任务四 低压电力电缆的绝缘测量
一、教学目标
1.掌握电缆的基本知识；
2.掌握低压电力电缆绝缘摇测的方法。
二、所需设备、工具及耗材
三、相关实践性知识介绍
（一）电力电缆
1.电线与电缆的区别
电线一般是用于承载电流的导电金属线材，有实心的、绞合的或箔片编织的等各种形式，按绝缘状况分为裸电线和绝缘电线两大类。
电缆是由一根或多根相互绝缘的导电线芯置于密封护套中构成的绝缘导线。其外可加保护覆盖层，电力电缆在电力系统主干线中用以传输和分配电能或传送电信号，控制电缆从电力系统的配电点把电能直接传输到各种用电设备器具的电源连接线路。它与普通电线的差别主要是电缆尺寸较大、结构较复杂等。
电线与电缆的区别在于电线的尺寸一般较小、结构较为简单，但有时也将电缆归入广义的电线之列。
2.绝缘强度及绝缘电阻
（1）绝缘强度
绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时就会被击穿，这个导致绝缘击穿的电场强度称为绝缘强度。
（2）绝缘电阻
绝缘电阻是反映电线电缆产品绝缘特性的主要指标，它反映了电线电缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小，与绝缘的介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在着极为密切的关系。产品的绝缘电阻主要取决于所选用的绝缘材料，但工艺水平对绝缘电阻的影响很大，因此测定绝缘电阻是监督材料质量和工艺水平的一种方法。测定绝缘电阻可以发现工艺的缺陷，同时也是研究绝缘材料的品质和特性、研究绝缘结构以及产品在各种运行条件下的使用性能等方面的重要手段，对于已投入运行的产品，绝缘电阻是判断产品品质变化的重要依据之一。绝缘电阻测量准确与否直接影响产品品质的判定，因此要注重绝缘电阻的测量问题。
3.电缆线路的优缺点
1）优点：一般埋设于土壤中或敷设于室内、沟道、隧道中，线间绝缘距离小，不用杆塔，占地少，基本不占地上空间，不受地面建筑物影响；地下敷设，人们不易触及，安全性能好；受气候条件和周围环境影响小，风雨、雷电、鸟害对电缆的危害小，传输性能稳定，可靠性高；可跨越河流，可水下敷设；具有向超高压、大容量发展的更为有利的条件，如低温、超导电力电缆等；分布电容较大；维护工作量少；电击可能性小。
2）缺点：成本高，投资大；敷设后不易改动，分支麻烦，故障检测复杂。
4.电力电缆的基本结构
（1）电缆线芯
其导体要有好的导电性，以减少输电时线路上电能的损耗。通常由多股铜绞线或铝绞线制成。根据导体的芯数，可分为单芯、双芯、三芯和四芯电缆，导体线芯相互绝缘。
（2）绝缘层
其作用是将线芯导体和保护层相隔离，必须具有良好的绝缘性能和耐热性能。油浸纸绝缘电缆以油浸纸作为绝缘层，塑料电缆以聚氯乙烯或交联聚乙烯作为绝缘层。
图2-4-1 电力电缆的基本结构
a）三相统包层 b）分相铅包层
1—导线 2—相绝缘 3—纸绝缘层 4—铅护套 5—麻衬 6—钢带铠装层 7—麻被层 8—钢丝铠装层 9—填充物
（3）保护层
保护层分内保护层和外保护层。内保护层直接用来保护绝缘层，常用的材料有铅、铝和塑料等。外保护层用以防止内护层受到机械损伤和腐蚀，通常为钢丝或钢带构成的铠装层，外覆沥青，麻被或塑料护套。
5.电力电缆的分类
（1）按电压等级分
低压电缆（1kV及以下），中压电缆（3、6、l0、35kV），高压电缆（60kV及以上）。
（2）按电缆导电线芯截面积（mm2）分
2.5，4，6，10，16，25，35，50，70，95，120，150，185，240，300，400，500，625，800。
（3）按电缆芯数分
单芯、双芯、三芯、四芯。
（4）按传输电能的形式分
直流电缆和交流电缆。
（5）按特殊需求分
