电缆基础知识介绍

由于地区限制、安全或环境保护要求等，特别在城市、发电厂与变电站进出线走廊拥挤地区、跨大江河湖泊或海峡地区，不能采用架空线路时，需要采用电力电缆输电。在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。

一、概 述

1、定义 电力电缆——电力电缆是在电力系统中传输或分配大功率电能用的电缆。

2、电力电缆输电线路的优缺点 1）埋设在地下管道或沟道中，不需要大走 廊，占地少。 2）不受气候和环境影响，输电性能稳定。 1）埋设在地下管道或沟道中，不需要大走 廊，占地少。 2）不受气候和环境影响，输电性能稳定。 3）维护工作量小，安全性高。

4）可用于架空线难以通过的路段，如跨 越海峡输电。 5）输送容量受到限制。 6）造价高，电压越高与架空线的差价越大。 7）发生故障时，故障排查时间长。

3、电力电缆的型号说明 1）用汉语拼音第一个字母的大写表示绝缘种类、导体材料、内护层材料和结构特点。 如用Z代表纸（zhi）； L代表铝（lv）； Q代表铅（qian）； F代表分相（fen）； ZR代表阻燃（zuran）； NH代表耐火（naihuo ）。

2）用数字表示外护层构成，有二位数字。无数字代表无铠装层，无外被层。第一位数字表示铠装，第二位数字表示外被，如粗钢丝铠装纤维外被表示为41。 3）电缆型号按电缆结构的排列一般依次序为：绝缘材料；导体材料；内护层；外护层。 4）电缆产品用型号、额定电压和规格表示。其方法是在型号后再加上说明额定电压、芯数和标称截面积的阿拉伯数字。如VV42－10 3×50表示铜芯、聚氯乙稀绝缘、粗钢线铠装、聚氯乙稀护套、额定电压10kV、3芯、标称截面积50mm2的电力电缆。

5）电力电缆型号各部分的代号及其含义 a、绝缘种类：V代表聚氯乙稀；X代表橡胶；Y代表聚乙烯；YJ代表交联聚乙烯；Z代表纸。 b、导体材料：L代表铝；T（省略）代表铜。 c、内护层：V代表聚氯乙稀护套；Y聚乙烯护套；L铝护套；Q铅护套；H橡胶护套；F氯丁橡胶护套。 d、特征：D不滴流；F分相；CY充油；P贫油干绝缘；P屏蔽；Z直流。

e、控制层：0无；2双钢带；3细钢 丝；4粗钢丝。 f、外被层：0无；1纤维外被；2聚氯乙稀护套；3聚乙烯护套。 g、阻燃电缆在代号前加ZR；耐火电缆在代号前加NH。

充油电缆型号及产品表示方法 充油电缆型号由产品系列代号和电缆结构各部分代号组成。自容式充油电缆产品系列代号CY。外护套结构从里到外用加强层、铠装层、外被层的代号组合表示。绝缘种类、导体材料、内护层代号及各代号的排列次序以及产品的表示方法与35kV及以下电力电缆相同。如CYZQ102 220/1×4表示铜芯、纸绝缘、铅护套、铜带径向加强、无铠装、聚氯乙稀护套、额定电压220kV、单芯、标称截面积400mm2的自容式充油电缆。

充油电缆外护层代号含义 1.加强层：1代表铜带径向加强；2代表不锈 钢带径向加强；3钢带径向加强；4不锈钢带径向、窄不锈钢带纵向加强。 2.铠装层：0无铠装；2钢带铠装；4粗钢丝铠装。 3.外被层：1纤维层；2聚氯乙稀护套；3聚乙烯护套。

二、高压电缆施工工序

1、高压电缆的敷设 1）直埋式：指高压电缆直接敷设于地下，要求埋深不得低于0.7米，穿越农田时不得小于1米，在容易受重压的场所应在1.2米以下，并在电缆上下均匀铺设100mm厚的细砂或软土，并覆盖混凝土板等保护层，覆盖超出电缆两侧各50mm；在寒冷地区，则应埋设在冻土层以下。

2）管道式：指将高压电缆敷设于预制的管路（如混凝土管）中，要求每隔一定距离配有人孔，用于引入和连接电缆，如电缆为单芯电缆，为减少电力损失和防止输送容量的下降，引起电缆过热，管材应采用非磁性或不导电的。

