電氣設(shè)備故障診斷——電力電纜

1、010203電纜基礎(chǔ)知識介紹膠聯(lián)電纜五阻值測量介質(zhì)損耗因數(shù) 試驗01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu)電力電纜的分類、型號及品種電力電纜的分類、型號及品種電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用控制電纜電話電纜射頻同軸電纜電力電纜01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用u國內(nèi)外電纜的發(fā)展u電纜線路的優(yōu)缺點u電纜線路的應(yīng)用u電纜的基本特性01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用國外電力電纜的生產(chǎn)：國外電力電纜的生產(chǎn)：1890年英國的10kV單相電纜是最早使用的電纜；1910年以后逐步發(fā)展使用20kV和35kV三芯電纜；1926年生產(chǎn)了33-6

2、6kV充油電纜；1927年美國開始采用132kV充油電纜；1934年又敷設(shè)使用了第一條220kV充油電纜；1952年和1960年法國先后制成了380kV-425kV和550kV充油電纜。 我國電力電纜的生產(chǎn)：我國電力電纜的生產(chǎn)：從2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代后期年代后期開始的，6.6kV橡膠絕緣鉛護套電纜；1951年研制成功6.6kV鉛護套紙質(zhì)絕緣電纜，生產(chǎn)了35kV及以 下黏性油浸紙質(zhì)絕緣電纜的系列產(chǎn)品。1966年生產(chǎn)了第一條66kV充油電纜1968年和1971年先后研制、生產(chǎn)了220kV和330kV充油電纜；1983年研制了500kV充油電纜。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的

3、發(fā)展及應(yīng)用我國電力電纜的發(fā)展：我國電力電纜的發(fā)展：01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜線路的優(yōu)點：電纜線路的優(yōu)點：(1)占地小占地小，地下敷設(shè)電纜不占用地面面積，不受建 筑物影響，不需在地面架設(shè)桿塔、導(dǎo)線，適用于 城市、街道供電，市容整齊美觀。(2)供電可靠供電可靠，不受外界影響。自然界常見的雷擊、 風(fēng)害、水、風(fēng)箏、鳥害等因素會造成架空線的短 路和接地故障，而電纜線路不受影響。(3)運行維護方便簡單運行維護方便簡單，工作量少。(4)電纜的電容較大，有利于提高電力系統(tǒng)的功率因 素。(5)電纜供電傳輸性能穩(wěn)定，可靠性高傳輸性能穩(wěn)定，可靠性高，人不易接觸， 即使發(fā)生故障，也不

4、易造成對人身的傷害，供電供電 安全性高。安全性高。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜線路的缺點：電纜線路的缺點：(1)成本高成本高，一次性投資費用比較大。如采用成本較 低的直埋方式敷設(shè)一條35kV電纜線路，其綜合成 本為相同架空線路的4-74-7倍倍。(2)敷設(shè)后不易變動不易變動，不宜做臨時性的線路使用。(3)線路不易分支線路不易分支，分支接頭不易解決。(4)電纜故障測尋困難故障測尋困難，必需使用專用儀器，要求測 試人員具有一定的專業(yè)技術(shù)水平。故障發(fā)生后進 行修復(fù)及恢復(fù)供電時間較長，檢修費工、費時。(5)電纜頭的制作工藝要求較高制作工藝要求較高。需要具有較高專業(yè) 技術(shù)

5、水平的人員來操作。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜線路的應(yīng)用電纜線路的應(yīng)用（下列情況必須采用電纜線路）：（下列情況必須采用電纜線路）：(1)根據(jù)城市規(guī)劃，繁華地區(qū)、重要路段、主要道路、 高層建筑區(qū)及對市容環(huán)境有特殊要求的場合。(2)架空線路和線路導(dǎo)線通過嚴(yán)重腐蝕區(qū)段，在技術(shù) 上難以解決者。(3)供電可靠性要求較高或重要負荷用戶。(4)重點風(fēng)景名勝旅游區(qū)。(5)電網(wǎng)結(jié)網(wǎng)或運行安全要求較高的地區(qū)。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的發(fā)展及應(yīng)用電纜的基本特性：電纜的基本特性： 電氣特性電氣特性 導(dǎo)電性能導(dǎo)電性能多數(shù)產(chǎn)品要求有良好的導(dǎo)電性能，電阻范圍等。 電氣絕緣

