电力电缆知识专题PPT资料.ppt

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,四、按绝缘材料分类,1、纸绝缘电力电缆（粘性油纸绝缘电力电缆、不滴流油浸纸绝缘电力电缆）以油浸纸作绝缘的电力电缆，其应用历史最长。

它安全可靠，使用寿命长，价格低廉。

主要缺点是敷设受落差限制。

自从开发出不滴流浸纸绝缘后，解决了落差限制问题，使油浸纸绝缘电缆得以继续广泛应用。

2、橡塑绝缘电力电缆聚氯乙烯（PVC）绝缘、交联聚乙烯（XLPE）绝缘、聚乙烯（PE）绝缘塑料电缆结构简单，制造加工方便，重量轻，敷设安装方便，不受敷设落差限制。

因此广泛应用作中低压电缆，并有取代粘性浸渍油纸电缆的趋势。

其最大缺点是存在树枝化击穿现象，这限制了它在更高电压的使用。

3、充油电力电缆（自容式充油电缆、钢管充油电缆）,五、按电流制式分类,1、交流电力电缆2、直流电力电缆标称电压为750V或1500V的直流系统中的电缆，均可采用3KV的交流电力电缆。

目前运营线路采用的大多是低压交流电缆替代直流电缆。

针对直流电源特性的电缆生产企业甚少，交联聚乙烯绝缘电缆性能优良、制造工艺简单、安装方便，已成为直流绝缘电缆的替代产品。

六、按载流导体分类,1、铜芯电力电缆铜的导电率高，常温下为1.72*10-6.cm，铜芯（电压和功率）损耗小，铜的机械性能优于铝，抗疲劳、延伸性能好，便于加工和安装。

2、铝芯电力电缆铝的导电率较低，常温下为2.86*10-6.cm，相同载流量时，截面积是铜芯电缆的1.5倍，但铝比重轻，在电阻相同时，铝芯的质量只有铜芯的一半。

目前城市轨道交通均采用铜作为电缆的导电材料。

1.3电力电缆的表示方法,绝缘材料代码：

Z-纸、X-橡胶、V-聚氯乙烯、Y-聚乙烯、YJ-交联聚乙烯;

导体材料代码：

L-铝、铜不表示;

内护层：

L-铝护层、Q-铅护层、V-聚氯乙烯、Y-聚乙烯、YJ-交联聚乙烯;

外护层：

金属铠装外护层0-无0-无2-双钢带1-麻被3-细钢丝2-聚氯乙烯4-粗钢带3-聚乙烯派生代号：

P-干绝缘、F-分相、D-不滴流、CY-充油、Z-橡套;

交联聚乙烯绝缘，聚氯乙烯护套，不锈钢带铠装，额定电压10kV，三芯300mm2铝芯电力电缆,WDZ（B）-YJY23-0.6/1kV-3x35+2*16,低烟无卤B类阻燃，交联聚乙烯绝缘,聚乙烯护套,钢带铠装，铜芯五芯电力电缆,一、引起电力电缆故障的原因1、机械损伤

