电缆设计概述.docx

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电缆设计概述

电缆部分讲义

烟台电力设计院

目录

一、电缆线路的应用范围

二、电缆及附件的选型要求

三、电缆的敷设

四、防火、防水要求

五、电缆的交接试验

第一章电缆线路的应用范围

一、电缆线路在电网中的作用

随着经济的发展及城市规模的扩大，采用高、中压深入市区的方式已日益普及。

同时城市规划建设对景观要求也越来越高，电力设施逐步向绝缘化、小型化、地下型的方向发展。

而架空线路因受线路走廊等限制，其回路数与供电能力都有一定的限度，各种电压等级的电缆线路也越来越多地应用到城市电网中。

电缆线路与架空线路的比较：

优点：

节省线路走廊（可沿墙或埋地敷设，不占地面空间）

不影响景观

输送容量大（可大截面、多回路集中敷设）

　安全可靠性高（不受、少受外界环境影响，避免风、雷击、鸟害故障）

运行简单方便，维护工作量小，运行费用低

　人身比较安全（因有绝缘层，不会接触导电体）

　电缆线路电容较大，有利于提高系统功率因数

不足：

电缆结构及生产工艺均较复杂

工程造价高

二、电缆线路的应用范围

对于高、中压线路：

1、繁华地区、重要地段、主要道路、高层建筑区等以及城市规划和市容环境有特殊要求的地区。

2、技术上难以解决的严重腐蚀地段

3、供电可靠性要求较高或重要负荷用户

4、重要风景旅游区的地段

5、沿海地区易受热带风暴侵袭的主要城市的重要供电区域

6、电网结构或运行安全的需求

对于低压线路：

1、负荷密度高的市中心区

2、建筑面积较大的新建居民住宅小区及高层建筑小区

3、依据规划不宜通过架空线路的街道及地区

4、经技术经济综合比较采用电缆线路比较合适的其它情况

三、相关电气设备

环网柜：

在10kV配电网络中，用于线路分段、线路分支的可扩展的箱体开关设备，一般由隔离开关、断路器及计量（控制、保护设备）盘组成。

分支箱：

在10kV配电网络中，用于线路分支的可扩展的箱体分流设备，一般由母线排、电缆头、（开关）组成。

箱变：

带接低压负荷的箱式变压器，一般由变压器、进出线开关、计量设备组成

第二章电缆及附件的选型要求

一、电缆的构造

通流导体经实体绝缘后再经过密封、铠装等处理其外皮可直接接地的导线称为电缆。

电缆按内外构造一般分为导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、金属护套、外护套几个部分。

二、电缆芯线材质及芯数

铜芯：

耐火电缆

振动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷环境

紧靠高温设备配置

安全性要求高的重要公共设施中

水下敷设电缆

铝芯：

除上述情况外应采用铝芯

控制电缆应采用铜芯

同截面铜芯、铝芯载流量比为1.29

　　铜芯电缆造价约为铝芯电缆的两倍。

　　电缆芯数有单芯、两芯、三芯、四芯、五芯几种。

三、电缆的绝缘类型及绝缘水平

交联聚乙烯：

聚乙烯分子经交联后，不仅具有普通聚乙烯相同的电气特性，较之具有更好的高温特性和机械特性，以及优异的高温强度。

最大运行条件温度为90℃，短路时的最大条件温度为250℃。

交联电缆加工方便，重量轻。

聚氯乙烯：

最大运行条件温度为70℃，短路时的最大条件温度为160℃。

一般用于6kV以下回路。

油浸纸：

最大运行条件温度为65℃，短路时的最大条件温度为250℃。

一般用于6kV以下回路。

敷设落差受限制。

绝缘水平（kV）：

U0/U（缆芯与绝缘屏蔽层间额定电压/线间电压有：

0.6/11.8/33.6/66/108.7/108.7/1521/3526/35　64/110127/220

四、电缆外护层

电缆外护层的作用：

防水、防火、防止机械损伤。

要求：

在潮湿、含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆金属套、加强层、铠装上应有挤塑外套。