6、性能電氣絕緣性能絕緣電阻、介質(zhì)損耗、介電常數(shù)、耐壓特性等。 傳輸性能傳輸性能高頻傳輸特性，如衰減、抗干擾特性等。 力學(xué)性能力學(xué)性能 抗拉強度、伸長率、彎曲性、彈性、柔軟性、耐振動、耐磨以 及 耐沖擊性等。 熱性能熱性能 耐熱等級、工作溫度、載流量、最大短路電流、熱變形、耐熱 沖擊性等。 耐腐蝕性、耐氣候性耐腐蝕性、耐氣候性 老化性能老化性能 其他性能其他性能 例如材料的硬度、相容性以及某些特殊使用特性（例如阻燃、防 蟲鼠白蟻等。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu)u線芯u絕緣層u保護層01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu)01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu) 線芯幾何結(jié)構(gòu)

7、線芯幾何結(jié)構(gòu)01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu) 絕緣層絕緣層目前常用的絕緣材料：紙絕緣、塑料、橡膠絕緣。 紙絕緣電纜絕緣紙的主要成分是纖維素(C6H10O5）n，有很高的穩(wěn)定性，不溶于水、酒精、醚、萘等有機溶劑，同時也不與弱堿及氧化劑等起作用。 塑料絕緣用來制作電力電纜絕緣層的塑料主要有：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、交聯(lián)聚乙烯(XLPE)、聚丙烯、氟塑料等。 橡膠絕緣橡膠絕緣型電纜是以天然橡膠為主體，加入各種添加劑，經(jīng)混合形成均勻橡料，再經(jīng)過硫化而制成彈性材料。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu) 保護層保護層 內(nèi)護層內(nèi)護層用來保護電纜的絕緣保護電纜的絕緣不受潮濕和防

8、止電纜浸漬劑的外流及輕度機械損傷，因此它具有良好的密封及防腐蝕性能良好的密封及防腐蝕性能和一定的力學(xué)強度和一定的力學(xué)強度。 外護層外護層用來保護內(nèi)護層保護內(nèi)護層的。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的結(jié)構(gòu)電纜的結(jié)構(gòu)01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的分類、型號及品種電纜的分類、型號及品種u電力電纜的分類 u 電纜的型號及品種01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的分類電纜的分類 按電壓等級分按電壓等級分 低壓低壓1kV及以下,即220V、380V； 中壓中壓635kV,即6kV、10kV、35kV； 高壓高壓66330kV,即66kV、110kV、220kV、330kV ； 超高壓（超高壓（EHV）500kV及以上

9、 特高壓（特高壓（UHV）750kV及以。 按導(dǎo)體標(biāo)稱截面積分類按導(dǎo)體標(biāo)稱截面積分類 我國電力電纜標(biāo)稱截面積系列為：1.5、2.5、4、6、10、 16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、 400、500、630、800、1000、1200、1400、1600、 1800、2000mm2，共共26 種種。 高壓充油電力電纜標(biāo)稱截面積系列為：240、300、400、 500、630、800、1000、1200、1600、2000mm2，共 10種種。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的分類電纜的分類 按導(dǎo)體芯數(shù)分類按導(dǎo)體芯數(shù)分類 電力電纜導(dǎo)體芯數(shù)有單芯、二芯、三芯、

