电力电缆常识性知识电缆附件电缆终端通俗易懂

时间：2024-08-21来源：佚名

电力线路按结构分为架空线路和电缆线路两种，架空线路的导线通过大气、绝缘子实现电气绝缘隔离，大地为地电极。电缆线路的导线通过绝缘材料隔离后被封闭在接地的金属屏蔽内部。我国电压等级划分为：220/380V、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等，并划分为输电电压与配电电压两类。

电缆电压等级和芯数

我国电缆产品的电压等级包括：0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500kV共19种。电压等级有两个数值(U0/U)，用斜杠分开，U0表示电缆导体和接地的外屏蔽层之间的额定电压，U表示电力系统的线电压。电缆额定电压(U0/U)的选定是由系统的不同接地方式决定的，中性点的接地方式有直接接地、小电阻接地、消弧线圈接地、不接地4种方式。

电缆导体截面积有：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、2000、2500mm2，共27种，其中35~240mm2为常用电缆导体截面积。

电缆导体芯数有：单芯、两芯、三芯、四芯、五芯，计5种。

单芯电缆是指一个绝缘层内只有一路导体。一般大截面导体、高电压等级电缆多采用此结构。基本结构，图示如下：

两芯电缆多用于传送单相交流电或者直流电。例如，用在220V单相供电系统中，一根火线，一根零线。

三芯电缆由三根相互绝缘的导体绞合而成，多用在三相交流系统中，三根导体中流过ABC三相电流。基本结构，图示如下：

四芯电缆分两种：一种是3+1电缆，其中，3表示ABC三根相线，1表示中性线，中性线的线径小于相线的线径；另外一种是等截面四芯电缆，多用在三相电流有可能不平衡，导致中性线上电流比较大的场合。

五芯电缆由5根相互绝缘的导体绞合而成，常用在三相五线制中。五芯电缆分两种：一种是3+2电缆，3表示3根相导体同线径，2表示中性导体和接地导体同线径；另外一种是4+1电缆，表示3根相导体和中性导体同线径，接地导体一种线径。

电缆的基本结构

电缆的基本结构，主要包括如下：

电缆导体层的作用是，提供电能流通的路径，用来传输电能，是电缆的一个主要部分。电缆线芯一般是单根实心或者由多股导线单丝绞合而成圆形、椭圆形、中空圆形和扇形。一般截面在35mm2及以下电缆的线芯可做成单股的实心导体，其余规格均采用多根单丝绞合形式。电缆绝缘层的作用是，将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，从而保证电能输送。主要绝缘介质的型式结构电缆，如下：

各绝缘介质的主要特性，有：油浸纸绝缘：怕水，需金属防水层，除500kV及以上超高压充油电缆外，基本被交联电缆所取代。橡胶绝缘：乙丙橡胶电缆最高使用电压已达150kV。聚氯乙烯绝缘：介损大，含氯，运行温度低，一般只用于6kv及以下电压等级，将被淘汰。聚乙烯绝缘：熔融温度低(70℃)，最高工作电压达500kV。交联聚乙烯：通过化学或物理方法将聚乙烯分子链间相互交联。最高运行温度可达90℃，短路时导电线芯允许的最高温度可达250℃。极大地提高了电缆的安全载流量和短路容量。其最高工作电压达500kV。从1kV到500 kV的各种电力电缆中，交联聚乙烯是当前应用最广的一种绝缘材料，几乎完全取代了纸绝缘。

电缆绝缘层的厚度大小，主要与电缆电压U0的等级有关，参数详见下表：

电缆保护层的作用是，保护电缆免受外界杂质和水分的侵人，以及防止外力直接损坏电缆绝缘层，因此它的质量好坏对电缆的使用寿命有很大影响。保护层材料的密封性和防腐性必须良好，并且有一定机械强度，适当考虑空气中敷设电缆的外护套材料的阻燃性能。外护层按加强层、铠装层和外被层结构顺序，以两个阿拉伯数字表示，每一个数字表示所采用的主要材料。内护层更是重要的保护，其代号如下表：

