电力电缆发展方向及高温超导电缆的应用

第九节　电力电缆

1.智能电网阶段电力电缆的发展方向有哪些?

答:智能电网阶段电力电缆的发展方向主要有四个，一是高温超导电缆在超导输电技术领域中的应用，提高输电容量与输电效率;二是光纤复合低压电缆在配电领域的推广，解决低压通信入网难题，促进多网融合的实现;三是发展满足新能源使用要求的新型电缆，如太阳能光伏电缆、风电用耐扭转电缆和海底电缆等;四是建设智能电缆线路监控平台体系，做到电缆运行状态智能测量、智能判别。

2.什么是高温超导电缆?

答:高温超导电缆是采用在较高温度下获得的无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体，并能传输大电流的一种特殊的电力电缆。

3.高温超导电缆由哪几部分构成?

答:高温超导电缆由电缆芯、低温容器、终端和冷却系统四个部分组成，其中电缆芯是高温超导电缆的核心部分，包括通电导体、电绝缘和屏蔽导体等主要部件。

4.高温超导电缆与常规电缆相比有哪些优点?

答:高温超导电缆与常规电缆相比具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效率、大容量输电。高温超导电缆的传输损耗仅为传输功率的0.5%，比常规电缆5%～8%的损耗要低得多。在重量、尺寸相同的情况下，与常规电力电缆相比，高温超导电缆的传输容量可提高3～5倍、损耗下降60%，可以明显地节约占地面积和空间。高温超导电缆可以大大降低电力系统的损耗，具有可观的经济效益。用高温超导电缆改装现有地下电缆系统，不但能将传输容量提高3倍以上，而且能将总费用降低20%。利用高温超导电缆还可以改变传统输电方式，采用低电压、大电流传输电能。

5.高温超导电缆有哪些应用实例?

答:2004年，中国第一组实用高温超导电缆在云南普吉并网运行，为33.5 m、35 kV/2 kA户外分相、室温绝缘、铋系高温超导电缆;同年，75 m、10.5 kV/1.5 kA三相室温绝缘、铋系高温超导电缆在甘肃投运;2008年美国长岛建成610 m、2.4 kA三相超导电缆，是世界上第一条在138 kV输电网中应用的最长超导电缆，由并行排列的3条独立单相超导电缆通过6个终端装置与电网相连，采用液氮冷却，为30万户、600 MW容量的家庭用户供电。

6.风电用电缆有哪些特殊的技术要求?

答:风力发电用电缆特殊的使用环境，其主要的技术要求为:①满足户外长期运行;②具备耐油污性能;③具备阻燃性能;④常温型机组运行环境温度－25～+70℃;低温型机组运行环境温度－40℃或－55～+90℃;⑤风机中由机舱引向塔架部分的并且在风机对风的运动过程中需要扭转的电缆应经受长期扭转而无损伤。

7.太阳能光伏电缆主要有哪些特征?

答:与传统电缆相比，太阳能光伏电缆主要应具备以下特性:①具有较强抗紫外线辐射的能力，抵御恶劣气候环境和经受机械冲击，且可直接长期使用于室外;②较好的耐臭氧侵蚀性和耐化学侵蚀性;③能承受更大范围的温度变化，一般为－40～+ 120℃，最高可达到+150℃;④较长的使用寿命，一般在20年以上。(www.xing528.com)

8.智能电缆线路监控平台体系由哪几部分构成?

答:智能电缆线路监控平台体系由三部分构成，一是智能测量系统，对运行电缆及环境的各种数据进行检测、记录和传输;二是电缆运行状态专家分析诊断系统，根据智能测量系统获得的实时参数对电缆的运行状态进行分析和评估;三是智能监控中心，根据电缆运行状态专家分析诊断系统的评估情况自动调整运行状态、启动告警等功能。

9.电力电缆智能测量系统主要在线监测哪些数据?

答:电力电缆智能测量系统主要监测运行电缆以下方面的数据，局部放电数据在线监测、环流与接地电流数据在线监测、运行温度数据在线监测、震动等机械物理特征在线监测、电力隧道环境温湿度在线监测、井盖状态在线监测、视频监控图像等。

10.智能电缆线路监控平台体系可以实现哪些功能?

答:通过电缆线路监控平台体系可以实现:①电缆运行状态监测;②探测电缆的过热点位置;③优化输配电的负荷;④增加电缆的传输效率，延缓扩容时间;⑤电缆隧道和管沟的火灾监测;⑥电缆故障的快速检测和定位。以此来实现电网的安全、可靠、可控、优化、节能等信息化、智能化控制。

11.电缆故障测试的基本原理是什么?

答:电缆故障的测试是基于电波在传输线中的传输时遇到线路阻抗不均匀会产生反射的原理。根据传输线理论，每条线路都有其一定的特性阻抗Z_c，它由线路的结构决定，而与线路的长度无关。在均匀传输线路上，任一点的输入阻抗等于特性阻抗，若终端所接负载等于特性阻抗，线路始端发送的电流波或电压波沿线传送，到达终端被负载全部吸收而无反射。当线路上任一点阻抗不等于Z_c时，电波在该点将产生全反射或部分反射。反射的大小和极性与反射点两侧的阻抗Z_c及Z_c'相关，当线路无故障时，无反射;当线路发生断线故障时，线路发生全反射，且反射波与入射波极性相同;当线路发生短路时，线路发生负的全反射，且反射波与入射波相性相反。

12.电缆绝缘故障定位的基本原理是什么?

答:当直流高压脉冲送入被测电缆时，通过绝缘不良点入地，并在入地处及地表面形成以入地点为中心的电场，则沿电力线方向，距绝缘不良处不同距离的两点间出现电位差即跨步电压。接收机中的直流放大器通过电位差探测架取得故障点前后(沿线缆径路)的电位差(跨步电压)，由于故障点前后的电位差符号相反，当电位差探测架的前后顺序不变时，则电位差探测架所取得的电位差(跨步电压)反映在直流放大器的中值表头上将向不同方向摆动、中值表头在故障点前与越过故障点将会有方向的变化。通过表头摆动方向的变化，即可确定线缆对地绝缘不良的故障点位置。根据电场原理，接收机的电位差探测架距离故障点越近，在等距离条件下取得的电位差越大，中值表针摆动也越大;同样，电位差探测架刚离开故障点时，中值表针摆幅也是最大(但与未过故障点摆动方向相反)。如果电位差探测架中间正好是故障点，由于电位差为零，则中值表头摆幅也为零。

13.为什么要采用光纤复合低压电缆?

答:光纤复合低压电缆是指将光纤复合在低压电缆中，使电缆在进行电力传输的同时兼具光纤通信功能。可有效实现电信网、电力传输网、电视网、互联网等的多网融合。电力通信网络的发展对于智能电网的建设至关重要，在解决中压通信接入网问题之后，低压通信入网成为当前智能电网建设的热点和难点，可实现配电自动化、用电信息采集、电动汽车充放电、分布式电源接入、智能用电双向服务等智能电网核心业务。

14.光纤复合低压电缆有哪些特点?

答:光纤复合低压电缆有以下特点:①集光纤和电力输配电缆于一身，避免二次布线，可有效降低施工、网络建设等费用，是目前性价比最高的“最后一千米”接入方案;②适用于多种业务类型，适应性强，扩展性强;③具备较强的机械性能，如抗冲击性能和良好的耐压性能，环境适应能力强;④绿色和安全性能优越;⑤光单元与电力电缆长期工作温度相兼容。