10、四芯和五芯單芯、二芯、三芯、四芯和五芯共共5 種。種。 單芯電纜單芯電纜通常用于傳送單相交流電、直流電，也可在特殊場合使用（如高壓電機引出線等）；一般中低壓大截面的電力電纜和高壓充油電纜多為單芯。 二芯電纜二芯電纜多用于傳送單相交流電或直流電。 三芯電纜三芯電纜主要用于三相交流電網(wǎng)中，在35kV 及以下各種中小截面的電纜線路中得到廣泛的應(yīng)用。 四芯和五芯電纜四芯和五芯電纜多用于低壓配電線路。 只有電壓等級為1kV 的電纜才有二芯、四芯和五芯。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的分類電纜的分類 按絕緣和結(jié)構(gòu)不同分類按絕緣和結(jié)構(gòu)不同分類 紙絕緣電纜紙絕緣電纜：主絕緣用經(jīng)過處理的紙浸透電纜油制成， 具有絕

11、緣性能好、耐熱能力強、承受電壓高、使用壽命 長等優(yōu)點。應(yīng)用于35KV及以下的輸配電線路。 橡塑絕緣電纜橡塑絕緣電纜：以橡膠或塑料為絕緣，經(jīng)擠出成型也 稱橡塑電纜。 包括聚氯乙烯電纜（PVC） 、聚乙烯電纜（PE） 、 交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE）、乙丙橡膠電纜（EPR）等。 壓力電纜壓力電纜：在電纜中充以能夠流動，具有一定壓力的電纜油或氣體的電纜。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的型號及品種電纜的型號及品種 中低壓（中低壓（35kV及以下）電力電纜型號及產(chǎn)品表示方法及以下）電力電纜型號及產(chǎn)品表示方法 電纜的型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，每一個型號表示一種電纜結(jié)構(gòu)，同時也表明這種電纜的使用場所和

12、某種特征。01電力電纜基礎(chǔ)知識介紹電纜的型號及品種電纜的型號及品種 中低壓（中低壓（35kV及以下）電力電纜型號及產(chǎn)品表示方法及以下）電力電纜型號及產(chǎn)品表示方法02膠聯(lián)電纜五阻值測量u測量主絕緣電阻主絕緣電阻u測量外護套絕緣電阻外護套絕緣電阻u測量內(nèi)襯層絕緣電阻內(nèi)襯層絕緣電阻u銅屏蔽層銅屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比導(dǎo)體電阻比（一）測量主絕緣電阻 絕緣介質(zhì)在直流電壓直流電壓作用下的電流包含充電電流、吸收電流和電導(dǎo)電流。如圖1所示。圖1 絕緣介質(zhì)在直流電壓作用下各電流與時間的關(guān)系 RO加壓瞬間的絕緣電阻；R測量過程終了時的絕緣電阻；i1充電電流；i2吸收電流；i3電導(dǎo)電流；i總電流。02膠聯(lián)電纜五阻值測

13、量02膠聯(lián)電纜五阻值測量 充電電流充電電流i i1 1：決定于被試絕緣的幾何尺寸、形狀和材料，這部分電流開始最大，但在10-15s10-2s之內(nèi)下降至可略去地步。 吸收電流吸收電流i i2 2：主要是不均勻介質(zhì)內(nèi)部較為緩慢的極化形成的，極化時間從10-2s至幾十分鐘甚至幾小時以上，這部分電流隨著時間逐漸減小，通常在一分鐘之內(nèi)可降至可略去地步。 電導(dǎo)電流電導(dǎo)電流i i3 3：它又可分為兩部分。一是絕緣表面的泄漏電流絕緣表面的泄漏電流，其大小與絕緣表面的臟污、受潮程度有關(guān)；二是絕緣內(nèi)部的電導(dǎo)電流絕緣內(nèi)部的電導(dǎo)電流，與絕緣內(nèi)部雜質(zhì)的含量、是否分層或開裂有關(guān)，其電流不隨時間而降低。 總電流總電流I I

