雲南低(dī)壓電工(gōng)操作(zuò)證：電力電纜的分類及結構

一、電力電纜的種類

随着電力電纜應用(yòng)範圍的不斷擴大(dà)和(hé)電網對(duì)電力電纜提出的新要求，制造電力電纜的新材料、新工(gōng)藝不斷出現(xiàn)，電纜的電壓等級逐漸增高(gāo)，功能(néng)不斷增強和(hé)細分，電力電纜的品種越來(lái)越多。電力電纜可以有多種分類方法，如按電壓等級分類、按導體标稱截面積分類、按導體芯數分類、按絕緣材料分類、按功能(néng)特點和(hé)使用(yòng)場所分類等。

1.按電壓等級分類

電力電纜都是按照一定的電壓等級生産制造的，不同電壓等級的電纜應用(yòng)于不同電壓等級的電網，同一電壓等級的電纜可以采用(yòng)相同的絕緣厚度，也(yě)可以根據導體截面積不同、絕緣材料不同及接地方式運行情況不同，采用(yòng)不同的絕緣厚度。我國電纜産品的電壓等級包括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、290/500 kV共19種。

從(cóng)施工(gōng)技術要求、電纜中間接頭、電纜終端結構特征及運行維護等方面考慮，同時(shí)爲了(le)交流的方便，也(yě)可以依據電壓範圍粗略進行分類∶

（1）低(dī)壓電力電纜（1kV）。

（2）中壓電力電纜（6~35kV）。

（3）高(gāo)壓電力電纜（110kV）。

（4）超高(gāo)壓電力電纜（220~500kV）。

2.按導體标稱截面積分類

電力電纜的導體是按一定等級的标稱截面積生産制造的，這(zhè)樣做是爲了(le)形成一定的規範，既便于制造，也(yě)便于施工(gōng)。

我國電力電纜标稱截面積系列分爲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種。高(gāo)壓和(hé)超高(gāo)壓電力電纜标稱截面積系列分爲240、300、400、500、630、800、1000、1200、1600、2000、2500mm2，共11種。

在選擇電纜導體的截面積時(shí)，雲南低(dī)壓電工(gōng)操作(zuò)證小(xiǎo)編建議(yì)能(néng)采用(yòng)一個大(dà)的截面積電纜時(shí)，就不要采用(yòng)兩個或兩個以上(shàng)的小(xiǎo)截面積電纜來(lái)代替。

3.按導體芯數分類

電力電纜導體芯數有單芯、二芯、三芯、四芯和(hé)五芯共5種。單芯電纜通常用(yòng)于傳送直流電、單相交流電和(hé)三相交流電，一般中、低(dī)壓大(dà)截面的電力電纜和(hé)高(gāo)壓、超高(gāo)壓電纜多爲單芯。二芯電纜多用(yòng)于傳送直流電或單相交流電。三芯電纜主要用(yòng)于三相交流電網中，在35kV及以下(xià)各種中小(xiǎo)截面積的電纜線路中得到(dào)最廣泛的應用(yòng)。四芯和(hé)五芯電纜多用(yòng)于低(dī)壓配電線路，随着TN-S保護系統推廣和(hé)普及，五芯低(dī)壓電纜的應用(yòng)比四芯低(dī)壓電纜的應用(yòng)會(huì)更多一些(xiē)。一般情況下(xià)，隻有1kV電壓等級的電纜才有二芯、四芯和(hé)五芯。

4.按絕緣材料分類

（1）擠包絕緣電力電纜。擠包絕緣電力電纜包括聚氯乙烯絕緣電力電纜、交聯聚乙烯絕緣電力電纜、聚乙烯絕緣電力電纜、橡膠絕緣電力電纜。擠包絕緣電力電纜制造簡單，重量輕，終端和(hé)中間接頭制作(zuò)方便，施工(gōng)和(hé)運行時(shí)允許彎曲半徑小(xiǎo)，敷設安全，維護量小(xiǎo)，并具有耐化學腐蝕和(hé)一定的耐水(shuǐ)性能(néng)，适用(yòng)于高(gāo)落差和(hé)垂直敷設。聚氯乙烯絕緣電纜、聚乙烯絕緣電纜一般多用(yòng)于10kV及以下(xià)的電纜線路中;交聯聚乙烯絕緣電纜多用(yòng)于6kV及以上(shàng)乃至110~500kV的電纜線路中;橡膠電力電纜，由于其柔性特别好(hǎo)，适用(yòng)于35kV及以下(xià)的線路中，特别适用(yòng)于發電廠(chǎng)、變電站(zhàn)、工(gōng)廠(chǎng)企業内部的連接線，礦山、船(chuán)舶等場所以及其他(tā)經常移動的電器設備。

