常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。在高压/特高压电力系统中,电力电缆所占比重正不断增加。
电力电缆
在电力系统中用以传输和分配电能的电缆。
- 英文名称
- power cable
- 所属学科
- 电气工程
电力电缆的使用已有百余年历史。1879年,美国发明家T.A.爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内,然后填充沥青混合物制成电缆。他将此电缆敷设于纽约,开创了地下输电。次年,英国人发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1889年,英国人S.Z.费兰梯在伦敦与德特福德之间敷设了10千伏油浸纸绝缘电缆。1908年,英国建成20千伏电缆网。电力电缆得到越来越广的应用。1911年,德国敷设成60千伏高压电缆,开始了高压电缆的发展。1913年,德国人研制成分相屏蔽电缆,改善了电缆内部电场分布,消除了绝缘表面的正切应力,成为电力电缆发展中的里程碑。1952年,瑞典在北部发电厂敷设了380千伏超高压电缆,实现了超高压电缆的应用。到20世纪80年代,已制成1100千伏、1200千伏的特高压交流电力电缆,适用于大容量、特高压交流输电线路。随着大功率换流器件的快速发展,高压直流输电电缆得到大力发展,直流输电具有功率调节快速灵活、不增加系统短路容量、损耗低和节省输电走廊等优点。2016年意大利研制成功了700千伏等级的聚丙烯层压纸电缆,并通过了相关试验验证,成为世界上电压等级最高的直流电缆。
电力电缆按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆。按电压等级可分为中、低压电力电缆(35千伏及以下)、高压电缆(110千伏以上)、超高压电缆(275~800千伏)以及特高压电缆(1000千伏及以上)。此外,还可按电流制分为交流电缆和直流电缆。
以油浸纸作绝缘的电力电缆。其应用历史最长。使用安全可靠,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。
绝缘层为挤压塑料的电力电缆。常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。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。因此广泛用作中低压电缆,并有取代黏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。聚氯乙烯电力电缆价格低,使用广泛,但介质损耗大,一般用于工作电压10千伏以下的系统。聚乙烯电力电缆电性优良,可用于较高电压系统,但工作温度低(仅为70℃左右),耐电晕性能差,若采用适当配方可使工作温度提高至80℃,并抑制树枝化击穿。已制成的聚乙烯电力电缆,其工作电压达285千伏。交联聚乙烯电力电缆是将挤压聚乙烯绝缘层经过交联工艺过程,使聚乙烯分子从线型分子变为网状结构分子。交联聚乙烯电缆工作温度可提高到90~130℃,工作电压已达400千伏,机械强度也相应提高。从2012年起中国在南澳、舟山和厦门三条柔性直流输电工程中应用了160千伏、200千伏和320千伏的交联聚乙烯(XLPE)直流电缆。800千伏以下等级交联聚乙烯电力电缆可取代油浸纸绝缘电力电缆。
绝缘层为橡胶加上各种配合剂,经过充分混炼后挤包在导电线心上,再经过加温硫化而成。橡皮绝缘电力电缆柔软,富有弹性,适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合,经常作为矿用电缆、船用电缆,以及采掘机械、X光机上用电缆。其结构特点是线心用多根较细单丝绞合,绞合节距较小。常用作绝缘的胶料有天然胶-丁苯胶混合物,乙丙胶、丁基胶等。
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