14、：是隨時間衰減的，因此試品實際的絕緣電阻隨著時間的增加而逐漸上升，并趨向穩(wěn)定。這一過程可用吸收比來表示，下式： 由于總的電流衰減過程很長，實際上要測出/是有困難的，因此現(xiàn)場均采用R60S/R15S的比值，并稱吸收比。應(yīng)用這一原理，測量電纜絕緣電阻及吸收比，可初步判斷電纜絕緣是否受潮、老化、并可檢查耐壓后的絕緣是否損傷。所以，耐壓前后均應(yīng)測量絕緣電阻。測量時，額定電壓為1千伏及以上的電纜應(yīng)使用2500伏兆歐表進行。3211iiiRRO02膠聯(lián)電纜五阻值測量 測量電纜絕緣電阻的步驟及注意事項如下：（1 1）拆除對外聯(lián)線，并用清潔干燥的布擦凈電纜頭，然后將非被試相纜芯與鉛皮一同接地，逐相測量。試驗前

15、電纜要充分放電并接地，方法是將電纜導(dǎo)體及電纜金屬護套接地。（2 2）根據(jù)被試電纜額定電壓選擇適當(dāng)兆歐表。（3 3）若使用手搖式兆歐表，應(yīng)將兆歐表放置在平穩(wěn)的地方，不接線空測，在額定轉(zhuǎn)速下指針應(yīng)指到“”；再慢搖兆歐表，將兆歐表L、E端用引線短接，兆歐表指針應(yīng)指零。這樣說明兆歐表工作正常。（4 4）兆歐表有三個接線端子：接地端E、線路端子L、屏蔽端子G。為了測得準(zhǔn)確，應(yīng)在纜芯端部絕緣上或套管部裝屏蔽環(huán)并接于兆歐表的屏蔽端子G，如圖所示。應(yīng)注意線路L端子上引線處于高壓狀態(tài)，應(yīng)懸空，不可拖放在地上。1導(dǎo)體；2套管或繞包絕緣；3電纜終端頭；4兆歐表02膠聯(lián)電纜五阻值測量 （5 5）手搖并用清潔干燥的布擦

16、凈電纜頭，然后將非被試相纜芯與鉛皮一同接地，到達額定轉(zhuǎn)速后(每分鐘120轉(zhuǎn))，再搭接到被測相導(dǎo)體上。由于電纜電容很大，操作時兆歐表的搖動速度要均勻，如果轉(zhuǎn)速不衡定，會使兆歐表指針擺動不定，帶來測量誤差。測量完畢，應(yīng)先斷開火線再停止搖動，以免電容電流對搖表反充電，每次測量都要充分放電，操作均應(yīng)采用絕緣工具，防止電擊。 （6 6）當(dāng)電纜較長充電電流較大時，兆歐表開始時指示數(shù)值很小，應(yīng)繼續(xù)搖動。一般測量絕緣電阻的同時測定吸收比，故應(yīng)讀取15s和60s時的絕緣電阻值。并逐相測量。 （7 7）每次測完絕緣電阻后都要將電纜放電、接地。電纜線路越長，電容越大，則接地時間越長，一般不少于1min。02膠聯(lián)電纜

17、五阻值測量 運行中的電纜，其絕緣電阻應(yīng)從各次試驗數(shù)值的變化規(guī)律及相間的相互比較來綜合判斷，其相間不平衡系數(shù)一般不大于22.5。電纜絕緣電阻的數(shù)值隨電纜溫度和長度而變化。為便于比較，應(yīng)換算為20時每公里長的數(shù)值。式中： 電纜在20時，每公里長的絕緣電阻； 電纜長度為L，t時的絕緣電阻； L 電纜長度（公里）； 溫度系數(shù)，如表1。 表1電纜絕緣的溫度換算系數(shù)K溫度 / 0 5 10 15 20 25 30 35 40 K 0.48 0.57 0.70 0.85 1.0 1.13 1.41 1.66 1.92對0.6/1kV電纜用1000V兆歐表；0.6/1kV以上電纜用2500V兆歐表；其中6/6