（2）油浸紙(zhǐ)絕緣電力電纜。油浸紙(zhǐ)絕緣電力電纜是曆史上(shàng)應用(yòng)最廣泛的一種電纜。油浸紙(zhǐ)絕緣電力電纜的絕緣是一種複合絕緣，它是以紙(zhǐ)爲主要絕緣體，用(yòng)絕緣浸漬劑充分浸漬制成的。

5.按功能(néng)特點和(hé)使用(yòng)場所分類

（1）阻燃電力電纜。普通電纜的絕緣材料有一個共同的缺點，就是具有可燃性。當線路中或接頭處發生故障時(shí)，電纜可能(néng)因局部過熱而燃燒，并導緻擴大(dà)事(shì)故。阻燃電纜是在電纜絕緣或護層中添加阻燃劑，即使在明(míng)火燒烤下(xià)，電纜也(yě)不會(huì)燃燒。阻燃電力電纜的結構與相應的普通聚氯乙烯絕緣電力電纜和(hé)交聯聚乙烯絕緣電力電纜的結構基本上(shàng)相同，而用(yòng)料有所不同。對(duì)于交聯聚乙烯絕緣電力電纜，其填充物（或填充繩）、繞包層内襯層及外(wài)護套等，均在原用(yòng)材料中加入阻燃劑，以阻止延燃;有的電纜爲了(le)降低(dī)電纜火災的毒性，電纜的外(wài)護套不用(yòng)阻燃型聚氯乙烯，而用(yòng)阻燃型聚烯烴材料。對(duì)于聚氯乙烯絕緣電力電纜，有的采用(yòng)加阻燃劑的方法，有的則采用(yòng)低(dī)煙(yān)、低(dī)鹵的聚氯乙烯料作(zuò)絕緣，而繞包層和(hé)内襯層均用(yòng)無鹵阻燃料，外(wài)護套用(yòng)阻燃型聚烯烴材料等。至于采用(yòng)哪一種型式的阻燃電力電纜，要根據使用(yòng)者的具體情況進行選擇。

（2）耐火電力電纜。耐火電力電纜是在導體外(wài)增加有耐火層，多芯電纜相間用(yòng)耐火材料填充。其特點是可在發生火災以後的火焰燃燒條件下(xià)，保持一定時(shí)間的供電，爲消防救火和(hé)人員撤離提供電能(néng)和(hé)控制信号，從(cóng)而大(dà)大(dà)減少火災損失。耐火電力電纜主要用(yòng)于1kV電纜線路中，适用(yòng)于對(duì)防火有特殊要求的場合。

二、電力電纜的基本結構

不論是何種種類的電力電纜，其最基本的組成有三部分，即導體、絕緣層和(hé)護層。對(duì)于中壓及以上(shàng)電壓等級的電力電纜，導體在輸送電能(néng)時(shí)，具有高(gāo)電位。爲了(le)改善電場的分布情況，減小(xiǎo)導體表面和(hé)絕緣層外(wài)表面處的電場畸變，避免尖端放(fàng)電，電纜還要有内外(wài)屏蔽層。總的來(lái)說，電力電纜的基本結構必須有導體（也(yě)可稱線芯）、絕緣層、屏蔽層和(hé)護層四部分組成，這(zhè)四部分在組成和(hé)結構上(shàng)的差異，就形成了(le)不同類型、不同用(yòng)途的電力電纜，多芯電纜絕緣線芯之間，還需要添加填芯和(hé)填料，以利于将電纜絞制成圓形，便于生産制造和(hé)施工(gōng)敷設。以下(xià)是這(zhè)四個組成部分的作(zuò)用(yòng)和(hé)要求。

1.線芯

（1）作(zuò)用(yòng)。線芯的作(zuò)用(yòng)是導電，用(yòng)來(lái)輸送電能(néng)，是電纜的一個主要部分。

（2）材料要求。電纜線芯的材料應是導電性能(néng)好(hǎo)、機械性能(néng)高(gāo)、資源十分豐富的材料，适宜于生成制造和(hé)大(dà)量應用(yòng)。

