电力电缆的结构与种类
电力电缆的结构与种类
电力电缆是将一根或数根导线绞合而成的线芯，裹以相应的绝缘层后，外面包上密闭包皮（铝、铅或塑料），这种导线称为电缆。
电力电缆是用于电力输配、电能传送、声音、文字、图像等信息传播及照明领域的一大类电工产品，是制造各种电机、电器、仪表必不可缺的基础器材，是我国电力基础设施建设、新型智能电网、新能源产业中必要的基础产品。电线电缆行业占据着国内电工行业1/4的产值，是我国仅次于汽车行业的第二大行业，我国的电线电缆产值已经超过美国，称为全球第一大电线电缆生产国。
在我国，110KV以下的电压被称为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能；
110~1000KV之间的电压被称为输电电压，完成电能的远距离传输功能。输电电压中，110~220KV之间的电压为高压；330~750KV等级的输电电压为超高压；1000KV交流及直流正负660KV以上等级的电压被称为特高压。
常见圆形线芯排列方式：
交联聚乙烯电缆采用多芯圆绞线。
多芯圆绞线的优点：
（1）电场较扇形导体电场均匀，对电缆提高电压等级有利；
（2）增加导体的柔软性或可曲度，由多根导线绞合的线芯柔性好，可曲度较大。
导体结构：
导体也是电缆工作时的高压电极，而且其表面电场强度最大，如果局部有毛刺则该处的电场强度会更大。因此，设计和生产中以及使用部门在制作接头的导体连接时，要解决的主要技术问题之一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆整无毛刺，以改善导体表面电场分布。
（3）线芯几何结构
电力电缆的线芯按其外形可分为：
◆圆形线芯；
◆中空圆形线芯;
◆扇形线芯;
◆弓形线芯等几种。
2、绝缘层
绝缘层用来隔离导电线芯，使线芯与线芯、线芯与铝（铅）包之间有可靠的绝缘，并保证一定的电气耐压强度，它应有一定的耐热性能和稳定的绝缘质量。
缠绕在电缆导电线芯上的，这叫分相绝缘。
除每相线芯分别包有绝缘层外，在它们绞合后外面再用纸绝缘包上，这部分的绝缘称统包绝缘。
（１）电力电缆的绝缘层材料应具备的主要性能：
1）高的击穿场强（包括脉冲、工频、操作波等）。
2）低的介质损失角正切（tgδ）。
3）相当高的绝缘电阻.
4）优良的耐树枝放电、耐局部放电性能。
5）具有一定的柔软性和机械强度。
6）绝缘性能长期稳定。
（２）绝缘层厚度
绝缘层厚度与工作电压有关。一般来说，电压越高，绝缘层的厚度也越厚，但并不成比例。
因为从电场强度方面考虑，同样电压等级的电缆当导体截面积大时，绝缘层的厚度可以薄些。对于电压较低的电缆，为保证电缆弯曲时，绝缘层具有一定的机械强度，绝缘层的厚度则随导体截面的增大而加厚。
（２）绝缘层厚度
绝缘层厚度与工作电压有关。一般来说，电压越高，绝缘层的厚度也越厚，但并不成比例。
因为从电场强度方面考虑，同样电压等级的电缆当导体截面积大时，绝缘层的厚度可以薄些。对于电压较低的电缆，为保证电缆弯曲时，绝缘层具有一定的机械强度，绝缘层的厚度则随导体截面的增大而加厚。
（３）绝缘层的材料主要有：
◆油浸电缆纸；
◆塑料；
◆橡胶。
１）塑料绝缘材料
主要有：
◆聚氯乙烯绝缘；
◆聚乙烯绝缘；
◆交联聚乙烯绝缘。
塑料绝缘电气性能及耐水性能良好，能抗酸、碱，防腐蚀，它还具有允许工作温度高、机械性能好、可制造高电压电缆等优点。
交联聚乙烯：
为了利用聚乙烯良好的绝缘特性，克服其熔点低的缺点，采用高能辐照或化学的方法对聚乙烯进行交联，使它的分子由原来的线型结构变成网状结构，即由热塑性变为热固性，从而提高了聚乙烯的耐热性和热稳定性，这就是交联聚乙烯。
聚氯乙烯绝缘是一种热塑性材料，电缆最高运行温度只有70℃，常用于低压电缆。
交联聚乙烯绝缘是一种热固性材料，电缆最高运行温度达90℃，高低压电缆均适用。
２）橡胶绝缘
橡胶是最早用来作电线、电缆的绝缘材料。
橡胶绝缘电缆的绝缘层为丁苯橡胶或人工合成橡胶(乙丙橡胶、丁基橡胶)。
优点是：柔软，可挠性好，特别适用于移动性的用电和供电的装置。
