1电力系统及电缆原理.docx

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1、1电力系统及电缆原理电力系统及电缆基础中压电力产品销售人员基础技术培训课程 Copyright3M2022. AllRightReerved.典型电力系统的组成升压变电站发电厂（火力,发电厂（火力,水力,风 电等）水力，风电等）输电架空路线:输电架空路线：nokv及以上电压等级 及以上电压等级输电电缆路线：nokv及以上电压等级及以上电压等级降压变电站用户侧:用户侧:380V及220V及配电架空路线:配电架空线路:35kV, 20kV, 10kV配电电缆路线:配电电缆路线：35kV, 20kV, 10kV2电力系统普通由发电,输电,变电,配电及用户组成.500kV, 330kV,电力 系统普通

2、由发电,输电,变电,配电及用户组成.500kV, 330kV, 220kV, llOkV 为输电电压等级,35kV, 20kV, 10kV为中压配电电压等级,220kV, llOkV为输 电电压等级,35kV, 20kV, 10kV为中压配电电压等级,380V, 220V为低压配电 电压等级.380V, 220V为低压配电电压等级.Copyright3M2022. AllRightReerved.发电 火力发电水力发电 风力发电核能发电 3Copyright3M2022. AllRightReerved.中国目前的发电厂主要为火力发电和水力发电两种,也包括新兴能源 如风力和核能发电.电厂发出电

3、能的出口电压为635kV等级,通电厂发出电 能的出口电压为6-35kV等级,通过就地的升压变压器升至HOkV或者更高 电压送至过就地的升压变压器升至HOkV或者更高电压送至远方.电厂内 部特别是火电厂有较多的厂用电设备，电压等级普通为6kV或者10kV.电 压等级 普通为6kV或者10kV. 3M中压冷缩电缆附件主要应用于电厂内厂 3M中压冷缩电缆附件主要应用于电厂内厂用电设备供电,升压变电站和 集电线的中压电缆上.输电输电是指将电能从电源点通过较长距离输送至用电的负荷中心. 输电的电压等级普通为nokv级以上等级.压等级普通为uokv级以上等 级.根据我国各级电压输送能力统计,220kV输电

4、路线输送容量为 100500MW, kV输电路线输送容量为100传输距离为100传输距离为 100300km;110kV输电路线kV输电路线输送容量为10MW,传输距离为 50输送容量为1050MW,传输距离为50100km. km.传统的输电网络普通使 用架空路线，现在，高压电缆已经较普遍地应用于H0现在,高压电缆已经 较普遍地应用于UOkV及以上电压等级，即需要使用高压电kV及以上电压 等级,即需要使用高压电缆附件.高压输电架空线 4Copyright3M2022. AllRightReerved.配电配电是指将电能从降压变电站分配到各负荷片区.我国城市配网 以10kV电压等级为主,大型重

5、工业较多采用35kV电压等级.在少数城 10kV电压等级为主,大型重工业较多采用35kV电压等级.在少数城市仍保 留35kV配电等级电压,20kV电压等级是未来城市配电电压等级的发展方 向.路线：电缆,架空线(裸导线/绝缘架空线)路线：电缆，架空线(裸导线/绝缘架空线)配电变压器:油浸式变压器/配电变压器：油浸式变压器/干式变压器开关设备：开关柜/环网柜/开关设备：开关柜/环网柜/电缆分支箱,柱 上开关，环网柜等5Copyright3M2022. AllRightReerved.冷缩式电缆附件在配电网中的应用配电网(635kV)采用电缆进行电能 传输已越来越普遍，是3M配电网(6-35kV)采

6、用电缆进行电能传输已越来越 普遍，是3M中压电缆附件的主要应用场合和主要市场，以下为一些典型的 应用.电缆户外终端电缆户内终端电缆中间接头可插拔式终端主要用于电缆与架空路线,户外布置的变压器连 接.6Copyright3M2022. AllRightReerved.主要用于电缆与空气绝缘开关柜,母排，户内变压器,机电的连接.主要用于电缆之间的接续.主要用于电缆与充气式环网开关柜的连接.屏蔽电缆的基本结构1.导体2.导体屏蔽3.主绝缘4. &5.绝缘屏蔽 外半导电层铜带屏蔽6.护套以上为单芯中压屏蔽电缆的典型结构.中，高压电缆与普通低压电缆的 主要区别是其完善的屏蔽结构，即具有导体屏蔽和绝缘屏蔽