3）隧道式：指电缆敷设于专门的电缆隧道内桥架或支架上，电缆隧道内可敷设大量电缆，散热性好，便于维护检修，但工程量较大，一般只在城市内使用。

2、交联聚乙烯绝缘电力电缆结构 6kV~35kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆 电缆结构图

3、电力电缆终端头或中间接头制作 1）对电缆终端头和中间接头的一般要求 与电缆本体相比，电缆终端和中间接头是薄弱环节，大部分电缆线路故障发生在这里，也就是说电缆终端和中间接头质量的好坏直接影响到电缆线路的安全运行。

为此，电缆终端和中间接头应满足下列要求 (1)　导体连接良好。对于终端，电缆导线电芯线与出线杆、出线鼻子之间要连接良好；对于中间接头，电缆芯线要与连接管之间连接良好。要求接触点的电阻要小且稳定，与同长度同截面导线相比，对新装的电缆终端头和中间接头，其值要不大于1；对已运行的电缆终端头和中端接头，其比值应不大于1.2。

(2)　绝缘可靠。要有能满足电缆线路在各种状态下长期安全运行的绝缘结构，所用绝缘材料不应在运行条件下加速老化而导致降低绝缘的电气强度。 (3)　密封良好。结构上要能有效地防止外界水分和有害物质侵入到绝缘中去，并能防止绝缘内部的绝缘剂向外流失，避免"呼吸"现象发生，保持气密性。

(4)　有足够的机械强度。能适应各种运行条件，能承受电缆线路上产生的机械应力。 (5)　能够经受电气设备交接试验标准规定的直流（或交流）耐压试验。 (6)　焊好电缆终端头的接地线。，防止电缆线路流过较大故障电流时，在金属护套中产生的感应电压可能击穿电缆内衬层，引起电弧，甚至将电缆金属护套烧穿。

2）10kV及以下电缆终端头和中间接头的制作 由于交联聚乙烯电缆没有油，因而对电缆终端头和中间接头的密封性能也不需要像油浸纸绝缘电缆的要求那么严格。户内和户外的电缆终端头和中间接头都可以干包。

（1）制作电缆终端头和中间接头需用的材料 a、分支手套(由软聚氯乙烯塑料制成)和雨罩(硬质聚氯乙烯塑料制成)是制作电缆终端头所必需，其中雨罩是保证户外电缆终端头有足够的湿闪络电压，其顶部有四个阶梯，使用时可按电缆绝缘外径大小，将一部分阶梯切除。 b、聚氯乙烯胶粘带，用于电缆终端头和中间接头的一般密封，但不能依靠它作长期密封用。

C、自粘性橡胶带，它是一种以丁基橡胶和聚异丁烯为主的非硫化橡胶，有良好的绝缘性能和自粘性能，在包绕半小时后即能自粘成一整体，因而有良好的密封性能。但它机械强度低，不能光照，容易产生龟裂，因此在其外面还要包两层黑色聚氯乙烯带作保护层。 d、黑色聚氯乙烯带，这种塑料带比一般的聚氯乙烯带的耐老化性好，其本身无粘性且较厚，因而在其包绕的尾端，为防松散，还要用线扎紧。

（2）电缆终端头的制作 a、剥除塑料外套：根据电缆终端的安装位置至联结设备之间的距离决定剥塑尺寸，一般从末端到剖塑口的距离不小于900m。 b、锯铠装层：在离剖塑口20mm处扎绑线，在绑线上侧将钢甲锯掉，在锯口处将统包带及相间填料切除。 c、焊接地线：将10～25mm2的多股软铜线分为三股，在每相的屏蔽上绕上几圈，若电缆屏蔽为铝屏蔽，要将接地铜线绑紧在屏蔽上；若为铜屏蔽，则应焊牢。

d、套手套：用透明聚氯乙烯带包缠钢甲末端及电缆线芯，使手套套入，松紧要适度。套入手套后，在手套下端用透明聚氯乙烯带包紧。并用黑色聚氯乙烯带包缠两层扎紧。 e、剥切屏蔽层：在距手指末端20mm处，用直径为1.25mm的镀锡铜丝绑扎几圈，将屏蔽层扎紧，然后将末端的屏蔽层剥除。屏蔽层内的半导体布带应保留一段，将它临时剥开缠在手指上，以备包应力锥。

