电力电缆的结构

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摘 要：本文简单的介绍了35kV及以下的电力电缆,并从不同材质方面介绍了电力电缆,主要从橡皮绝缘电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆以及粘性型浸渍纸绝缘电力电缆进行阐述.

关 键 词：电力电缆橡皮绝缘聚氯乙烯交联聚乙烯

在电压等级上,输电系统和配电系统之间没有严格的界限,各国的规定也不尽相同.目前我国规定电压在110kV及以上的电力网叫输电系统（或高压系统）,电压在35kV及以下的电力网叫配电系统（或低压系统）.

1.35kV及以下的电力电缆

随着化学合成工业的发展,橡胶绝缘电力电缆得到了迅速的发展.在橡皮绝缘中乙丙橡皮绝缘电力电缆在国外已达到35kV电压等级.在国内,聚氯乙烯绝缘电力电缆主要用于千伏级地电力电缆.其余电压等级大部分为交联聚乙烯绝缘电力电缆.但油渍纸绝缘电力电缆仍占有一定的比例.

2.橡皮绝缘电力电缆

普通的合成橡胶有丁苯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯等.但其分子结构中含有双键,故耐臭氧差,在电晕作用下会发生开裂,击穿场强较低,所以不能用于高的电压等级,只能用于低压配电系统和经常移动的场合.乙丙橡胶主键由化学稳定的饱和烃所组成.具有较高的耐臭氧性和耐候性.交流击穿强度在35-45kV/mm.加入第三单体如环戊二烯或将冰片稀形成三元乙丙橡胶,更能改善其工艺性能.可用于35kV级电力电缆或高压电机引出线.若和其他橡胶共混使用更可获得优异的性能.乙丙橡皮绝缘电力电缆和塑力缆的结构大致相同.

3.聚氯乙烯绝缘电力电缆

聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,配以增塑剂,稳定剂,防老剂等多组份地混合材料.具有加工简单、生产率高、成本低、耐油、耐腐蚀、化学键稳定性好等优点.但由于它是极性材料,介质损耗大,耐热性低（最高允许工作温度70度）；耐电强度低,长期工频击穿强度4kV/mm左右,脉冲击穿强度40-50kV/mm,相对介电系数为5左右.燃烧时产生氯化氢有毒气体,所以限制了它的使用和发展.1kV级地三芯电力电缆可以没有金属屏蔽层,三芯成缆后包以铠装层,再挤包外护层即可.其产品如铝芯、聚氯乙烯绝缘、双钢带铠装、聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压相电压为0.6kV,线电压为1kV,三芯,标称截面为240mm2.

4.交联聚乙烯绝缘电力电缆

4.1聚乙烯树脂

聚乙烯树脂的介电系数比较小,且为非极性材料,电气性能良好.但其耐热性低,力学性能较差,在环境应力作用下易形成开裂,因其分子结构是结晶相和无定形相两相并存,在生产和运行中由于温度和应力的变化容易在界面上产生气隙而引发树枝化放电.目前在我国聚乙烯塑料仅用来做电缆护套料使用.

4.2交联聚乙烯

通过物理方法或化学方法将聚乙烯进行交联.物理方法主要是利用高能射线将碳氢键断开使聚乙烯生产游离基,游离基相互结合形成碳碳键而形成交联聚乙烯.化学方法是通过交联剂（如过氧化二异丙苯）夺取分子中的氢原子使之生成游离基进而进行交联.其交联生产方式主要通过惰性气体（如氮气）保护,电加热和惰性气体保护冷却.高压和超高压交联聚乙烯电力电缆均需采用“全干式”交联生产线.在低压系统中,可采用硅氧烷即“温水”交联,通过硅氧烷的“接枝”,在80-100度地水中实现聚乙烯的交联,成本低,工艺简单,在低压系统可完全取代聚氯乙烯绝缘电力电缆.

4.3交联聚乙烯绝缘电力电缆的结构

35kV及以下的电力电缆大部分为三芯结构.为了改善电场分布,相电压在1.8kV以上的电缆应有导体屏蔽层和绝缘蔽层.导体屏蔽应为挤包的半导体.标称截面500mm2及以上的电缆导体屏蔽应由半导电包带和挤包的半导电层联合组成.半导电料以聚乙烯为基料加炭黑组成.半导电层应均匀地包覆在导体上,表面应光滑,有明显线纹和凸纹.不应有尖角、颗粒、烧焦和擦伤的痕迹.半导电屏蔽的主要作用是均化电场,使偶然形成的凸纹突起屏蔽于半导电屏蔽层内,防止了电场集中；因半导电层和导电线芯是等位的,故它们之间的气隙不受电场力的作用.半导电层的物理性能介于导体和绝缘层之间,可使三者紧密地结合在一起,减少了气隙,为减少了气隙放电的可能.半导电层还有一定的隔热作用,防止由于运行时损耗产生的过热使绝热加速老化.一般挤出的半导电屏蔽层厚0.1mm.金属屏蔽层的作用主要为静电屏蔽.电缆敷设时通过金属蔽层接地使其电位为零.在单芯或分相屏蔽电缆绝缘内的电场径向分布,消除了切向量.可防止绝缘表面产生滑闪放电.金属屏蔽层亦可做为部分短路电流的回流.

5.粘性型浸渍纸绝缘电力电缆

35kV及以下的油渍纸绝缘电力电缆目前逐渐被塑料绝缘电力电缆所代替,但仍占有一定的市场.其结构类型主要有带绝缘电力电缆和分相铅包电力电缆.油渍纸绝缘是由木纤维和浸渍剂组成的复合绝缘.浸渍剂为粘性浸渍剂,其主要有两种配方：松香光亮油复合剂、不滴流电缆用浸渍复合剂.松香光亮油复合剂的主要组成成分是松香和光亮油,松香具有较小的体积电阻系数,稳定性较高,加入松香后可增加复合剂的粘度和稳定性.而和塑力缆不同,相绝缘成缆后再包以带绝缘,然后再包以铅护套,即做为屏蔽层又可密封,防止水分杂质进入绝缘层.铅护套外面包以内衬层,外面依次是铠甲和外披层.带绝缘电力电缆因是统包金属屏蔽层,所以绝缘内部存在有电场强度的切向分量,而切向耐电强度仅为径向的十五分之一与十一分之一之间,且填充处亦存在着电场作用.因此,为了克服带绝缘的这些缺点,较高电压等级如35kV级电缆均采用分相屏蔽型的电力电缆,即每相均分别包以铅套或金属化纸作为金属屏蔽层分相静电屏蔽,接地后电位为零,绝缘中电力线径向分布,消除了场强的切向分量.分相屏蔽后再成缆,填充处亦无电场的作用.