输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等。
（6）按电缆绝缘材料和结构分
油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆（简称塑力电缆）、交联聚乙烯绝缘电缆（简称交联电缆）、橡皮绝缘电缆、高压充油电缆等。
6.电缆的型号规则
7.电缆的连接
将两段电缆连接起来，使之成为一条线路，就需要利用中间接头。电缆的起端和终端，要与其他导体或电气设备连接，就要利用电缆终端头。
电缆头包括中间接头和终端头。是电缆线路的薄弱环节。大部分故障就发生在电缆头。
对电缆头的要求：可靠密封；耐压强度不低于电缆本身的耐压强度；有足够的机械强度；体积小，结构简单。
（1）中间接头的连接
电缆中间接头的连接必须采用专用的接头盒。常用的有环氧树脂接头盒和生铁接头盒两种，外形如图2-4-2所示。
图2-4-2 电缆中间的接头盒
a）环氧树脂接头盒 b）生铁接头盒
油浸纸绝缘电力电缆采用环氧树脂接头盒进行中间接头的方法：
①剥削电缆端头。
②连接芯线
（2）恢复绝缘层
（3）安装环氧树脂中间接头模具
装模具前，应先在模具内壁涂一层硅油脱模剂，两端包上塑料带，以防环氧树脂渗出，最后装上模具。装模具时，应将三根芯线放在模具中间，芯线之间保护对称的距离。
（4）浇注环氧树脂
将环氧树脂从模具浇注口一次浇入，不可间断，浇满为止。约半小时后，环氧树脂干固，即可脱去壳模。
（5）焊接地线
用裸铜导线将中间接线盒两端的金属外皮焊成一体。如果直埋地下，则应在接头表面涂一层沥青，并在环氧树脂和电缆铅包衔接处，用塑料带包缠四层，一边包缠，一边涂上沥青。
图2-4-3 电缆终端盒
a）、c）户内电缆终端盒 b）、d）户外电缆终端盒
（6）电缆终端的连接（见图2-4-3）
8.电缆的敷设方式
（1）直埋敷设（见图2-4-4）
电缆直敷施工容易，造价小，散热好，但易受腐蚀和机械损伤，检修不方便，一般用于根数不多的地方。
（2）隧道敷设（见图2-4-5）
隧道敷设检修维护方便，能容纳较多的电缆，但造价高，用料多，一般用于多电缆的配电装置中。
图2-4-4 电缆直埋敷设
图2-4-5 电缆隧道敷设
（3）缆沟敷设（见图2-4-6）
电缆沟有室内电缆沟、室外电缆沟和厂区电缆沟之分。缆沟敷设造价小，占地少，能容纳较多的电缆，但检修维护不方便，一般用于电缆更换少的地方。
图2-4-6 电缆缆沟敷设
a）室内电缆沟 b）室外电缆沟 c）厂区电缆沟
（4）架空敷设
架空敷设是指沿墙、梁或柱用支架或吊架架空敷设电缆。架空敷设的结构简单，易于处理电缆和其他管线的交叉问题，但容易受热力管道的影响。
（5）管道敷设
穿过墙壁、楼板、道路、铁路、引出建筑物的电缆应加管道进行敷设，从电缆沟道引出至电杆或墙面的电缆，距地面2m以下的一段应加管保护，室内各种电缆有可能受到机械损伤或操作人员容易触及的部位应加保护管。
（6）敷设电缆时应注意的问题
1）电缆应埋设在建筑物的散水以外。电缆敷设在建筑物附近时，电缆外皮与建筑物基础的距离不应小于0.6m（原则是考虑电缆施工时不受建筑物的阻碍，也不影响建筑物的结构）。
2）电缆和道路、铁路交叉处应加管保护，保护管应伸出路基两侧各1m。
3）非铠装电缆不准直接埋设。
4）穿电缆用的缸瓦管、混凝土管、陶瓷管的最小内径不应小于100mm。
5）每根电缆应单独穿入一根管内，但是交流单芯电力电缆不得单独穿入钢管内。
6）凡有金属外皮的电缆，其金属外皮和铠装层应可靠接地或接零。
7）直埋地下的电力电缆，电缆的埋设深度不应小于0.7m，通过农田时埋设深度不小于1.2m。电缆周围应铺以100mm的细土，在电缆上方100mm处盖上混凝土保护板，其宽度应超出电缆直径两侧各50mm。其地面上应设置明显的方位标志或标桩（每50～100m设一个）标桩高出地面150～200mm。
