西安交通大学耐高压电缆课件.ppt

*************************************高压电缆的弯曲性能1最小弯曲半径最小弯曲半径是衡量电缆弯曲性能的关键参数，它限定了安装和运行过程中允许的最小弯曲曲率。对于XLPE绝缘单芯高压电缆，静态安装最小弯曲半径通常为电缆外径的12倍；对于三芯电缆，该值为15倍。动态条件下(如电缆敷设过程)，最小弯曲半径需增加25%-50%，即单芯为15-18倍，三芯为20-25倍外径。2弯曲应力分析电缆弯曲时，内侧承受压缩应力，外侧承受拉伸应力，中性轴处应力为零。弯曲应力σ=E·d/(2R)，其中E为材料弹性模量，d为电缆直径，R为弯曲半径。导体绞合结构提高了柔韧性；绝缘材料的弹性模量(XLPE约200-400MPa)影响弯曲刚度；屏蔽层包含金属材料，弯曲时易出现疲劳和开裂，是弯曲性能的薄弱环节。3反复弯曲试验反复弯曲试验评估电缆承受动态弯曲的能力，适用于频繁移动的场合。试验方法是将电缆绕一定直径滚轮弯曲，然后反向弯曲，记录至失效的循环次数。高压电缆通常不作为动态电缆使用，但在特殊场合(如风力发电机组、移动设备)需考虑动态弯曲性能。提高反复弯曲性能的措施包括采用细丝绞合导体、弹性好的绝缘材料和柔性金属屏蔽结构。高压电缆的拉伸性能抗拉强度高压电缆的抗拉强度主要由导体材料和结构决定。铜导体的抗拉强度约为220-250MPa，铝导体约为70-100MPa。考虑安全系数，电缆允许的最大安装拉力通常限定为导体极限强度的50%-60%，对应铜导体约为50N/mm2，铝导体约为30N/mm2。实际安装中，拉力不仅作用于导体，还通过附件和牵引装置分布于整个电缆结构。延伸率延伸率表示电缆在拉伸作用下的伸长能力，对于导体，软铜线的断裂延伸率约为20%-30%，半硬铜线约为10%-20%，硬铜线小于10%。铝导体的延伸率通常低于铜导体。过大的延伸会导致导体截面积减小，增加电阻；同时引起绝缘层变形，降低电气性能。高压电缆安装过程中应严格控制拉力，避免永久性变形。拉伸试验方法拉伸试验是评估电缆机械性能的基本方法，通常采用万能材料试验机进行。试验包括导体拉伸试验和成品电缆拉伸试验两部分。导体试样按GB/T3048.8标准制备，记录屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率等参数；成品电缆拉伸试验主要评估在规定拉力下电缆整体结构的完整性，通常采用视检和电气性能测试相结合的方法。高压电缆的压缩性能20kN/m横向压缩强度典型110kV电缆的横向压缩强度指标，表示单位长度电缆可承受的最大外部压力70MPa护套抗压强度HDPE护套材料的抗压强度，决定了电缆外层的机械保护能力15%最大允许压缩变形电缆结构在正常工作环境下允许的最大横向变形率，超过此值可能导致绝缘层损伤3×10?疲劳循环次数在额定负荷下，高质量电缆可承受的典型压缩疲劳循环次数，反映长期耐久性高压电缆的压缩性能体现在横向和纵向两个方面。横向压缩常见于电缆穿越重载区域、多层堆叠或夹具固定情况，过大的压力会导致绝缘变形、厚度减小，降低电气强度；纵向压缩发生在电缆端部固定或热胀冷缩受限情况，可能引起结构褶皱或屏蔽层移位。压缩试验方法包括平板压缩试验(评估横向压缩)和柱状压缩试验(评估纵向压缩)。在平板压缩试验中，将电缆样品置于两平行板之间施加逐渐增加的压力，记录压力-变形曲线和临界损伤压力；柱状压缩试验则评估电缆在纵向压力下的屈曲和变形行为。这些试验结果为敷设设计和保护措施提供依据。第八章：高压电缆附件高压电缆附件是电缆系统的重要组成部分，主要包括终端、接头和固定夹具等。终端实现电缆与其他设备的连接，控制电场分布；接头连接电缆段，保证电气连续性；固定夹具则提供机械支撑和保护。附件质量直接影响整个电缆系统的可靠性，据统计，70%以上的电缆故障发生在附件处。高压电缆附件技术经历了三个发展阶段：现场缠绕式、预制组合式到全预制式。现代高压电缆附件多采用全预制技术，在工厂环境下完成关键部件制造，现场仅需简单安装，大幅提高了附件质量和可靠性。附件设计需综合考虑电场控制、密封防水、机械强度和散热性能等多方面因素。高压电缆终端户内终端户内终端用于室内环境，如开关柜和变压器连接。结构相对简单，主要包括应力锥、绝缘套管和连接件。应力锥控制半导电层截止处的电场分布；绝缘套管提供空气绝缘距离；连接件实现导体连接。户内终端通常采用环氧树脂、硅橡胶等材料，体积小，污秽等级低，额定电压可达220kV，近年来干式户内终端迅速发展。户外终端户外终端需考虑复杂气候条件，结构包括应力锥、瓷/复合绝缘子、金属法兰和连接头。户外终端关键技术为防潮密封和爬电距离设计，一般采用瓷质或硅橡胶绝缘