缺点是：橡胶绝缘遇到油类时会很快损坏；在高电压作用下，容易受电晕作用产生龟裂。
3.保护层
为了使电缆适应各种使用环境的要求，在电缆绝缘层外面所施加的保护覆盖层，叫做电缆护层。分内护层和外护层。
电缆护层的主要作用是保护电缆绝缘层在敷设和运行过程中，免遭机械损伤和各种环境因素的破坏，如水、日光、生物、火灾等，以保持长期稳定的电气性能。
电缆护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。
⑴内护层（金属护套）
在统包绝缘层外面包上一定厚度的铝包或铅包；
是包覆在电缆绝缘上的保护覆盖层，用以防止绝缘受潮、机械损伤、以及光和化学侵蚀性媒质等的作用，同时还可以流过短路电流。
常用内护层有铅包、铝包、聚氯乙烯包、橡胶包等。非金属的聚乙烯护套、聚氯乙烯护套、金属皱纹铝护套等。
⑵外护层是包覆在电缆内护层外面的保护覆盖层，主要起机械加强和防腐蚀作用。
常用外护层有沥青麻护层、钢带铠装护层、钢丝铠装护层等。金属带铠装或金属丝铠装再加聚氯乙烯或聚乙烯护套组成。
外护层一般由内衬层、铠装层和外被层三部分组成。
Ⅰ.内衬层
位于铠装层和金属护套之间的同心层称内村层。
它起铠装衬垫和金属护套防腐作用。
用于内衬层的材料有绝缘沥青、浸溃皱纹纸带、聚氯乙烯塑料带，以及聚氯乙烯和聚乙烯等。
Ⅱ.铠装层
在内衬层和外被层之间的同心层称为铠装层。
它主要起抗压或抗张的机械保护作用。
用于电缆铠装层的材料通常是钢带或镀锌钢丝。钢带铠装层的主要作用是抗压，这种电缆适于地下埋设的场合使用。钢丝铠装层的主要作用是抗拉，这种电缆主要用于水下或垂直敷设的场合使用。
Ⅲ.外被层
在铠装层外面的同心层称为外被层。
它主要是对铠装层起防腐蚀保护作用。
用于外被层伪材料有绝缘沥青、聚氯乙烯塑料带、浸渍黄麻、玻璃毛纱、聚氯乙烯或聚乙烯护套等。
三、电力电缆的典型结构
（一）塑料绝缘电力电缆
用塑料作绝缘层材料的电力电缆称为塑料绝缘电力电缆。
塑料绝缘电力电缆制造工艺简单，重量轻，终端头和中间接头制作容易，弯曲半径小，敷设简单，接续、维护方便，并具有耐化学腐蚀和一定耐水性能，适用于高落差和垂直敷设，具有耐化学腐蚀性等优点。
塑料绝缘电力电缆的绝缘材料有：
▲聚氯乙烯（PVC）；
▲聚乙烯（PE）；
▲交联聚乙烯（XLPE）。
聚氯乙烯绝缘电力电缆
聚氯乙烯电缆结构
35kV交联聚乙烯绝缘铠装电缆结构
为了使绝缘层和电缆导体有较好接触，消除因导体表面的不光滑而引起的导体表面电场强度的增加，在导体表面包一层金属化纸或半导体金属化纸做内屏蔽。为了使绝缘层与金属护套有较好的接触，在绝缘层外表面也包一层金属化纸作外屏蔽。
交联聚乙烯绝缘电力电缆
橡胶绝缘电缆结构
（三）阻燃电力电缆
普通电缆的绝缘材料有一个共同的缺点，就是具有可燃性。当线路中或接头处发生故障时，电缆可能因局部过热而燃烧，并导致扩大事故。阻燃电缆是在电缆绝缘或护层中添加阻燃剂，即使在明火烧烤下，电缆也不会燃烧。
阻燃电力电缆的结构与相应的普通聚氯乙烯绝缘电力电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆的结构基本上相同，而用料有所不同。
阻燃的原因：
填充物(或填充绳)、绕包层内衬层及外护套等，均在原用材料中加入阻燃剂，以阻止火灾延燃；
为了降低电缆火灾的毒性，电缆的外护套不用阻燃型聚氯乙烯，而用阻燃型聚烯烃材料。
采用低烟、低卤的聚氯乙烯料作绝缘，而绕包层和内衬层均用无卤阻燃料，外护套用阻燃型聚烯烃材料等。
（四）耐火电力电缆
耐火电力电缆是在导体外增加有耐火层，多芯电缆相间用耐火材料填充。
特点是可在发生火灾以后的火焰燃烧条件下，保持一定时间的供电，为消防救火和人员撤离提供电能和控制信号，从而大大减少火灾损失。
耐火电力电缆主要用于lkV电缆线路中，适用于对防火有特殊要求的场合。
㈠按电压等级分类
电缆都是按一定电压等级制造的，国内常用电压等级为0.5、1、3、6、10、20、35、60、110、220、330、500kV。
