什么是电力电缆？具有哪些特征？

1、电力电缆的定义

电力电缆是一种用于传输和分配电能的电缆，广泛应用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线等场合。它主要由导体、绝缘材料和护套等部分组成，能够将高压、中压或低压电能输送到各种类型的设备中，如建筑物、工厂、通信系统和输电系统等。电力电缆的基本结构包含三个部分：导体、绝缘材料和护套层。其中，导体负责传输电流；绝缘材料将导体隔离在一个不导电的环境中，以防止短路和电击；护套层则起到保护密封作用，使绝缘层不被潮气浸入，不受外界损伤，保持绝缘性能。

2、电力电缆主要特征

1）结构组成：

a、线芯（导体）：线芯是电力电缆中负责传输电能的部分，它由一根或数根导线绞合而成，主要作用是输送电能。线芯的材料和截面大小直接影响电缆的电气性能和传输能力。b、绝缘层：绝缘层位于线芯之外，其主要功能是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能的安全输送。绝缘层的材料和厚度对电缆的电气安全性和使用寿命有重要影响。

c、屏蔽层：屏蔽层的作用主要是改善电场分布情况，减小切向应力，对于多芯电缆，绝缘线芯之间还需增加填芯和填料，以便于电缆的整体结构更加稳定，减少电磁干扰。

d、保护层：保护层通常位于电缆的最外层，其作用是保护电缆免受外界环境因素的影响，如机械损伤、化学腐蚀等，确保电缆的长期稳定运行。

e、填充结构和抗拉元件：在某些特定类型的电缆中，为了提高电缆的机械强度和耐久性，会在电缆内部添加填充结构和抗拉元件。这些结构有助于提高电缆的整体性能，使其能够更好地适应不同的使用环境和条件。

导体是如何传输电流的？

电力电缆的导体传输电流的基本原理是通过有传导电流功能的实心单线或绞合组成的导体进行电能的传输。在电缆体外面包覆具有耐受电压的绝缘材料，以保证电力电缆的正常工作。导体是电力电缆中唯一负责传输电能的部分，通常使用铜或铝制成，其主要作用是提供电子流动的通道，从而实现电能输送。此外，电缆中的电流传输还涉及到一些特殊现象，例如趋肤效应，这是指高频信号的电流流过电缆时，电流集中于导体表面而使导体有效横截面积减少、电阻值加大的现象。这种现象说明，在特定条件下，电流的分布和传输方式会受到影响。电力电缆的导体通过提供一个电子流动的通道来传输电流，同时，电缆的设计和材料选择（如使用高电导率的金属材料）以及特殊现象（如趋肤效应）都会影响电流的传输效率和方式。

绝缘材料：隔离导体，防止短路和电击。

绝缘层的作用是隔离导体之间的电场，防止因电压过高引起的漏电等问题，并防止与外界环境产生电气联系。这种隔离作用是通过使用具有高耐电强度的绝缘材料来实现的，这些材料能够有效地阻止电流的流动。矿物绝缘电缆使用氧化镁粉末作为无机绝缘材料来隔离导体与护套，而常见的电线电缆绝缘层材料包括聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯(XLPE)、氟塑料、橡皮料、乙丙橡胶料和硅橡胶绝缘料等。此外，绝缘层的设计还考虑到了保持低污染等级的重要性，以充分发挥其在高压和超高压电缆中的作用。

护套层：保护绝缘层，防止外界损伤。

a、防止水分和潮气侵入：电缆内护套的作用之一是防止绝缘层受到湿气的影响，保持绝缘层的干燥状态，从而避免因受潮导致的绝缘性能下降或损坏。

b、防护机械损伤：电缆护套层能够承受外力作用，减少机械力对电缆的影响，保护电缆在敷设、运输和使用过程中免受机械损伤。特别是外护层，它位于最外层，可以有效防止铠装层受到侵蚀，进一步保护内护层免受外界影响和机械损伤。

c、抵抗化学腐蚀：电缆护套层还能防止绝缘层受到化学侵蚀性介质的作用，如酸、碱等，保护绝缘层不被化学物质破坏。

d、屏蔽和防腐蚀：对于金属护套（内护层）和外护层构成的保护层，它们不仅起到机械保护作用，还具有防腐蚀性、抗压抗拉性和阻燃性，这些特性有助于延长电缆的使用寿命并保证其长期稳定的电气性能。

e、流过短路电流：内护层还可以流过短路电流，这在电缆发生故障时尤为重要，可以有效地分摊短路电流，避免直接对绝缘层造成损害。

2）电力电缆的主要特征包括：

工作电压较高，要求具有优良的电气绝缘性能；传输容量较大，对电缆的热性能考虑突出；通常固定敷设于各种环境条件下（如地下、隧道沟管、竖井斜坡以及水下等），并要求可靠地运行数十年，因此对护套的材料与结构有特殊要求。

电力电缆的结构主要包括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）。此外，电力电缆还具有导电绝缘传输性能、抗拉强度、伸展率、弯曲性、弹性、振动耐磨性、抗冲击以及耐热等级等特点。

3）电力电缆应用领域：

电力电缆的应用领域非常广泛，包括但不限于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线等。根据国家规划，电力电缆在新能源、智慧电网、轨道交通、航空航天、海洋工程等领域有着重要的应用前景。此外，电力电缆还在电力系统中起到关键作用，用于电力的传输和分配。随着技术的发展和应用需求的增加，电力电缆行业的产品升级趋势明显，预计到2026年行业需求规模有望接近1.8万亿元。

3、电力电缆分类

4、电力电缆的特殊工艺技术

1）非规则绞合：包括束绞、同心复绞、特殊绞合等，这些绞合方式主要用于电力电缆上，以满足特定的性能要求。

2）绝缘挤出塑料电线电缆主要采用挤包实心型绝缘层，其主要技术要求包括偏心度，即挤出的绝缘厚度的偏差值，这是体现挤出工艺水平的重要标志。

3）成缆的技术要求：主要是防止异形绝缘芯翻转，导致电缆弯曲；二是防止绝缘层划伤。大多数电缆都伴随着另外两个过程完成：填充，保证电缆的完整性和功能性。

4）特种电缆：特种电力电缆是一种应用于特殊工作环境的电力电缆，其内部结构、制作工艺相对于普通电力电缆更加复杂、更加耐用。特种电缆大致可分为耐高温电线电缆、功能化电线电缆、新型绿色绝缘环保电线电缆、用途和结构特殊的电线电缆四大类。

5）技术创新：我国十余家线缆企业通过技术创新，解决了设计与制造中的一系列难题，增强了我国高压海底电缆的制造能力。这表明电力电缆的制造技术不断进步，特别是在高压海底电缆领域。

6）绿色低碳装备开发：采用"问题导向、产学研用联合、跨学科协同"的创新模式，全面开展聚丙烯电缆料性能提升、电缆制造和评价方法研究，这是响应"双碳"目标的电力电缆装备开发新进展。

5、电力电缆的优点与挑战

电力电缆的优点在于其占地少、可靠性高、维护工作量少等，但同时也面临着成本高、环保和质量监管严格等挑战。