电缆屏蔽层的作用是，在电缆结构上的所谓“屏蔽”，实质上是一种改善电场分布的措施。内屏蔽层的作用是，消除导体表面的不光滑(多股导线绞合会产生的尖端)所引起导体表面电场强度的增加，使绝缘层和电缆导体有较好的接触，提高耐电强度。外屏蔽层的作用是，在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙是引起局部放电的因素，故在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽为外屏蔽层。金属屏蔽层的作用是，没有金属护套的挤包绝缘电缆，除半导电屏蔽层外，还要增加用铜带或铜丝绕包的金属屏蔽层，这个金属屏蔽层的作用，在正常运行时通过电容电流;当系统发生短路时，作为短路电流的通道，同时也起到屏蔽电场的作用。可见，如果电缆中这层外半导体层和铜屏蔽不存在，三芯电缆中芯与芯之间发生绝缘击穿的可能性非常大。

电缆附件

电缆附件，主要包括终端头与中间接头。终端头是将电缆与其他电气设备连接的部件；中间接头是将两根电缆连接起来的部件。良好的电缆附件，线芯连接主要是联接电阻小而且联接稳定，能经受起故障电流的冲击；长期运行后其接触电阻不应大于电缆线芯本体同长度电阻的1.2倍。电缆附件的绝缘性能应不低于电缆本体，所用绝缘材料的介质损耗要低，在结构上应对电缆附件中电场的突变能完善处理，有改变电场分布的措施。应具有一定的机械强度、耐振动、耐腐蚀性能；此外还应体积小、成本低、便于现场安装。电缆附件的种类繁多，具有不同类型的特点及局限性，一般不能相互取代。常见的有如下几种：

绕包型：用制成的橡胶带材（自粘性）现场绕包制作的电缆附件称为绕包式电缆附件，有手工与机械绕制。该附件易松脱、耐火性较差、寿命短。

模塑式：一般仅用于10kV及以下电压等级的中间接头。在现场进行加模加温，与电缆融为一体，该附件制作工艺复杂且时间长，不适用于终端接头。

浇注式：用热固性树脂作为主要材料在现场浇灌而成，所选的材料有环氧树脂、聚氨脂、丙烯酸脂等，该类附件的致命缺点是固化时易产生气泡。浇注式终端由预制式外壳、套管和上盖三个部分组成。在现场进行安装时将液体或加热后呈液态的绝缘材料作为终端的主绝缘，浇注在现场配好的壳体内，一般用于10kV及以下的油浸纸电缆终端中。施工如下图，所示：

预制型：用硅橡胶注射成不同组件，一次硫化成型，仅保留接触界面，在现场施工时插入电缆而制成的附件。特点是集终端头的内外绝缘、密封和改善电场分布的应力锥于一体，安装工艺简单，绝缘性能好，安装质量易于控制但价格为热缩型附件的3-6倍。该施工工艺将环境中不可测的不利因素降低到最低程度，因此该附件具有巨大的潜在使用价值，是交联电缆附件的发展方向，但制造技术难度高，涉及多种学科及行业。预制式附件在电缆的三叉口及屏蔽口以下的安装材料仍采用热缩材料，因此实际上是预制式和热缩式的组合。预制式电缆附件，所用材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶。主要采用几何结构法即应力锥来处理应力集中问题。其主要优点是材料性能优良，安装更简便快捷，无需加热即可安装，弹性好，使得界面性能得到较大改善。中低压以及高压电缆采用的主要形式。存在的不足在于对电缆的绝缘层外径尺寸要求高，通常的过盈量在2～5mm（即电缆绝缘外径要大于电缆附件的内孔直径2～5mm），过盈量过小，电缆附件将出现故障；过盈量过大，电缆附件安装非常困难（工艺要求高）。特别在中间接头上问题突出，安装既不方便，又常常成为故障点。此外价格较贵。使用中关键技术问题是，附件的尺寸与待安装的电缆的尺寸配合，要符合规定的要求。另外也需采用硅脂润滑界面，以便于安装。