8）电缆埋地时应呈蛇形，防止地面变形使电缆受到拉伸。
9）多条电缆同沟敷设或相互交叉时，电缆外皮间的距离应符合以下要求：
①电力电缆相互间或与控制电缆间的最小净距：10kV及以下为0.1m，10kV以上为0.25m；不同部门使用的电缆（包括通信电缆）相互间为0.5m，如用电缆隔板隔开时，可降为0.1m，穿入管中不作规定。
②电缆相互交叉时的最小净距为0.5m。电缆在交叉点前后1m范围内，如用隔板隔开时，上述距离可降为0.25m，穿入管内时不作规定。
③电缆平行或交叉时要保持一定距离是考虑以下几个原因：
检修电缆时，若邻近电缆距离太近容易造成机械外伤。为了防止电缆在运行时发生故障而将临近电缆烧坏，因此电缆间应保持适当的距离；电缆间距离太近不容易散热，因而影响电缆的载流量；若电缆相互靠近或交叉不能保持一定距离而相互接触时，则容易产生“交流电蚀”。
10）电缆与地下管道接近和交叉时，电缆与管道间的净距不应小于以下规定：
①电缆与热力管道接近时的最小净距为2m，如用隔板隔开时为1m。
②电缆与可燃气体和易燃液体管道接近时的最小净距为1m。
③电缆与其他管道接近时的最小净距为0.5m。
④电缆与各种管道交叉时的最小净距为0.5m。
⑤禁止将电缆平行敷设在管道的上方或下方。
9.电缆的敷设方法
（1）人工敷设
人工敷设适用于规格较小和线路较短的电缆敷设。
（2）机械牵引敷设
机械牵引敷设是将电缆线盘固定在电缆沟的一端，在电缆沟的沟底每隔1.5～2m放一副滚轮，在电缆沟的另一端加放牵引设备。
10.电力电缆的投入运行
1）新电缆投入运行前，必须经过验收检查合格（包括摇测绝缘电阻值），并办理验收手续后方可投入运行。
2）停电超过一周但不满一个月的电缆，重新投入运行前，应摇测绝缘电阻值，与上次试验记录比较（换算到同一温度下），不得降低30%，否则需做直流耐压试验。如果停电超过一个月但不超过一年，则必须做直流耐压试验，试验电压可按预防性试验标准的一半。
3）重作终端头、中间接头必须核对相位，并测绝缘电阻，作耐压试验，全部合格后允许恢复运行。
11.电力电缆试验
1）新电缆敷设前应做绝缘耐压试验；安装竣工后和投入运行前也应做交接试验；
2）接于电力系统的主进线电缆及重要电缆应每年进行一次预防性试验；其他电缆一般每1～3年试验一次。预防性试验宜在夏、秋季土壤中水分饱和时进行。
3）新敷设的带有中间接头的电缆线路，在投入运行3个月后，应进行预防性试验，以后按试验周期进行。
12.电缆线路维护与检修
电力电缆线路和其他电气设备一样，必须经常加以检修和维护。检修的周期应按照规程规定执行，检修项目由根据巡视和试验结果加以确定。一般的维护工作每年至少进行一次。
（二）低压电力电缆绝缘摇测
1.兆欧表的选用及检查
选表：应使用1000V的兆欧表。
用前检查：
（1）外观检查
表壳应完好无损；表针应自由摆动；接线端子应齐全完好；表线应是单根软铜线，且完好无损，其长度一般不应超过5m。
（2）开路试验
将一条表线接在兆欧表的“E”端，另一条接在“L”端。两条线分开，置于绝缘物上，兆欧表放置平稳，摇动摇把达到120r/min，表针应稳定指在“∞”为合格。
（3）短路试验
开路试验做完后，将两条线短路，摇动摇把（开始要慢）到120r/min，表针应稳定指在“0”为合格。
2.测量方法及步骤（以测A相对地绝缘为例）
1）将电力电缆退出运行，验电、放电（先各线芯对地，然后相间，电缆越长，放电时间越长，直到看不出火花或听不到放电声为止），拆除电缆两端的设备或线路。
停电：必须把各方面的电源切断，且至少有一个明显的断开点（如隔离开关）。停电顺序：先停负载，再断开断路器，最后断开隔离开关。当断路器两侧均有隔离开关时，在断开断路器后，先断开负载侧的隔离开关，最后断开电源侧隔离开关。严禁带负载断开隔离开关。