直埋敷设电缆（承受较大压力或有机械损伤危险时，应有加强层或钢带铠装。

五、电缆型号标记

1234567—8—9×10

1用途电力电缆不表示K控制P信号

2绝缘Z纸绝缘YJ交联聚乙烯V聚氯乙烯Y聚乙烯X橡皮

3缆芯铜芯不表示L铝芯

4内护层Q铅包V聚氯乙烯Y聚乙烯

5特征D不滴流P屏蔽

6铠装层五种0－4表示无、无、双钢带、细园钢丝、粗园钢丝

7外披层五种0－4表示无、纤维麻披、聚氯乙烯、聚乙烯

8电压以数字表示kV为单位

9缆芯芯数以数字表示

10缆芯（单芯）截面积以数字表示mm2为单位

例如：

YJLV22―8.7/10―3×240表示：

交联、铝芯、聚氯乙烯护套、钢带铠装、三芯、240mm2的10kV电缆

五、电缆附件构造类型选择要求

电缆是通过终端头与其它输变电设备（如架空线、开关柜等）相连接，对于较长的电缆线路，要通过接头将各段电缆连接起来，常规电缆附件分为终端头及中间接头。

终端头及中间接头均在电缆的端部制作，而电缆端部的电场分布较电缆绝缘层内的分布要复杂得多，相对需增加绝缘厚度，提高电气强度。

常用接头结构型式：

绕包式：

以自粘性橡胶带为增绕绝缘。

热缩式：

以热缩管材现场套装，经加热收缩。

冷缩式：

用弹性体材料扩张，施工时抽取支撑物收缩成型。

预制式：

分整体预制及组合预制两种，工厂预制，现场装配。

据相关统计：

电缆故障中附件故障率约占40%。

其中安装工艺技术是影响质量的重要一环。

预制式附件使用成效较好，但投资较贵，要求重要回路采用冷缩式附件。

低压电缆头采用热缩。

10kV、35kV电缆头采用冷缩。

110kV电缆终端一般采用非绕包、干式结构，主要考虑：

绕包结构应力锥为电容锥而非几何锥，性能相对不稳定、工艺质量要求高。

干式结构安装方便，可塔上安装。

变电站间隔处电缆终端建议采用刚性固定式，许可拉力2kN。

110kV电缆中间接头采用预制式。

六、电缆系统接线图

电缆系统接线图（主要指单芯电缆）是电缆分段、电缆金属护套或屏蔽层接地方式配置的原理图。

第三章电缆敷设

一、路径选择的要求

电缆路径选择应与城市其它地下管线统一安排，通道的宽度、深度应考虑远期发展的要求。

路径选择应考虑安全、可行、维护方便及节省投资。

（1）避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等危害

（2）满足安全要求条件下使电缆较短

（3）便于敷设、维护

（4）避开将要挖掘施工的地方

二、常用的电缆敷设方式

直埋敷设：

把电缆放入开挖好的壕沟内，沿线在电缆上下铺设一定厚度的砂土或细土后盖上预制钢筋混凝土保护板，最后回填土，夯实与地面取平的敷设方式。

直埋敷设适用于市区人行道、公园绿地及公共建筑间的边缘地带。

排管：

按规划电缆根数开挖壕沟一次建成多孔管道的地下构筑物。

排管敷设适用于电缆条数较多，走廊紧张、管线较多的地段。

电缆沟：

封闭式不通行、盖板可开启的电缆构筑物，盖板与地坪相齐或稍有上下。

电缆沟敷设适用于电缆条数较多的地段。

电缆隧道：

容纳电缆数量较多、有供安装和巡视的通道、全封闭的电缆构筑物

隧道敷设适用于变电所出线及重要街道电缆条数多或多种电压等级平行的地段。

三、电缆直埋敷设的要求

（1）同一通道电缆数目少于6根

（2）由电缆外皮至地坪的埋深，不得小于700mm；穿越农田段的埋深，不应小于1000mm

（3）沿直埋电缆的上、下侧，应铺以100mm厚的软土或砂层，并盖以混凝土保护板，板宽超出电缆两侧各50mm

（4）电力电缆间或与控制电缆间平行敷设的净距，宜大于100mm；控制电缆间平行敷设，可不留空隙

（5）电缆与热力管道并行敷设的净距宜大于2000mm，交叉处的净距宜大于500mm

（6）电缆与工业水管、沟并行或交叉处的净距，宜大于500mm

四、电缆敷设电缆沟、隧道的要求

（1）隧道、工井的净高，不宜小于1900mm；与其它沟道交叉的局部段净高，不得小于1400mm

（2）电缆沟中通道的净宽随沟深而定，最小为300mm；隧道为1000mm（900mm）

（3）电缆沟的型式：

