電力電纜概述

一、電力電纜的發(fā)展

隨著電能的應(yīng)用和發(fā)展，為了適應(yīng)輸送和分配大功率電能的需要，在110年前世界上首次出現(xiàn)了電力電纜。1890年，英國開始安裝了10kV單相電纜。20kV及35kV三芯電纜是在1910年以后才逐步發(fā)展使用的。1920年英國第一次設(shè)計并于1926年生產(chǎn)了33～66kV充油電纜。由于充油電纜運(yùn)行后，性能良好，因而20世紀(jì)30年代英國城市的主要輸電線路，廣泛地采用了66kV充油電纜。1927年美國開始采用132kV充油電纜，1934年又敷設(shè)使用了第一條220kV充油電纜。法國于1952年和1960年先后制成了380～425kV和500kV充油電纜，并于20世紀(jì)70年代初在一些國家投入運(yùn)行。我國電力電纜的生產(chǎn)是在20世紀(jì)30年代后期開始的，到1949年，電力電纜的生產(chǎn)規(guī)模還很小，能力還很薄弱，曾生產(chǎn)過6．6kV橡膠絕緣鉛護(hù)套電力電纜。新中國成立后，隨著國家開展大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)，電力工業(yè)快速發(fā)展，電力電纜的品種和數(shù)量也迅猛增長。1951年研制成6．6kV鉛護(hù)套紙絕緣電力電纜，在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了35kV及以下黏性油浸紙絕緣電力電纜的系列產(chǎn)品。1966年生產(chǎn)了第一條66kV充油電力電纜，并在大連第二發(fā)電廠投入運(yùn)行。同時研制生產(chǎn)了九江和南京燕子磯橫過長江的110kV充油電力電纜。1968年和1971年先后研制、生產(chǎn)了220kV和330kV充油電力電纜，并先后在劉家峽、新安江、漁子溪、烏江渡等水電站投入運(yùn)行。1983年研制了500kV充油電力電纜，并在遼寧省內(nèi)投入試運(yùn)行。

1978年我國改革開放以來，電力工業(yè)得到更為迅猛地發(fā)展。1996年起，每年裝機(jī)容量達(dá)1400萬kW，1999年發(fā)電量已達(dá)12393億kW·h，為1957年的64倍。電纜工業(yè)也隨之迅速發(fā)展，電纜新材料、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，這期間生產(chǎn)了10kV及以下的聚氯乙烯絕緣電力電纜和35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，并得到廣泛使用。110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜也開始生產(chǎn)并在電網(wǎng)上使用。220kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜不久也將生產(chǎn)應(yīng)用。1982年我國生產(chǎn)和敷設(shè)了超長的35kV海底電力電纜。

為了提高黏性油浸紙絕緣電力電纜的敷設(shè)位差，1973年起我國生產(chǎn)了35kV及以下不滴流油浸紙絕緣電力電纜，后來又研制生產(chǎn)出滴干型油浸紙絕緣電力電纜，解決了浸漬劑流淌的問題。這種電力電纜允許工作溫度高，老化穩(wěn)定性好，不滴流油浸紙絕緣電力電纜已形成與黏性油浸紙絕緣電力電纜相應(yīng)的系列產(chǎn)品。

自容式充油電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)性能較為優(yōu)良，能承受很高的工作電場強(qiáng)度，且介質(zhì)損耗低，散熱性能良好，今后將會向更高一級電壓的自容式充油電力電纜和管道式充氣電力電纜發(fā)展，可使輸電線路的容量大大的提高。

二、電力電纜線路的特點(diǎn)

傳送電能的線路有架空導(dǎo)線和電力電纜兩種。架空導(dǎo)線與電力電纜相比，各有其優(yōu)點(diǎn)。架空導(dǎo)線具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價便宜、施工容易和便于檢修等優(yōu)點(diǎn)。而電力電纜線路一般埋于土壤或敷設(shè)于管道、溝道、隧道中，不用桿塔，占用地面和空間少；受氣候和周圍環(huán)境條件的影響小，供電可靠；安全性高；運(yùn)行簡單方便；維護(hù)費(fèi)用低；市容整齊美觀。

電力電纜線路的特點(diǎn)具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）由于城市的發(fā)展，使得城市的用電密度增高，用電量愈來愈大。而架空導(dǎo)線又受到大城市地面、空間、環(huán)境保護(hù)以及安全的限制，因此輸、配電線路只能采用電纜進(jìn)入地下，并發(fā)展成為電纜配電網(wǎng)絡(luò)。即使是中等城市，采用地下電力電纜線路，來代替架空導(dǎo)線的，也日漸增多。20世紀(jì)80～90年代，北京、上海、南京等城市在對城市電網(wǎng)進(jìn)行改造的過程中，大量使用了電力電纜。根據(jù)1981年底的統(tǒng)計，上海已敷設(shè)6～10kV電力電纜線路1330km、20～35kV電力電纜線路460km、110～220kV充油電力電纜線路25km。

（2）一些發(fā)電廠、變電所特別是水電站，由于受地形、環(huán)境和建筑的限制，使得進(jìn)出線走廊擁擠，或者架空線路方案難于實施，因此只得采用電力電纜線路作為進(jìn)出線或電站內(nèi)部的聯(lián)絡(luò)線路。

（3）輸電線路跨越江、河、湖、海峽等而不能用架空導(dǎo)線時，采用在橋上或水底敷設(shè)電力電纜的亦愈來愈多。

（4）現(xiàn)代化的工廠、礦山企業(yè)及大型體育場館、飯店、交通單位等用電量是很大的，這些工廠與場所的配電線路和對廠內(nèi)機(jī)器設(shè)備的供電，都需要采用電纜線路。而電力電纜的需用量是很大的，例如一個10萬kW的發(fā)電廠，需要電纜的總長度可達(dá)70km，其中電力電纜約為30km。容量更大的火電廠或其他大型工廠，電纜的用量將達(dá)100km以上。