验电：用合格的验电器（电压等级、经试验合格、试验期限有效），高压验电必须带绝缘手套。同杆架设的多层电力线路进行验电时，先验低压，后验高压；先验下层，后验上层。
放电：包括相对地放电和相间放电。相间放电可接220V灯泡，放电不彻底时再用导线直接连接放电。三芯电缆相间放电三次，四芯电缆相间放电六次。
2）将B、C相及其他相短接接地并与兆欧表的E端连接（电缆的铠装层已经接地）。
3）兆欧表的G端用软裸导线在电缆被测相（A）的最外层绝缘皮上绕3～5圈。
4）L端测量线用绝缘件夹持，交一人手持绝缘杆并悬空。
5）将表水平置于平稳牢固的地方（以免在摇动时因抖动和倾斜产生测量误差），另外一人以120r/min的速度均匀摇表，待指针稳定后，用绝缘杆持兆欧表的L端触及A相。
图2-4-7 用兆欧表
测量低压电力电缆相对地绝缘电阻的接线方式
6）待指针稳定后读数。
7）测量完毕后，应先撤兆欧表的L端，再停止摇表。
8）将A相放电。
9）其他相依次。
3.合格值的判定
各线芯对地绝缘电阻不应小于10MΩ，且与上次测量值相比无明显下降。
4.安全注意事项
1）测量前应对电缆进行放电、接地，以保证安全。
2）将兆欧表放平稳。
3）电缆终端头套管表面应擦干净，“屏蔽线”G应接好。
4）兆欧表的L端不应拖在地上。
5）摇把应以额定转速摇动，不要时快时慢。
6）要坚持“先摇后测，先撤后停”的原则，以防止由于被测物（电容）积聚的电荷反馈放电而损坏兆欧表。
7）测量完毕或需要重复测量时，须将电缆放电、接地，接地时间一般不少于1min。
8）试验报表上除记录绝缘电阻值外，还要记录测量时的温度及相对湿度。
9）摇动手柄应由慢至快，若发现指针为零，说明被测绝缘物可能发生了短路，这时不能继续摇动手柄，以防表内线圈发热损坏。
四、习题
（一）判断题
1.用兆欧表测量电缆的绝缘电阻时，仪表G端应当空着。（ ）
2.用兆欧表测量电缆的绝缘电阻时，仪表G端的测试线应当缠接在被测电缆线芯绝缘的表面。（ ）
3.用兆欧表测量电缆的绝缘电阻时，仪表G端的测试线应当接地。（ ）
4.用兆欧表测量电缆的绝缘电阻时，仪表G端的测试线应当接被测导体。（ ）
5.直埋电缆必须选择带铠装层及外护层的电缆。（ ）
6.当没有四芯电缆时，可采用带金属铠装层的或金属护套的三芯电缆外加一根导线的敷设方式。（ ）
（二）选择题
1.兆欧表有“L”、“E”和“G”三个端钮。其中“G”端钮的测试线在测电缆时应（ ）。
A.作机械调零 B.作接地保护
C.接被测线芯的绝缘D.接被测导体
2.摇测低电压电力电缆的绝缘电阻时所采用的兆欧表的额定电压应为（ ）V。
A.2500 B.1000 C.500 D.250
3.直埋电缆的最小埋设深度一般为（ ）m。
A.0.6 B.0.7 C.1 D.2
4.直埋电缆沟底电缆上、下应铺设厚（ ）mm的沙或软土。
A.50 B.100 C.150 D.200
5.直埋电缆直线段每（ ）m应设置明显的方位标志或标桩。
A.50～100 B.100～150 C.150～250 D.200～250
6.电缆标桩应高出地面（ ）mm。
A.50～100 B.150～200 C.300～400 D.500
7.铜芯电缆与铝芯电缆的连接应采用（ ）。
A.铜芯和铝芯直接缠绕连接 B.铜芯镀锡后与铝芯绑线连接
C.铜制线夹压接 D.专用的铜铝连接管压接
8.验电应由近到远逐相进行，对于现场既有高压装置也有低压装置者，应该（ ）。
A.先验高压，后验低压 B.先验低压，后验高压
C.无先后顺序要求 D.同时验高压和低压
（三）问答题
1.摇测低压电缆的绝缘电阻时，兆欧表的选用和检查工作有哪些？
2.请描述摇测低压电力电缆的方法步骤及判断合格值的标准。
3.在摇测低压电缆的绝缘电阻时有哪些安全注意事项？