18、kV及以上電纜可用5000V兆歐表。對重要電纜，其試驗周期為1年；對一般電纜，3.6/6kV及以上者為3年，3.6/6kV以下者5年，要求值自行規(guī)定。 20iRitRKKLRRiti2002膠聯(lián)電纜五阻值測量 （二）（二）測量外護套絕緣電阻 本項目只適應(yīng)于三芯電纜的外護套，進行測試時，采用500V兆歐表，電壓加在金屬護套與外護層表面的石墨導(dǎo)電層之間，當(dāng)每千米的絕緣電阻低于0.5M0.5M時，應(yīng)采用下述方法判斷外護套是否進水下述方法判斷外護套是否進水： 直埋橡塑電纜的外護套，特別是聚氯乙烯外護套，受地下水的長期浸泡吸水后，或者受到外力破壞而又未完全破損時，其絕緣電阻均有可能下降至規(guī)定值以下，因此

19、不能僅根據(jù)絕緣電阻值降低來判斷外護套破損進水。為此,提出了根據(jù)不同金屬在電解質(zhì)中形成原電池原理原電池原理進行判斷的方法。 橡塑電纜的金屬層、鎧裝層及其涂層金屬層、鎧裝層及其涂層用的材料有銅、鉛、鐵、鋅和鋁銅、鉛、鐵、鋅和鋁等。這些金屬的電極電位電極電位如表2所示： 表2-金屬的電極電位 金屬種類 銅Cu 鉛Pb 鐵Fe 鋅Zn 鋁Al 電位(V) +0.334 -0.122 -0.44 -0.76 -1.3302膠聯(lián)電纜五阻值測量 （三）（三）測量內(nèi)襯層絕緣電阻 電壓加在銅屏蔽與金屬護套之間，周期及要求值同（二）。 （四）（四）銅屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比 在電纜投運前、重做終端或接頭后、內(nèi)襯層破

20、損進水后，應(yīng)在相同溫度下測量銅屏蔽電阻和導(dǎo)體電阻比。可用電橋法測量，也可用壓降法測量。銅屏蔽電阻試驗接線如圖02膠聯(lián)電纜五阻值測量（四）（四）銅屏蔽層電阻和導(dǎo)體電阻比 導(dǎo)體電阻試驗接線如圖： 當(dāng)前者與后者之比與投運前相比增加時，表明銅屏蔽層的直流電阻增大，銅屏蔽層有可能被腐蝕；當(dāng)該比值與投運前相比減小時，表明附件中的導(dǎo)體連接點的接觸電阻有增大的可能。02膠聯(lián)電纜五阻值測量 （五）附錄： 為了實現(xiàn)上述項目的測量，橡塑電纜附件中金屬層的接地應(yīng)按以下方法接地。 1 終端 終端的鎧裝層和銅屏蔽層應(yīng)分別用帶絕緣的絞合導(dǎo)線單獨接地。銅屏蔽層接地線的截面不得小于25mm2；鎧裝層接地線的截面不應(yīng)小于10mm

21、2。 2 中間接頭 中間接頭內(nèi)銅屏蔽層的接地線不得和鎧裝層連在一起，對接頭兩側(cè)的鎧裝層必須用另一根接地線相連，而且還必須與銅屏蔽層絕緣。如接頭的原結(jié)構(gòu)中無內(nèi)襯層時，應(yīng)在銅屏蔽層外部增加內(nèi)襯層，而且與電纜本體的內(nèi)襯層搭接處的密封必須良好，即必須保證電纜的完整性和延續(xù)性。連接鎧裝層的地線外部必須有外護套而且具有與電纜外護套相同的絕緣和密封性能，即必須確保電纜外護套的完整性和延續(xù)性。03 03 03 介質(zhì)損耗角正切的測量方法很多，從原理上來分，可分為平衡測量法和角差測量法兩類。 傳統(tǒng)的測量方法為平衡測量法，即高壓西林電橋法。隨著技術(shù)的發(fā)展和檢測手段的不斷完善，可以通過直接測量電壓和電流的角差直接測量電壓和電流的角差來測量 ，即角差法測量 ，如圖所示。 這種方法免去了平衡法中需要調(diào)節(jié)平衡的繁瑣，大大的減少了試驗的工作了，