（3）規格與結構。

①截面。爲了(le)便于設計(jì)制造和(hé)安裝施工(gōng)，電纜的截面必須采用(yòng)規範化的方式進行定型生産，即電纜的截面由小(xiǎo)到(dào)大(dà)按标稱截面規格進行生産。

②芯數。指電纜具有多少根線芯，一般有單芯、二芯、三芯、四芯、五芯電纜5種形式。

③形狀。有圓形、橢圓形、中空(kōng)圓形和(hé)扇形線芯四種。

④結構。若用(yòng)單根實心的金(jīn)屬材料制成電纜的線芯，線芯的柔軟性就會(huì)很(hěn)差而不能(néng)随意彎曲，截面越大(dà)彎曲越困難，這(zhè)樣必然給生産制造和(hé)電纜敷設施工(gōng)帶來(lái)無法克服的困難。經研究和(hé)實踐證明(míng)，采用(yòng)多股導線單絲絞合線作(zuò)爲線芯是最好(hǎo)的結構，這(zhè)樣的結構既能(néng)使電纜的柔軟性大(dà)大(dà)增加，又可使彎曲時(shí)的曲度不集中在一處，而分布在每根單絲上(shàng)，每根單絲的直徑越小(xiǎo)，彎曲時(shí)産生的彎曲應力也(yě)就越小(xiǎo)，因而在允許彎曲半徑内彎曲不會(huì)發生塑性變形，從(cóng)而電纜的絕緣層也(yě)不緻損壞。同時(shí)彎曲時(shí)每根單絲間能(néng)夠滑移，各層方向相反絞合（相鄰層一層右向絞合，一層左向絞合），使得整個導體内外(wài)受到(dào)的拉力和(hé)壓力分解，這(zhè)就是采用(yòng)多股導線絞合形式的線芯的原因。

2.絕緣層

（1）作(zuò)用(yòng)。它能(néng)将線芯與大(dà)地以及不同相的線芯間在電氣上(shàng)彼此隔離，從(cóng)而保證在輸送電能(néng)時(shí)不發生相對(duì)地或相間擊穿短路，因此絕緣層也(yě)是電纜結構中不可缺少的組成部分。

（2）材料要求。

①耐壓強度高(gāo)。由于電纜導電部分的相間距離及其對(duì)地距離都較小(xiǎo)，所以絕緣層承受着很(hěn)高(gāo)的電場強度，一般在1~5kV/mm 之間，110kV的電纜中達8~10kV/mm，500kV的電纜中高(gāo)達 14~16.5kV/mm，電壓等級越高(gāo)的電纜，對(duì)絕緣材料的耐壓強度的要求越高(gāo)。

②介質損耗角正切值低(dī)。運行于交流電場中的絕緣介質，由于極性分子的存在，絕緣層中将會(huì)有洩漏電流通過，使絕緣層（介質）發熱，這(zhè)部分損耗稱爲介質損耗。電纜電壓等級越高(gāo)，介質損耗越大(dà)，這(zhè)部分損耗高(gāo)，發熱就大(dà)，絕緣就會(huì)加速老(lǎo)化，因此要求絕緣材 料的介質損耗角正切值低(dī)。

③耐電暈性能(néng)好(hǎo)。絕緣層中的氣泡或内外(wài)表面的凸起在很(hěn)高(gāo)電場下(xià)易被電離而産生放(fàng)電現(xiàn)象，放(fàng)電時(shí)産生的臭氧對(duì)絕緣層具有破壞作(zuò)用(yòng)，各種材料的耐電暈性能(néng)是不同的，因此要求選用(yòng)耐電暈性能(néng)好(hǎo)的材料。

④化學性能(néng)穩定。化學性能(néng)不穩定的材料，在外(wài)來(lái)因素的作(zuò)用(yòng)下(xià)，其性能(néng)易改變，它的絕緣水(shuǐ)平就會(huì)随之發生變化，通常這(zhè)種變化是使絕緣性能(néng)變差，這(zhè)對(duì)電纜的使用(yòng)壽命有直接的影響，因此要選用(yòng)化學性能(néng)穩定的材料。

⑤耐低(dī)溫。一般情況下(xià)，非金(jīn)屬材料的強度高(gāo)，其脆化點高(gāo)，電纜線路的施工(gōng)（特别在北方地區(qū)）經常需在氣溫很(hěn)低(dī)的情況下(xià)進行安裝，一旦變脆很(hěn)易損壞，就無法安裝，所以要求有耐低(dī)溫的性能(néng)。在北方冬天平均氣溫在0℃以下(xià)敷設高(gāo)壓電纜需預先加熱後再施工(gōng)。