f、包应力锥：用汽油将线芯绝缘表面擦试干净(主要擦除半导体布带粘附在绝缘表面：上的炭黑粉)。用自粘胶带从距手指20mm处开始包锥。锥长140mm，最大直径在锥的一半处。锥的最大直径为绝缘外径加 15mm。然后将半导体布带包至最大直径处，在其外面，从屏蔽切断处用2mm铅丝紧密缠绕至应力锥的最大直径处，用焊锡将铅丝焊牢，下端和绑线及铜屏蔽层焊在一起(铝屏蔽则只将铅丝和镀锡绑线焊牢)。最后在应力锥外包两层橡胶自粘带，并将手套的手指口扎紧封口。

g、压接线鼻子：在线芯末端长度为线鼻子孔深加5mm处剥去线芯绝缘，然后进行压接。压好后用自粘橡胶带将压坑填平，并用橡胶自粘带包缠线鼻子和线芯，将鼻子下口封严，防止雨水渗入芯线。 h、包保护层：从线鼻子到手套分岔处，包两层黑色聚氯乙烯带。包时应从线鼻子开始，并在线鼻子处收尾。

i、标明相色：在线鼻子上包相色塑料带两层，标明相色，长度为 80～100mm。也应从末端开始，末端收尾。为防止相色带松散，要在末端用绑线绑紧。 j、绝缘线芯长度：从绝缘线芯末端至应力锥接地处的距离应不小于400mm。 k、防雨罩：对户外电缆终端头还应在压接线鼻子前先套进防雨罩，并用自粘橡胶带固定，自粘带外面应包两层黑色聚氯乙烯带。从防雨罩固定处到应力锥接地处的距离要小于400mm。

（3）　电缆中间接头的制作 a、切割塑料外套：将需要连接的电缆两端头重叠，比好位置，切除塑料外套，一般从末端到剖塑口的距离为600mm左右。 b、锯铠装层：从剖塑口处将钢甲锯掉，并从锯口处将统包带及相间填充物切除。 c、剥除电缆护套：在剥除电缆护套时，注意不要将布带(纸带)切断，而要将其卷回到电缆根部作为备用。

d、剥除屏蔽层：将电缆屏蔽层外的塑料带和纸带剥去，在准备切断屏蔽的地方用金属线扎紧，而后将屏蔽层剥除并切断，并且要将切口尖角向外返折。 e、剥离半导体布带：将线芯绝缘层上的半导体布带剥离并卷回根部备用。 f、压接导体：将电缆绝缘线芯的绝缘按连接套管的长度剥除，而后插入连接管压接，并用锉刀将连接管突起部分锉平、擦试干净。

g、清洁绝缘表面：将靠近连接管端头的绝缘削成圆锥形，用汽油润湿的布揩净绝缘表面。 h、绕包绝缘 等绝缘表面去污溶剂(汽油)完全挥发后，用半导体布带将线芯连接处的裸露导体包缠一层； 用自粘橡胶带以半迭包的方法顺长包绕绝缘； 用半导体布带绕包整个绝缘表面；

用厚0.1mm的铝带卷绕在半导体布带上，并与电缆两端的屏蔽有 20mm左右的重叠，再用多股镀锡铜线扎紧两端，然后用软铜线在屏蔽线上交叉绕扎，交叉处及两端与多股镀锡铜线焊接； 用塑料胶粘带以半迭包法绕包一层，其外再用白纱带绕包一层。

i、芯合拢：将已包好的线芯并拢，以布带填充并使之恢复原状，并用宽布带绕包扎紧。 j、绕包防水层：用自粘橡胶带绕包密封防水层成两端锥形的长棒形状后，再用塑料胶粘带在其外绕包三层。

4、电场分布原理 高压电缆每一相线芯外均有一接地的（铜）屏蔽层，导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说，正常电缆的电场只有 从（铜）导线沿半径向（铜）屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。      在做电缆头时，剥去了屏蔽层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切向电场（沿导线轴向的电力线）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。