热收缩型：将橡塑合金制成具有“形状记忆效应”的不同组件制品，在现场加热收缩在电缆上而制成的附件。该附件具有重量轻、施工简单方便、运行可靠、价格低廉等特点；简单、安装方便、价格低廉、适应性强，广泛用于中、低压等级。热缩电缆终端，如下图示：

冷缩式：也称常温收缩型。用硅橡胶、三元乙丙橡胶等弹性体先在工厂预扩张并加入塑料支撑条而成型。在现场施工时，抽出支撑条使管材在橡胶固有的弹性效应下，收缩在电缆上而制成电缆附件。该附件最适合于不能用明火加热的施工场所，如矿山、石油化工等。冷收缩式电缆附件是利用弹性体材料(常用的有硅橡胶和乙丙橡胶)在工厂内注射硫化成型，再经扩径、衬以塑料螺旋支撑物构成各种电缆附件的部件。现场安装时，将这些预扩张件套在经过处理后的电缆末端或接头处，抽出内部支撑的塑料螺旋条(支撑物)，压紧在电缆绝缘上而构成的电缆附件。因为它是在常温下靠弹性回缩力，而不是像热收缩电缆附件要用火加热收缩，故俗称冷收缩电缆附件。早期的冷收缩电缆终端头只是附加绝缘采用硅橡胶冷缩部件，电场处理仍采用应力锥型式或应力带绕包式。普遍都采用冷收缩应力控制管，电压等级从10kv到35kv。冷收缩电缆接头，1kv级采用冷收缩绝缘管作增强绝缘，10kv级采用带内外半导电屏蔽层的接头冷收缩绝缘件。三芯电缆终端分叉处采用冷收缩分支套。冷收缩式电缆附件具有体积小、操作方便、迅速、无需专用工具、适用范围宽和产品规格少等优点。与热收缩式电缆附件相比，不需用火加热，且在安装以后挪动或弯曲不会像热收缩式电缆附件那样出现附件内部层间脱开的危险(因为冷收缩式电缆附件靠弹性压紧力)。与预制式电缆附件相比，虽然都是靠弹性压紧力来保证内部界面特性，但是它不像预制式电缆附件那样与电缆截面一一对应，规格多。必须指出的是，在安装到电缆上之前，预制式电缆附件的部件是没有张力的，而冷收缩式电缆附件是处于高张力状态下，因此必须保证在贮存期内，冷收缩式部件不应有明显的永久变形或弹性应力松弛，否则安装在电缆上以后不能保证有足够的弹性压紧力，从而不能保证良好的界面特性。施工如下图示：

高压110kV以上电缆附件，类型同上，但样式和结构工艺有所不同，图例如下：

瓷套式户外电缆终端

解析：主要由接线柱、应力锥、应力锥罩、瓷套和尾管等零件组成，应力锥采用橡胶材料橡胶注橡成型，瓷套采用高强度、大小伞裙结构，外形呈锥形，具有很好的防污闪特性。内部采用弹簧锥托定位结构，使应力锥和硅油隔离开，克服了应力锥由于材料老化带来的弹性松弛、应力锥与电缆外半导电层接触不良等弊病，提高了应力锥寿命。

复合管套式户外电缆终端

解析：外绝缘由环氧玻璃纤维管及硅橡胶雨裙组成的复合套管，内部结构与瓷套式终端相近，具有瓷套式终端的全部优点，同时具有优良的防爆性能，重量轻，便于装卸运输，极利于安装操作。

GIS电缆终端

解析：分插拔式与装配式，两者在顶部密封处理与尾管结构有所不同，其他主要结构一致；由于GIS是在全封闭的环境下运行，可以免受大气条件与污秽的影响，加上SF6气体的良好绝缘特性，所以GIS的外绝缘采用环氧树脂套管，内绝缘采用应力锥加弹簧锥托顶紧结构，且为全干式，无需加任何绝缘浇注剂，杜绝了运行中漏油现象。