（1）安装时损伤。

安装时不小心碰伤电缆；

机械牵引力过大拉伤电缆；

过度弯曲折伤电缆。

（2）直接受外力损伤。

在安装后的电缆路径上或附近进行土建施工，使电缆直接受外力损伤。

（3）行驶车辆的震动或冲击性负荷也会造成地下电缆的铅（铝）包裂损。

（4）因自然现象造成的损伤。

如中间接头或终端头的内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；

装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；

因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。

2、绝缘受潮

（1）因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水。

（2）电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝。

（3）金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。

1.4电力电缆故障产生的原因及其分类,3、绝缘老化变质

（1）电缆介质内部的渣质或气隙，在电场作用下产生游离和水解。

（2）电缆过负荷或电缆沟通风不良，造成局部过热。

（3）油浸纸绝缘电缆的绝缘物流失。

（4）电力电缆超时限使用。

4、过电压过电压会使有缺陷的电缆绝缘层发生电击穿，引起电缆故障。

其主要原因有：

大气过电压（如雷击）；

内部过电压（如操作过电压）。

5、设计和制作工艺不良电场分布设计不周密；

材料选用不当；

工艺不良，不按规程要求制作。

二、电力电缆的故障分类（按故障性质分）

（1）断线故障电缆各芯绝缘均良好，但有一芯或数芯导体不连续者称为断线故障。

（2）低阻故障即低电阻接地或短路故障。

电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于10Zc（Zc为电缆特性阻抗，一般不超过40）时，而导体连续性良好者称为低阻故障。

一般常见的低阻故障有单相接地、二相短路或接地等。

（说明：

这一低阻故障的定义是针对脉冲反射测试原理而定的，其他测试方法中的低阻故障定义与特性阻抗Zc无关。

）（3）高阻故障即高电阻接地或短路故障。

电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常值很多，但高于10Zc而导体连续性良好者称为高阻故障。

一般常见的高阻故障有单相接地、二相短路或接地等。

低压脉冲法测试,低压脉冲法测试,闪络法测试,（4）泄漏性故障泄漏性故障是高阻故障的一种极端形式。

在进行电缆绝缘预防性耐压试验时，其泄漏电流随试验电压的升高而增大，直至超过泄漏电流的允许值。

（此时试验电压尚未或已经达到额定试验电压），这种高阻故障称为泄漏性故障。

值得注意的是泄漏性故障的绝缘电阻可能很高，甚至达到合格标准。

（5）闪络性故障闪络性故障是高阻故障的又一种极端形式。

在进行电缆绝缘预防性耐压试验时，泄漏电流小而平稳。

但当试验电压升至某一值（尚未或已经达到额定试验电压）时泄漏电流突然增大并迅速产生闪络击穿，这种高阻故障称为闪络性故障。

闪络性故障的绝缘电阻极高，通常都在合格标准以上。

具有闪络性故障的电缆，短期内在较低的电压下（不大于闪络击穿电压），其闪络击穿的现象可能会完全停止并显现较好的电气性能。

闪络法测试,冲击闪络法测试,第二部分城市轨道交通电力电缆的特点,高压电缆：

64/110KV中压电缆:

21/35KV低压电缆:

0.6/1KV直流电缆:

1.8/3KV或3.6/6KV（即采用交流电力电缆替代）,一、城轨交通电力电缆的分类,1、电缆类型:

采用低烟无卤阻燃交联聚乙烯（XLPE）单芯绝缘电力电缆2、标称截面积:

500mm23、额定工作电压：

64/110KV4、绝缘层厚度：

17mm5、最大额定电流：

420A6、短路电流耐受能力：

17.3KA/3S（三相）；

21.5KA/3S（单相）7、雷电冲击电压耐受能力：

550KV,二、110KV城轨交通电力电缆的基本参数,三、35KV城轨交通电力电缆的基本参数,1、电缆类型:

采用低烟无卤阻燃交联聚乙烯（XLPE）或聚乙烯绝缘单芯电力电缆2、标称截面积:

300mm2150mm295mm250mm23、载流量：

650A425A300A220A4、短路电流耐受能力：

40KA/S；

25KA/S12.5KA/S厂家提供5、额定工作电压：

21/35KV6、绝缘层厚度：

9.3mm7、雷电冲击电压耐受能力：

200KV,四、1500V城轨交通直流电力电缆的基本参数,1、电缆类型:

400mm2150mm23、载流量：

890A490A4、短路电流耐受能力：

20KA/S5、额定工作电压：

1.5KV6、绝缘层厚度：

2.0mm7、雷电冲击电压耐受能力：

40KV,1、电缆载流量应该满足各种运行条件下最大负荷要求，并留有一定余量。

2、电缆能承受系统在各种运行方式下短路电流。

3、电缆选型满足城市轨道交通安全要求和不同敷设环境的要求。

4、电缆类型应考虑工程施工和运行维护的方便性。

5、考虑是否采用防白蚁或防水的电缆。

五、城轨交通电力电缆选择的原则,一、电气试验的分类1、按试验目的分类

（1）出厂试验：

电气设备在出厂前有设备生产厂家进行的检查试验。

（2）交接试验：

新建的变电所或新安装和大修后的电气设备要按规定进行的判定电气设备电气性能的试验。

（3）预防性试试验：

正在运行中的设备，按规定周期进行例行的试验。

2、按试验性质分类

（1）绝缘试验：

测试电气设备绝缘性能的试验，又可非为非破坏性和破坏性试验两种。

（2）特性试验：

绝缘试验意外的所以试验。

二、电力电缆预防性试验的目的检测电力电缆是否受潮；

电缆绝缘性能是否下降；

电缆中是否有导电性通道；

电缆老化、劣化等。

第三部分电力电缆试验,3.1电力电缆预防性试验,三、电力电缆预防性试验的项目：

测量绝缘电阻；

测量泄漏电流与直流耐压试验；

交流耐压试验；

一、绝缘电阻测试部位测量钢铠对地的电阻，检测外护套有无损伤；

测量铜屏蔽层对钢铠间的绝缘电阻，检测内护套有无损伤；

测量电缆主绝缘层（电缆的主绝缘），检测主绝缘层性能。

3.2绝缘电阻测量,二、绝缘电阻测试接线,三、测量绝缘电阻的注意事项1、测绝缘电阻应该在耐压试验前进行。

2、不同电压等级的电缆，采用不同电压等级的兆欧表。

对1KV以下电缆用1000V的兆欧表；

对1KV及以上的电缆用2500V的兆欧表；

对6KV以上的电缆采用2500V或5000V的兆欧表；

3、兆欧表停止摇动时，更应进行充分放电，放电时间最少不少于2min。

Ic充电电流IX吸收电流Id不随时间衰减的电导电流,曲线1：

泄漏电流曲线2：

吸收电流曲线3：

不随时间衰减的电导电流曲线4:

充电电流,4、电气设备的绝缘是通过绝缘材料将导电体与其他导体隔离的，因而就形成了一个电容，给电气设备的绝缘施加直流电压时，便会产生随时间衰减的充电电流、吸收电流和不随时间衰减的电导电流，这三部分电流合称为泄漏电流。

5、读取15s和60s的绝缘电阻值、采用不同时间所测绝缘电阻的比值，作为判断绝缘状态的一项指标，称为吸收比。

吸收比KR60”R15”。

7、正常绝缘电阻值应该在：

350M.km700M.km。

6、读取10min和1min的绝缘电阻值、采用不同时间所测绝缘电阻的比值，作为判断绝缘状态的另一项指标，称为极化指数。

极化指数KR10minR1min。

四、使用测量仪器：

兆欧表（摇表）或绝缘电阻表,数显式兆欧表,五、兆欧表的电压量程100v250v500v1000v1500v2000v2500v5000v等,指针式兆欧表,一、直流试验项目：

测量泄漏电流与直流耐压试验两者的试验设备、仪器、仪表、试验接线基本相同，这两个试验项目可以同时进行。

二、直流试验与测绝缘电阻的关系原理上与测绝缘电阻无本质区别，其实都是测泄漏电流值的大小。

区别在于直流耐压试验施加的电压高；

测绝缘电阻是取60s的值，而直流耐压试验是取伏安特性曲线。

三、直流试验时间：

0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压下各停留1min;

