故障、低阻故障、金属性接地故障。

2）确定电缆故障的性质，一般可用500～2500Ⅴ的兆欧表，在电缆线路两端分别测量各线芯对金属屏蔽层或铠装层，以及各线芯间的绝缘电阻。测定之后，还必须做连续性试验，即在电缆的一端把所有的线芯短接并接地，在另一端分别对各线芯进行测量，确定线芯是否完好。

3）电缆在运行或试验中已发现故障，兆欧表不能鉴别其性质时，可用高压直流来测试线芯间及线芯与金属屏蔽层或铠装层间的绝缘。

4）电缆故障性质可分为两大类：

（1）线芯之间或线芯对护层间的绝缘损坏，形成相间短路或单相接地和闪络。

（2）由于线芯连续性破坏，形成断线或不完全断线。

2、计算测量故障点

1）电桥法

当电缆一芯或数芯经低电阻接地或短路时，可用单臂电桥来测寻故障点。

（1）用此法时，电缆必须有一芯是良好的，否则需借用其他并行的线路或安装临时线作为回路。测量前先在电缆一端，把故障的线芯和另一根良好的线芯短路，如下图：

电桥检流计直接接在线芯上，电缆另一端连跨接线。合上开关S，接通电源E，调节可变臂使电桥平衡。则有

R 1 /R 2 =(2L-Lx)/Lx

得Lx=R 2 /(R 1 +R 2 )x2L

在电缆两端通过调整接线，测得4次试验结果取平均值。

（2）注意事项

①整条电缆线路的截面应该相同，不同时应按其电阻换算到同一截面的等值长度。

②跨接线越短越好，其截面不小于电缆芯的截面，从电桥到电缆的引线也应尽量采用截面较大的短线。

③试验时如有交流杂散电流影响，导致检流计偏转不稳定，可用滤波器来消除其影响。

2）脉冲法

脉冲法是将脉冲波送到电缆线芯上去，利用反射波的情况来判定故障点。

（1）如果线芯良好，刚在电缆首端发出的波一直要到导线末端才反射回来，因此时间较长。如线芯中间有故障，则脉冲到达故障点时即向首端反射，所以出现反射波时间较短。反射波的出现和出现的时间利用示波器可以确定，因此，只要已知电缆中波的传播速度即可定出故障点到电缆首端的距离。

（2）利用脉冲法判定电缆故障点的仪器称为脉冲探测器，脉冲探测器由脉冲发生器和示波器组成。

上图是示波器显示的波形，图中0点是送出去的脉冲波，13.9和23.3是故障点的反射波。图（a）反射波和发送的脉冲方向相反时是短路或接地故障；图（b）反射波和发送的脉冲方向相同时是断路故障。

（3）为了从示波器上直接确定到故障点的距离，可以先将脉冲波送到良好的线芯上去，取得示波器光幕上相当于电缆总长度的格数，然后把脉冲波送到有故障的线芯上去，量取故障的格数，从这两个格数之比就可以求得到故障点的距离。

（4）注意事项

①通常电缆线路中的阻抗不匹配点，除了导线故障点外，在电缆接头和电缆穿过金属管道等处也都是阻抗不均匀点，同样会产生反射波，测试时必须仔细辨别。

②尤其当接地电阻值大于电缆波阻抗2～3倍以上时，反射波幅度很小，更难以辨别故障点。因此，脉冲法最适用于寻测断线故障点，也适用于寻测接地电阻小于100Ω的电缆故障点。

3、精确定点故障点

精确定点的方法主要有声测法和感应法。

1）声测法

声测法是利用电容器充电后经过球间隙向故障电缆线芯放电，并在故障点附近用接收器来判断故障点的准确位置。

（1）如下图所示：

当高压直流电向电容器充电到一定电压时，球间隙被击穿，电容器即向故障电缆线芯放电，在故障点产生火花，形成机械振动和发出放电声音。如果采用特殊的接收器，在故障点附近几米内就能听到放电声，声音最响的地方即为故障点。

（2）为了测量时听到较大的声音，要求充电电容应足够大（一般0.4～1.0微法），充电电压不可太低。

（3）声测法只适用于低电阻接地的电缆故障，对金属性接地故障效果不佳。

2）感应法

（1）当电缆线芯通过音频电流时，其周围将产生一个同样频率的交变磁场。这时若在电缆附近放一个线圈，线圈中将因电磁感应而产生一个音频电动势，用音频信号放大器将此信号放大后送入耳机或电表，则耳机中将听到音频信号，电表也将有所指示，若将线圈沿着电缆线路移动，则可根据声音和电表指示变化来判断电缆故障点位置。由于电缆线芯的扭绞效应，在电缆故障点前接收到时起时伏的感应信号比在电缆故障点后接收到的感应信号幅度要强的多，从而找出故障点。

（2）感应法适合于金属性接地故障和相间短路故障。

4、故障处理的注意事项

1）发现电缆故障后应按规程要求，及时进行对症处理，不得拖延。

2）电缆受潮气侵入的部分应切除，绝缘有碳化现象的应全部更换。

3）故障电缆部分切除后应妥善保存，分析原因并研究防范对策。

4）故障修复后，必须核对相位并做耐压试验，合格后方可恢复运行。

5）修理电缆故障，除更改有关装置资料外，必须填写故障测试记录和修理记录，并分别存档。