7、两层屏蔽结构, 这两层屏蔽层与电缆附件的关系非常密切.7Copyright3M2022. AllRightReerved.中压电缆的基本类型单芯铜带屏蔽电缆单芯铜丝屏蔽电缆单芯钢丝（铝丝）铠装电缆单芯不锈钢铠装电缆单芯铅包油纸绝缘电缆三芯铜带屏蔽铠装电缆以上为几种常见电缆的类型,在中国城市中压配网系统中，最常见的是 三芯铜带屏蔽钢带铠装型交联聚乙烯电缆;工业供配电系统中也时常采用 单芯电缆,特殊是35kV单芯电缆.采用单芯电缆时，由于其感应电压及用单 芯电缆，特殊是35kV单芯电缆.采用单芯电缆时，由于其感应电压及铠装类 型的影响，需要根据实际情况采取合适的接地方式.8Copyright3M2

8、022. AllRightReerved.中压电缆系统的电压等级规定中，高压电缆的合用电压等级普通用UU来表 示，例如8.7/10kV;中，高压电缆的合用电压等级普通用U0/U来表示，例如8. 7/1 OkV; UO :指的是电缆设计用的导体与屏蔽或者金属套之间的额定工频 电压，即电缆主绝缘承受的电压，即相电压;U:指的是电缆任意两相导体之 间的额定工频电压，即线电压;有时也会提到U有时也会提到Um,它指的 是设 备最高电压（使用设备的系统最高电压的最大值），如1OkV系统的最 高电压普通为12kV.压的最大值），如1OkV系统的最高电压普通为12kV. 下表为中压系统的电压等级，其中在中国最

9、常用的是1OkV和35kV等级系 统的电压 等级，其中在中国最常用的是1OkV和35kV等级U13610Um3. 67. 212U010. 61.83. 6620. 63. 668. 7U152035Um17. 52442 单位：（） 单位：（kV） : （U0128. 71212182126注:U0按系统接地故障持续时间不同分为两类,具体分类如下：1类用于单相接地故障时间 每一次普通不大于Imin的系统.2类用于接地故障时间更长的系统，对电 缆绝缘性能要求较高的场合，中国电缆系统普遍采用2类U0Copyright3M2022. AllRightReerved.8. 7/10kV电压等级示意1

10、0kV相对相10kV8. 7kV相对地8.7kV10kV8. 7kVABC以上为U/U=8. 7/10kV电压等级的电缆示意.可看出8. 7kV即电缆绝缘厚以上为U0/U=8. 7/1 OkV电压等级的电缆示意.可看出8. 7kV即电缆绝缘 厚上需要承受的电压（相电压），10kV即两相之间的电压（线电压）.上需要 承受的电压（相电压），10kV即两相之间的电压（线电压）.10Copyright3M2022. AllRightReerved.电缆的型号-中国GB表示方法电缆的型号-中国GB表示方法注:以 交联聚乙烯塑料绝缘电力电缆为例代号:铜导体:铝导体:PVC绝缘或者内 护套PVC绝缘或者内护

11、套PE绝缘或者内护套PE绝缘或者内护套某LPE 绝缘某LPE绝缘（T）省略LVYYJ外护层代号:标记0234铠装层无双钢带细圆钢丝粗圆钢丝外护套一- PVC外套PVC外套PE外套铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装PVC护套电力电缆，额定电压为 26/35kV, 3芯,标称护套电力电缆,额定电压为铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠 装护套电力电缆芯截面240mm2,表示为:YJLV22-26/35-3某240截面，表示 为：某 1 ICopyright3M2022. AllRightReerved.导体类型铜导体:1.铜导体:一应用较广泛，特殊是供电系统一应用较 广泛,特殊是供电系统一抗拉强度较高,运行稳定一抗拉

12、强度较高,运行稳 定一高的导电率，相同截面是铝的1.3倍一高的导电率，相同截面是铝的 1. 3倍一价格较贵一价格较贵铝导体:2.铝导体:一由于铜价较高,现在开始在一些地方使用一由于 铜价较高,现在开始在一些地方使用一分量较铜轻,不抗拉一分量较铜轻， 不抗拉一导电率较低一导电率较低一延伸系数大于铜一延伸系数大于铜 12Copyright3M2022. AllRightReerved.屏蔽层之一:导体屏蔽的结构和作用导体屏蔽层）内半导电层（导体屏 蔽层）导体屏蔽层也叫做内半导电层，它是由半导电材料密切包裹在导线外 并与绝缘内表面密切结合而形成的屏蔽结构.导体屏蔽层形成一个法拉利 笼（导电的屏蔽体）