屋内电缆沟沟盖板与地板平，当容易积灰积水时，用水泥砂浆封死；站区电缆沟沟盖板高出地面并兼作操作走道；市区电缆沟沟盖板一般低于地面300mm

（4）隧道、电缆沟内电缆支架间垂直距离随电缆电压等级及芯数而定

（5）电缆隧道每隔不大于75m距离设安全孔（人孔），安全孔直径不得小于700mm

（6）隧道敷设110kV电缆要求蛇形敷设

五、电缆排管敷设的要求

电缆排管一般分为有外包封和无外包封两种。

排管材质一般分为：

镀锌钢管、无碱夹砂玻璃钢管、维纶水泥管、CPVC管、涂塑钢管、碳素管等几种。

推荐采用无碱夹砂玻璃钢管、低摩高强维纶水泥管。

无碱夹砂玻璃钢管重量轻、寿命高、机械强度高、内壁光滑、抗弯曲性强、散热性好、阻燃、耐腐蚀、无涡流效应，缺点是价格相对较高。

低摩高强维纶水泥管重量较重、寿命高、承压强度较高单抗冲击能力较差、内壁光滑、散热性好、阻燃、耐腐蚀、无涡流效应，价格较低。

CPVC管机械性能较好，但散热能力差，电缆载流量衰耗大，价格居中。

在管型选择时应考虑维卡老化温度值须大于93度，承压强度试验应在通流（热环境）状态下进行。

涂塑钢管的厚度应在5mm以上，它具有机械强度高、内壁光滑、抗弯曲性强、散热性好的特点，，缺点是价格相对较高、有涡流效应，损耗大，外护套易破坏，因屏蔽作用故障不易检测。

　　排管结构要求：

（1）保护管应具有足够机械强度、内壁光滑和耐久特性，用于空气中还应具有难燃性。

过路保护管承重强度不小于6.35T/m2

（2）钢铁制的保护管，不得供作交流系统中单芯电力电缆单根回路用

（3）每管宜只穿1根电缆，管内径与电缆外径之比不得小于1.5倍

（4）地中埋管，距地面深度不宜小于0.5m

（5）并列管之间宜有不小于20mm的空隙

（6）管孔数宜按发展预留适当备用

（7）电缆排管每隔不大于75m距离设安全孔（人孔），安全孔直径不得小于700mm

六、各种电缆敷设方式的评价

直埋电缆方式，一般较易实施，具有投资省的显著特点，但运行中遭受外力破坏的事故比例较高，尤其在城镇地区建设挖掘频繁地段突出。

穿管敷设，一般比沟道投资较省，且在避免电缆线路相互影响、提高安全性方面有明显优点。

但散热条件不及沟道，其电缆载流能力相对稍差。

由于管路路径适应性较好，施工工期短，作业面小，在城镇地下线路应用有较大发展。

电缆沟敷设较为普遍，大量实践表明，运行年久后，出现沟盖板断裂破损不全、地面水溢入沟内等情况，故宜有所限制。

如电缆沟沟盖板低于地面以下，电缆再次施工时，道路需反复开挖。

电缆隧道能容纳大量电缆，具有敷设、检修和更换电缆方便等优点。

缺点是投资大、耗材多、易积水。

第四章防火、防水要求

一、电缆火灾的主要原因

电缆接头及终端盒故障自燃

电缆绝缘老化、受潮、过热引起短路自燃

二、防火对策

（1）离开热源和火源。

离开蒸汽、油管道、可燃气体或可燃液体管沟

（2）隔离易燃易爆物。

在易受外部着火影响的区段，用防火槽盒保护电缆

（3）分隔不同机组及系统

（4）封堵电缆孔洞

（5）设置防火墙。

长距离缆道每隔50m至80m

（6）防止电缆故障自燃。

保证电缆头制作工艺，接头处涂刷防火涂料、缠绕防火包带。

高温处选用耐热电缆，重要回路采用阻燃电缆

三、防水要求

（1）电缆沟、隧道和排管，应有良好的排水性。

排管纵向排水坡度不宜小于0.2％，电缆沟、隧道纵向排水坡度不宜小于0.5％

（2）隧道内应有泄水边沟

（3）沿排水方向适当距离，应设置集水井（坑）并实现有效排水

（4）电缆沟道及工井的底部低于地下水位，应采取有效的防水措施

第五章电缆的交接试验试验

为了检查电缆线路在安装工程中是否存有不能投入系统运行的施工质量，并满足调度及运行的需要，电缆线路在竣工后宜作如下试验：

（1）、核相试验：

检核电缆内每根线芯与线路两侧相位是否一致

（2）、绝缘电阻试验：

一般用摇表测量相－相、相－地的阻值

（3）、绝缘耐压试验：

试验电压的倍数是模拟运行中需经受的过电压倍数

（4）、护层耐压试验：

测量金属护套对地绝缘

（5）、参数试验：

导体直流电阻、金属护套直流电阻、电缆静电电容、正序阻抗、零序阻抗