三、電力電纜的應(yīng)用電壓等級

我國輸電與配電電壓等級劃分為：220／380V、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等，并劃分為輸電電壓與配電電壓兩類。

按照原能源部和建設(shè)部聯(lián)合頒布的《聯(lián)合電力網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則》規(guī)定，將配電電壓劃分為：

高壓配電電壓35～110kV

中壓配電電壓10kV

低壓配電電壓380／220V

按照輸電技術(shù)特點(diǎn)，輸電電壓等級劃分為三級：

特高壓輸電電壓1000kV以上

超高壓輸電電壓330kV及以上

高壓輸電電壓220kV

輸、配電用的電纜稱為電力電纜，電力電纜的電壓等級依照輸、配電電壓等級劃分。不過，電力電纜技術(shù)中，通常把35kV及以下電壓等級的電纜稱為中低壓電纜，而把110kV及以上電壓等級的電纜稱為高壓電纜。

我國交流發(fā)電機(jī)及變壓器的額定電壓為3．15kV、6．3kV、10．5kV、15．7kV、18kV、20kV等，變壓器尚有35kV及以上電壓。因此電力電纜為適應(yīng)這類設(shè)備引出線的需要還生產(chǎn)了6kV、15kV、20kV電壓等級的電纜。

油浸紙絕緣電力電纜生產(chǎn)和使用歷史最長，它具有使用壽命長，電性能良好，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種電壓等級，低壓可用在1kV及以下，高壓已用于500kV的輸電線路中，如330kV高壓充油電纜已應(yīng)用于我國西北地區(qū)；而世界上第一條連接歐洲與非洲、從西班牙到摩洛哥的400kV線路已于1998年開始運(yùn)行。

塑料絕緣電力電纜的電氣性能雖然不如油浸紙絕緣電力電纜優(yōu)良，但其制造工藝簡單，重量輕而柔軟，沒有敷設(shè)落差的限制，電纜的施工、維護(hù)比較簡單，且具有抗化學(xué)腐蝕的性能，因而在35kV及以下電壓等級中是油浸紙絕緣電力電纜更新?lián)Q代的主流產(chǎn)品。其中，聚氯乙烯絕緣電纜，由于介質(zhì)損失大，在較高電壓下運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，因此主要用在1kV及以下的配電線路上。而交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的電氣絕緣性能優(yōu)良，特別是具有較高的熱穩(wěn)定性，長期允許工作溫度可達(dá)90℃，因此對電壓等級高的電纜經(jīng)濟(jì)效果特別顯著，國內(nèi)已大量用于110kV及以下輸、配電線路中。

橡膠電力電纜，由于其柔性特別好，運(yùn)行維護(hù)很方便。適用于35kV及以下的線路中，特別適用于礦山、船舶等場所以及其他經(jīng)常移動的電器設(shè)備。

四、電力電纜的應(yīng)用

電力電纜作為輸、配電線路可分為三大類：

（1）地下輸、配電線路。這種線路的電纜敷設(shè)方式有：直埋式、管道式、溝道式。

（2）水下輸電線路。水下輸電線路是將電纜敷設(shè)于江河湖水底或海峽水底。

（3）空氣中輸、配電線路。空氣中輸配電電纜敷設(shè)方式有：敷設(shè)在廠房、溝道、隧道內(nèi)、豎井中，橋梁上及架空電纜等。

電力電纜的導(dǎo)體有銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體兩種。110kV及以上電壓等級的電纜，勵磁回路、高溫或易爆場所以及發(fā)電廠廠用電等重要線路的電力電纜應(yīng)采用銅導(dǎo)體，而其他場所用的電纜，視具體情況可用鋁導(dǎo)體或銅導(dǎo)體。由于電力電纜敷設(shè)的方式多種多樣，敷設(shè)環(huán)境條件也各有不同，且要求電纜要可靠運(yùn)行數(shù)十年，為此電力電纜的內(nèi)護(hù)套、外護(hù)層的材料與結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的有多種。電纜的內(nèi)護(hù)套有鉛護(hù)套、鋁護(hù)套、聚氯乙烯護(hù)套、橡膠護(hù)套等，主要起保護(hù)電纜絕緣作用。外護(hù)層有鋼帶鎧裝、鋼絲鎧裝、聚氯乙烯護(hù)套、聚乙烯護(hù)套、麻被層等，用以防止電纜受外力損傷、承受拉力和防腐蝕等。在選擇電纜時，應(yīng)根據(jù)不同場合來選擇電纜的外護(hù)層，如直埋敷設(shè)或易受到機(jī)械損傷且潮濕的地方，應(yīng)選用內(nèi)鋼帶鎧裝電纜；在水下敷設(shè)時，應(yīng)選用鋼絲鎧裝電纜；當(dāng)在水下敷設(shè)而采用塑料絕緣電纜時，應(yīng)采用帶金屬內(nèi)護(hù)套的電纜；當(dāng)在橋梁上敷設(shè)有金屬護(hù)套的電纜時，應(yīng)選用鋁護(hù)套的電纜等。

由于電力電纜在應(yīng)用中具有強(qiáng)電的特點(diǎn)，其電氣性能和熱性能要求很高，而電纜及其附件的品種和電纜敷設(shè)的方式又繁多，因此對電力電纜各種方式的敷設(shè)和終端、中間接頭各種制作方法的研究、實踐和總結(jié)都是十分重要的。