一般将电压等级1kV及以下的称为低压、3-35kV称为中压、60-330kV称为高压。
㈡按导电线芯标称截面分类
目前国内电缆常用线芯标称截面系列为2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、184、240、300、400、500、630、800直至2500。
㈢按导电芯数分类
电力电缆常用芯数有单芯、二芯、三芯、四芯、五芯。
单芯电缆常用来传送单相交流电、直流电及其它一些有特殊要求的地方（如高压电机引出线、大截面电缆等）。
二芯电缆多用于传送单相交流电与直流电。
三芯电缆主要用户三相交流电网中，在35KV及以下各种电缆线路中得到广泛的应用。
四芯电缆多用于低压配电线路、中性点接地的三相四线制系统。
五芯电缆用于三相五线制的低压配电系统中，三条主线芯分别接三相线，第四芯接工作零线（N），第五芯接保护接地线（PE）。
五、电力电缆的型号
电缆的型号内容包含其用途类型、绝缘材料、导体材料、铠装保护层等。在电缆型号后面还注有线芯根数、截面、工作电压和长度。
电缆外护层则以阿拉伯数字编号（两位数）来代表，没有外护层的电缆可不作表示，十位表示铠装层，个位表示外护套。
㈠用汉语拼音第一个字母的大写表示导体材料、绝缘种类、内护层材料和结构特点。
导体材料：铜-T（一般省略）铝-L
绝缘材料：聚氯乙烯-V聚乙烯-Y
交联聚乙烯-YJ橡胶-X
例如：YJV表示-交联聚乙烯绝缘(YJ)，聚氯乙烯护套(V)，铜芯电缆(T铜芯省略)YJLV表示-交联聚乙烯绝缘(YJ)，聚氯乙烯护套(V)，铝芯电缆(L铝芯)
㈡用数字表示外护层，有两位数字。第一位表示铠装材料，第二位表示外护层材料。
第一位数字-钢带铠装（2），钢丝铠装（3）。
第二位数字-聚氯乙烯（2），聚乙烯（3）。
例如：YJLV22表
㈢电缆型号按电缆结构的排列一般按下列顺序：
绝缘材料、导体材料、内护层、外护层。
㈣一般电缆产品用型号、额定电压、规格完整地表示出来。
YJV32-0.6/1kV-3*150+70表示铜芯、交联聚乙烯绝缘、细钢丝铠装、聚氯乙烯护套、额定电压1kV、标称截面为3*150+70的4芯电力电缆。
外护套
有些特殊性能和结构特征用汉语拼音的第一个字母大写表示。例如：在绝缘材料前用短线隔开的ZR、D、ｗ、NH等表示阻燃、低卤、无卤、耐火等特性。
电缆外护层则以阿拉伯数字编号（两位数）来代表，没有外护层的电缆可不作表示，十位表示铠装层，个位表示外护套。
在外护层后面还可能有派生代号，如Z表示纵向阻水、B表示低卤、C表示无烟。
例如：YJV22—8.7/153×185
表示交联聚乙烯绝缘、铜芯、聚氯乙烯内护套、钢带铠装、聚氯乙烯外护套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面电力电缆。
ZLQ20-10-3×95
表示纸绝缘、铝芯、铅包、裸钢带铠装、额定电压10kV、三芯，截面积为95mm2的电力电缆。
ZR—YJV22—8.7/153×185，
表示阻燃、交联聚乙烯绝缘、铜芯、聚氯乙烯内护套、钢带铠装、聚氯乙烯外护套、8.7/15KV、三芯、185mm2截面电力电缆。
YJLW02
交联聚乙烯绝缘皱纹铝套防水层聚氯乙烯护套电力电缆。
DZR-VLE33
低烟、低卤阻燃聚氯乙烯绝缘聚烯烃护套细钢丝铠装电力电缆。
WZR-YJLE33
低烟、无卤阻燃交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套细钢丝铠装电力电缆。
NH-VV32
铜芯聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套细钢丝铠装耐火电力电缆。
六、电缆终端和接头
（一）电缆终端和接头的选择
1、优良的电气绝缘性能
2、合理的结构设计
3、满足安装环境的要求
4、符合经济合理原则
（二）终端和接头的基本技术性能
1、导体连接
2、绝缘性能
3、密封结构
4、机械强度