⑥耐熱性能(néng)好(hǎo)。電纜的最高(gāo)允許運行溫度取決于絕緣材料的耐熱性能(néng)，即在絕緣材料的物理(lǐ)性能(néng)和(hé)化學性能(néng)不發生變化時(shí)的最高(gāo)允許溫度越高(gāo)越好(hǎo)，這(zhè)樣電纜線路允許通過的載流量越大(dà)，因此絕緣材料的耐熱性能(néng)越高(gāo)越好(hǎo)。

⑦機械加工(gōng)性能(néng)好(hǎo)。絕緣材料必須具有一定的柔性和(hé)機械強度，這(zhè)樣才有利于生産制造和(hé)施工(gōng)安裝，因此這(zhè)是絕緣材料應具備的性能(néng)。

⑧使用(yòng)壽命長。絕緣材料經過一定長的時(shí)期，均會(huì)發生老(lǎo)化現(xiàn)象，性能(néng)下(xià)降甚至無法運行。由于電纜線路的成本、施工(gōng)費用(yòng)高(gāo)，敷設難度大(dà)，因此對(duì)電纜使用(yòng)壽命的要求更高(gāo)，要求經久耐用(yòng)。目前電纜的使用(yòng)壽命一般不少于30年。

3.屏蔽層

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（1）作(zuò)用(yòng)。6kV及以上(shàng)的電纜一般都有導體屏蔽層和(hé)絕緣屏蔽層，也(yě)稱爲内屏蔽層和(hé)外(wài)屏蔽層。導體屏蔽層的作(zuò)用(yòng)是消除導體表面的不光滑（多股導線絞合會(huì)産生的尖端）所引起導體表面電場強度的增加，使絕緣層和(hé)電纜導體有較好(hǎo)的接觸。同樣，爲了(le)使絕緣層和(hé)金(jīn)屬護套有較好(hǎo)接觸，一般在絕緣層外(wài)表面均包有外(wài)屏蔽層。

（2）材料要求。油紙(zhǐ)電纜的導體屏蔽材料一般用(yòng)金(jīn)屬化紙(zhǐ)帶或半導電紙(zhǐ)帶。絕緣屏蔽層一般采用(yòng)半導電紙(zhǐ)帶。塑料、橡皮絕緣電纜的導體或絕緣屏蔽材料分别爲半導電塑料和(hé)半導電橡皮。對(duì)于無金(jīn)屬護套的塑料、橡膠電纜，在絕緣屏蔽外(wài)還包有屏蔽銅帶或銅絲。

（3）結構、種類。所謂金(jīn)屬化紙(zhǐ)，就是在厚度爲0.12mm 的電纜紙(zhǐ)的一面，貼有厚度爲0.014mm 的鋁箔。所謂半導電紙(zhǐ)，即在一般電纜紙(zhǐ)漿中，摻入膠體碳粒所制成的紙(zhǐ)，它的電阻率爲1×10'~1×10°Ω·m。而半導電塑料、半導電橡皮，則要求電阻率在1×10°Ω·m 以下(xià)，實際數據遠小(xiǎo)于這(zhè)一數字。

4.護層

（1）作(zuò)用(yòng)。護層的作(zuò)用(yòng)是密封保護電纜免受外(wài)界雜(zá)質和(hé)水(shuǐ)分的侵入，以及防止外(wài)力直接損壞電纜絕緣層，有些(xiē)電纜的外(wài)護套還具有阻燃的作(zuò)用(yòng)，因此它的制造質量對(duì)電纜的使用(yòng)壽命有很(hěn)大(dà)的影響。

（2）材料要求。護層材料的密封性和(hé)防腐性必須良好(hǎo)，并且有足夠機械強度，适當考慮空(kōng)氣中敷設電纜外(wài)護套材料的阻燃性能(néng)。

（3）結構、種類。一般電纜的護層是由内護套、内襯層、铠裝層和(hé)外(wài)被層（或外(wài)護套）等幾個部分有選擇的組合而成，充油電纜的護層必須有加強層。爲适應不同環境場合的需要，護層在制造時(shí)，可以采用(yòng)這(zhè)幾個部分不同組合的結構，因此在實際使用(yòng)中，應注意按不同的用(yòng)途選擇不同結構的護層。