（注意：

以12KV/s进行升压，每个试验阶段停留1min）,3.3电力电缆直流泄漏电流与直流耐压试验,四、直流试验的试验电压值：

Ut=4U0（试验对象不同，试验电压值不同）,五、直流试验电压获取：

直流高压发生器,泄漏电流试验接线图,直流高压发生器,一、交流耐压试验分类1、工频交流耐压试验（f=4565HZ）2、变频交流串联谐振耐压试验（f=20300HZ）3、超低频耐压试验（f=0.1HZ）二、交流耐压试验电压值与试验时间：

1、1.732U05min（现场实际试验电压值取决于设备具体情况）2、1U024h（U0指电缆设计时导体对金属屏蔽之间的电压）三、工频试验变压器的容量计算,3.4电力电缆交流耐压试验,四、工频交流耐压试验（f=4565HZ）1、试验接线图,2、试验装置,交流输出电压：

05kV变压器容量：

500VA,输出电压：

0250（430）KV输出容量：

5250kVA,四、变频交流串联谐振耐压试验（f=30300HZ）1、试验基本原理回路频率f=1/2时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。

Q为系统品质因数，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。

先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。

由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品C上产生较高的试验电压。

2、接线原理图,3、试验装置,1、额定输出电压：

0300kV2、输出频率：

30300Hz3、品质因数：

30904、工作电源：

220V/380,50Hz,试验装置由变频电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。

该装置适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚乙烯电力电缆试验，也适用于电力变压器、发电机、SF6开关、GIS等电气设备的交流耐压试验。

1、采用超低频的原因超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。

在对大中型发电机、电动机、电力电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。

理论上容量约为工频的五百分之一，且操作简单。

2、试验电压峰值：

max3o（其中o为电缆相电压的定额值）例如：

额定电压为10kV电缆，单相额定电压o101.735.774kV，所以试验电压峰值为：

max3o17.32kV3、试验时间：

按试验要求设定。

交接时：

3U060min预试时：

2.1U015min,五、超低频交流耐压试验（f=0.1HZ）,4、试验装置,第四部分电力电缆故障的探测,一、电力电缆故障诊断步骤第一步：

判明故障性质；

（开路故障、低阻故障、高阻故障、泄漏性故障、闪络性故障）第二步：

选择相应的方法进行粗测；

（如下表所示）第三步：

选用相应方法精确测定故障点；

（声测法、声磁同步法、音频感应法、跨步电压法）,4.1电力电缆故障诊断步骤与查找流程,4.2电力电缆故障粗测（测距）方法介绍,二、工作原理测试时向电缆注入一低压脉冲，该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点。

如短路点、故障点、中间接头等，脉冲产生反射，回送到测量点被仪器记录下来,如图所示。

一、适用范围低压脉冲法用于电缆的低阻、短路及断线故障；

还可用于测量电缆的长度、波速度；

也可用于区分电缆的中间头、T型接头和终端头。

4.2.1低压脉冲法,短路故障的反射脉冲与发射脉冲极性相反；

断线故障反射脉冲与发射脉冲极性相同。

因此通过识别反射脉冲的极性，可以判定故障的性质。

从仪器发射脉冲开始计时，到接收到故障点的反射脉冲共需时t；

脉冲行波传播速度为V，则故障点距离Lx为：

断线故障反射波形,低阻短路故障反射波形,l交联聚乙烯电缆：

波速170m/usl油浸纸电缆：

波速160m/usl聚乙烯全塑电缆：

波速201m/usl橡胶电缆：

波速220m/us,4.2.2高压闪络法-直流高压闪络法（直闪法）,一、适用范围故障点绝缘电阻极高的高阻闪络性故障，需要和直流高压发生器配合使用。

二、工作原理用直流高电压发生器（产生负的直流高压）将电缆故障点击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。

直闪法采用线性电流耦合器（L）采集电缆中的电流行波信号。

T1为调压器;