13、，并有效填充导体和绝缘之间气隙,防止导体间的气隙放 电.下方左图为无导体屏蔽的电缆运行情况,导体和绝缘间的气隙在电场作 用下产生放电,并会加速绝缘老化,劣化.右图由于有内半导电层有效屏蔽 和填充,无放电现象.无导体屏蔽局部放电有导体屏蔽导体屏蔽（内半导电层）导体屏蔽（内半导电层）13Copyright3M2022. AllRightReerved.主绝缘层的类型和特点主绝缘绝缘类型PILC（油浸纸）油浸纸）某LPE（交联聚乙烯）交联聚乙 烯）EPR （乙丙橡胶）工作温度应急温度80909095130130140EPR某（耐热乙丙橡胶）105PILC绝缘较早开始使用，现在已基本退出运行,缺点是耐

14、温较低,PILC 绝缘较早开始使用，现在已基本退出运行,缺点是耐温较低,安装电缆附件 不方便.某LPE绝缘是目前中高压电缆使用最多的类型，优点是耐温性能和 机某LPE绝缘是目前中高压电缆使用最多的类型，优点是耐温性能和机械 性能俱佳,载流量大，电缆附件安装方便.缺点是容易产生水树枝状老 化.EPR及EPR某绝缘普通应用于工业设备的电缆上，如矿用软电缆，船用 EPR及EPR某绝缘普通应用于工业设备的电缆上,如矿用软电缆，船用电缆 等，优点是较柔软，弯曲半径较小.Copyright3M2022. AllRightReerved.屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的结构和作用1.外半导电层绝缘屏蔽层普通 由两层

15、结构共同构成,一层是和导体密切结合的外半导电层结构,另一层是 绕包或者布置在外半导电层外的金属屏蔽层.外半导电层在生产时与电缆 主 绝缘共同挤出，与电缆绝缘之间几乎无气隙.外半导电层与绝缘结合得 越紧密,层间气隙越少越不容易放电，电缆性能越好.外半导电屏蔽层普通 通过 外层的金属屏蔽去接地，使整个绝缘屏蔽处于零电位,有效将电场限 制在其内部.当安装电缆附件时,要开剥一定长度的外半导电层，以保证足 够的高低电位电气距离.15Copyright3M2022. AllRightReerved.外半导电层屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的结构和作用2.金属屏蔽层金属屏蔽层是绝 缘屏蔽的外层,普通是由搭叠绕包的铜

16、带或者螺旋径向布置的铜丝构成.金 属 屏蔽层必须接地,三芯电缆普通两端接地,单芯电缆根据电缆路线的情 况采 取合理的接地方式.同时，金属屏蔽层还有以下作用：减少碰撞损坏的 概率电缆短路时提供短路电流路径提供中性路线径在安装中间接头时,要 通过铜屏蔽网套将两侧电缆的金属屏蔽层恢复连通状 态.16Copyright3M2022. AllRightReerved.金属屏蔽层屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的作用下图为没有绝缘屏蔽层的中高压电缆 的运行情况.由于电场没有屏蔽层的限制，电力线结束于电缆外的接地处. 电力线可能集中于局部范围内，此处电场较强,容易产生放电现象.电力线电缆沟或者管井（接地）管井（接地）

17、电场集中处 17Copyright3M2022. AllRightReerved.可能在此放电屏蔽层之二:绝缘屏蔽层的作用下图为有绝缘屏蔽层结构的中高压电 缆运行情况.绝缘屏蔽层通过金属屏蔽有效接地,处于零电位，电缆内径向 分布的电力线结束于绝缘屏蔽层处，电场被有效限制在电缆内部.同时分布 非常均匀,不会产生局部电场强度集中，容易放电的情况.绝缘屏蔽层电力线被限制在绝缘内部18Copyright3M2022. AllRightReerved.护套层的类型和特点护套常用材料：护套常用材料:塑料（PVC-聚氯乙 烯,PE塑料（PVC-聚氯乙烯,PE-聚乙烯）橡胶（氯丁橡胶等）铅电缆护套层的 作用主要有两个:防水及机械保护.一些特殊的场合,如地铁,需要用到低烟 无卤阻燃的护套层.PVC及PE是中压电缆最常用的护套材料.PVC及PE是 中压电缆最常用的护套材料.橡胶护套比较耐磨,普通可用于矿用挪移电缆 等场合.铅包护套普通用于PILC油纸绝缘电缆上.铅包护套普通用于PILC 油纸绝缘电缆上.19Copyright3M2022. AllRightReerved.护套