电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用介电常数为20~30，体积电阻率为108~1012Ω•cm 材料制作的电应力控制管（简称应力管），套在屏蔽层断口处，以分散断口处的电场应力（电力线），保证电缆能可靠运行。

为尽量使电缆内部电场均匀，芯线外有一外表面圆形的半导体层，使主绝缘层的厚度基本相等，达到电场均匀分布的目的。 为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散，应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm，短了会使应力管的接触面不足，应力管上的电力线会传导不足（因为应力管长度是一定的），长了会使电场分散区（段）减小，电场分散不足。一般在20~25mm左右。 在做中间接头时，必须把主绝缘层也剥去一部分，芯线用铜接管压接后，用填料包平（圆）。

关键技术问题： 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,同时填充界面的气隙，消除电晕。预制附件一般靠自身橡胶弹力可以具有一定密封作用，有时可采用密封胶及弹性夹具增强密封。预制管外面同热缩的一样，半导体层和铜屏蔽层，最外面是外护层。目前35KV以上电压的基本上都用预制式电缆附件。

5、电缆终端电应力控制方法 对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽切断处，而电缆中间接头电场畸变的影响，除了电缆外屏蔽切断处，还有电缆末端绝缘切断处。 为了改善电缆绝缘屏蔽层切断处的电应力分布，一般采用 以下几种方法：

（1）几何形状法 采用应力锥缓解电场应力集中：      应力锥设计是常见的方法，从电气的角度上来看也是最可靠的最有效的方法。应力锥通过将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善了绝缘屏蔽层的电场分布，降低了电晕产生的可能性，减少了绝缘的破坏，保证了电缆的运行寿命。      采用应力锥设计的电缆附件有绕包式终端、预制式终端、冷缩式终端。

（2）参数控制法 采用高介电常数材料缓解电场应力集中 高介电常数材料：采用应力控制层---上世纪末国外开发了适用于中压电缆附件的所谓应力控制层。 其原理是采用合适的电气参数的材料复合在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上，以改变绝缘表面的电位分布，从而达到改善电场的目的。

另一方法是增大屏蔽末端绝缘表面电容（Cs)，从而降低这部分的容抗，也能使电位降下来，容抗减小会使表面电容电流增加，但不会导致发热，由于电容正比于材料的介电常数，也就是说要想增大表面电容，可以在电缆屏蔽末端绝缘表面附加一层高介电常数的材料。

6、问题解答 （1）铅笔头问题      制作电缆头（端头和接头）时，为什么在电缆端部将主绝缘层削"铅笔头"形状？不削会有什么害处？     

解答：在制作终端头时，可以不削铅笔头。但是，如电缆绝缘端部与接线金具之间需包绕密封带时，为保证密封效果，通常将绝缘端部削成锥体，以保证包绕的密封带与绝缘能很好的粘合。在制作中间接头时，如果所装接头为预制型结构（含预制接头、冷缩接头），绝缘端部不要削成锥体，因为这种类型的接头，在接头内部中间部分都有一根屏蔽管，该屏蔽管的长度只比铜或铝连接管稍长。

如电缆绝缘削成锥体，锥体的根部将离开屏蔽管，连接管部分的空隙将不会被屏蔽，从而影响到接头的性能，造成接头在中部击穿。如果所装接头为热缩型或绕包型结构时，绝缘端部必须削成锥体，即制成反应力锥，同时必须将锥面用砂带抛光，因为锥面的长度远大于绝缘端部直角边的长度，故而沿着锥面的切向场强远小于绝缘直角边的切向场强，沿锥面击穿的可能性大大降低，从而提高了接头的性能。

（2）电缆接地问题 高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠一般都需要接地，两端接地和一端接地有什么区别？ 制作电缆终端头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？ 制作电缆中间头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？

解答：  35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损耗大量的电能 ，影响线路的正常运行，为了避免这种现象的发生，通常采用一端接地的方式，当线路很长时还可以采用中点接地和交叉互联等方式。      在制作电缆头时，将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地，是为了便于检测电缆内护层的好坏，在检测电缆护层时，钢铠与铜屏蔽间通上电压，如果能承受一定的电压就证明内护层是完好无损。如果没有这方面的要求，用不着检测电缆内护层，也可以将钢铠与铜屏蔽层连在一起接地（我们提倡分开引出后接地）。

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