T2为高压试验变压器，容量在0.51.0千伏安之间，输出电压在3060千伏之间；

C为储能电容器,大于0.1微法，一般取12微法，一般选用脉冲电容器；

L为线性电流耦合器；

R为保护电阻,三、工作接线图,四、输出电流波形分析,t1与t23时分别出现两个负脉冲，第一个负脉冲是故障点放电脉冲到达测量点引起的，可简单地叫做故障点放电脉冲；

第二个负脉冲是故障点反射脉冲引起的，叫做故障点反射脉冲。

它们之间的距离对应电流脉冲从测量端运动到故障点又返回的时间差tt2t12，计算出故障距离为：

LxVt/2,测量点电流波形,线性电流耦合器的输出,4.2.3高压闪络法-冲击高压闪络法（冲闪法）,一、适用范围在故障点电阻不是极高时，因直流泄漏电流较大，电压几乎全降到了高压试验设备的内阻上去了，电缆上电压很小，故障点形不成闪络，需要和高压发生器配合使用，适用于泄漏性高阻故障。

二、工作原理用直流高电压发生器（产生负的直流高压）+放电球隙将电缆故障点击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。

冲闪法采用线性电流耦合器（L）采集电缆中的电流行波信号。

三、工作接线图,与直闪法接线基本相同，不同的是在储能电容C与电缆之间串入一球形间隙G。

通过调节调压升压器对电容C充电，当电容C上电压足够高时，球形间隙G击穿电容C对电缆放电，此时相当于把直流电源电压突然加到电缆上去。

（1）电缆故障点没击穿时，一般球间隙放电声嘶哑，不清脆，而且火花较弱。

而故障点击穿时，球间隙放电声清脆响亮，火花较大。

（2）电缆故障点未击穿时，电流表摆动较小，而故障点击穿时，微安电流表指针摆动范围较大。

四、输出电流波形分析,故障点不击穿时脉冲电流波形,直接击穿的脉冲电流波形,4.2.4高压闪络法-多次（二次）脉冲法,一、适用范围故障点绝缘电阻高的高阻故障、闪络性故障，需要直流高压冲击+多次脉冲信号耦合器配合使用。

二、工作原理当高压使故障点产生闪络，闪络瞬间故障点的电弧阻值极低，相当于短路。

在闪络瞬间，测距仪通过耦合单元触发出测量信号，此脉冲在故障点发生短路反射。

此时，测距仪记录下含有故障点的反射波形的“故障波形“。

电弧熄灭后，耦合单元产生的测量信号不会在高阻故障点产生反射，直到电缆的末端产生开路反射。

测距仪计录下无明显故障反射脉冲的末端开路反射波形的“良好波形”。

将有电弧时的“故障波形“与无电弧的“良好”波形进行比较，在故障点处将明显不同。

三、工作接线图,四、输出电流波形分析,一、适用范围

（1）用低压电阻电桥测电缆低阻击穿，主要是利用电阻的大小跟电缆的长度成正比，利用电桥原理测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小，并将它与无故障相做比较，进而确定故障点距离的原理进行的。

（2）用电容电桥测电缆开路、断线，当电缆呈断路性质时，由于直流电桥测量臂未能构成直流通路，所以采用电阻电桥法将无法测量出故障距离，只有采用电容电桥法，并用高压电桥法测泄漏性高阻击穿。

4.2.5电桥法,4.3电力电缆故障定点（精确定位）方法介绍,一、声测法1、基本原理当高压发生器对故障电缆进行直流高压冲击，使故障点击穿放电，放电产生的机械振动传到地面，振动信号被高灵敏度的传感器拾取，经放大后用耳机监听，便可以听到“啪、啪”的声音。

2、特点

（1）该方法简单容易掌握，但容易受到外界环境干扰。

（2）多用于测试高阻、闪络性故障和部分低阻故障。

（3）使用的设备与冲闪法相同。

二、声磁同步法1、基本原理由于电磁信号的传播速度是光速，从电缆传播到传感器的时间可以忽略不计；

而声音传播速度相比起来慢的多，为每秒几百米的量级；

因此，通过检测电磁、声音信号之间的时间差，可以判断故障点的远近。

当不断移动传感器，找到声磁时间差最小的点，就是故障点。

2、特点

（1）精度高，不易受干扰。

（3）声磁同步定点需要配合使用高压冲击信号发生器，并工作在周期放电状态。

1、相对铠接法,2、相间接法,3、断线故障接线,当发生相地故障、相间合并对地故障，或断线合并接地故障，总之只要存在相对地绝缘损坏。

当发生单纯相间故障（没有合并接地）时，使用相间接法，将高压发生器的高压输出和测试地连接两故障相，其中一故障相需进行安全接地。

对于单纯断线故障（没有发生合并接地）将高压发生器的高压输出线和测试地线分别接电缆的一完好相线和故障相线，在电缆的远端将两相短路。

三、音频信号感应法1、基本原理探测时，用1千赫的音频信号发生器向待测电缆通音频电流，发出电磁波；

然后，在地面上用探头沿被测电缆路径接收电磁场信号，并将之送入放大器进行放大；

而后，再将放大后的信号送入耳机或指示仪表，根据耳机中声响的强弱或指示仪表指示值的大小而定出故障点的位置。

2、特点

（1）精度不高，不易受干扰。

（2）对不能产生放电声音的金属性短路故障进行精确定位。

四、跨步电压法1、基本原理在电力电缆中加入特殊信号，当电力电缆对大地产生泄漏时，会在地面上故障点周围产生由强到弱的有向电场梯度。

沿电缆路径用测量设备可测得信号的幅度和方向。

在故障点前后，检流计指针所指的方向相反，进而找到电缆的故障点，达到精确定位的目的。

由于测量的是地面两点间的电场信号，通常称跨步电压。

2、特点

（1）直埋电缆的开放性故障和超高压电缆护套故障进行精确定位；

（2）定位精度高、定点速度快、性能可靠；

（3）接线简单、操作方便；

（4）施加于电缆的交流脉冲幅度小，对电缆没有直流极化损害；

（5）采用指针式检流计指示、直观易读；

（6）体积小、重量轻、方便携带；

第五部分电力电缆故障测试设备案例,一、电缆测试系统组成设备1：

DLX-520电缆测试高压发生器设备2：

DLC-Y1000远程服务电力电缆故障测试系统设备3：

DLD-230电缆故障定点仪,5.1淄博博鸿,DLX-520,DLC-Y1000,DLD-230,二、DLX-520电缆测试高压发生器,输出直流电压：

035kV连续可调内置电容容量：

2F最大充电电流：

30mA最大放电能量：

1000J周期：

可调，出厂设置4s输出电压极性：

负极性供电电源:

AC220V10%容量:

1kVA体积:

500305457mm使用环境温度：

-25-+50整机重量:

25Kg,产生直流闪络高压,三、DLC-Y1000远程服务电力电缆故障测试系统,平板电脑：

内置蓝牙模块、3G上网模块、数据管理模块、远程定位模块，内存32G（可根据客户要求相应匹配）。

测距功能测距模式：

低压脉冲、脉冲电流、多次脉冲。

采样频率：

200MHz。

分辨率：

低压脉冲模式1m；

脉冲电流模式4m。

低压脉冲模式发射电压：

30V。

测距范围：

100km。

盲区：

2m。

电源：

内置锂离子电池组，标称电压7.4V，容量3000mAH。

功耗：

400mA，可连续使用时间6小时；

充电器：

输入AC220V10%，50Hz；

标称输出8.4V，DC1A。

充电时间：

4小时。

显示方式：

320240点阵大屏幕液晶。

体积：

303mm270mm145mm。

质量：

3.5kg。

使用条件：

温度:

-25+50，湿度5-90RH，海4500m。

粗测,四、DLD-230电缆故障定点仪,DLD-230电