第1章 电力电缆的历史 1
1.1 地下电缆的发展 1
1.2 早期电报线路 1
1.3 电气照明 2
1.4 照明用配电 3
1.5 纸绝缘电缆 5
1.6 地下住宅配电系统 6
1.7 挤包绝缘电力电缆 7
1.8 存在的问题 7
1.9 中压电力电缆的研制 8
参考文献 10
第2章 电缆介质基础理论 11
2.1 引言 11
2.2 电场与电压 11
2.3 空气绝缘导体 12
2.4 利用绝缘节省空间 12
2.5 更高的电压 13
2.6 绝缘屏蔽 14
2.7 必要的导体屏蔽 15
2.8 屏蔽层要求 15
2.9 绝缘层要求 16
2.10 护层 16
2.11 术语 16
2.11.1 非屏蔽电力电缆 16
2.11.2 中压屏蔽电缆 16
2.11.3 导体 16
2.11.4 电气绝缘（电介质） 17
2.11.5 电场 17
2.11.6 等位线 17
参考文献 17
第3章 导体 18
3.1 引言 18
3.2 材料选择 18
3.2.1 直流电阻 18
3.2.2 重量 19
3.2.3 载流量 19
3.2.4 电压降 19
3.2.5 短路 19
3.2.6 其他重要因素 19
3.3 导体规格 20
3.3.1 美国线规（AWG） 20
3.4 圆密耳（截面积单位）规格 20
3.5 公制标准 27
3.6 绞合 31
3.6.1 同心绞合 31
3.6.2 紧压绞合 32
3.6.3 型线绞合 32
3.6.4 束绞 32
3.6.5 束丝复绞 33
3.6.6 扇形导体 33
3.6.7 分割导体 34
3.6.8 环形导体（中空导体） 35
3.6.9 同向绞合导体 36
3.7 机械物理性能 36
3.7.1 导体性能 36
3.7.2 硬度 36
3.8 绞合阻隔 37
3.9 电气参数计算 38
3.9.1 导体直流电阻 38
3.9.2 导体交流电阻 38
3.9.3 集肤效应 39
3.9.4 邻近效应 39
3.9.5 磁性金属管中的电缆 39
3.9.6 高频电阻 39
参考文献 40
第4章 电缆电气参数 41
4.1 电缆额定电压 41
4.2 100％水平 41
4.3 133％水平 41
4.4 173％水平 42
4.5 不适用电缆的场合 42
4.6 低压电缆额定电压 42
4.7 电缆计算中的常量 42
4.7.1 电缆绝缘电阻 42
4.7.2 体积电阻率 42
4.7.3 表面电阻率 43
4.7.4 直流充电电流 43
4.8 介电常数 44
4.9 电缆绝缘的介质损耗 44
4.10 电缆电容 45
4.11 容抗 46
4.12 交流运行时的充电电流 46
4.13 电缆的感抗 47
4.13.1 高频下电缆的感抗 47
4.14 电缆内的互感 47
4.15 电缆导体阻抗 48
4.16 电缆总电抗 48
4.17 电缆介质损耗因数 48
4.18 绝缘参数 49
4.18.1 电缆内的电应力 49
4.18.2 介电强度 49
4.18.3 交流介电强度 50
4.18.4 冲击强度 50
4.19 电气参数综述 50
4.19.1 电阻 50
4.19.2 电导 50
4.19.3 电导率 51
4.19.4 体积电阻率 51
4.19.5 电感 51
4.19.6 多导体电缆电感 51
4.19.7 电缆互感 52
4.19.8 同轴电缆电感 52
4.20 电容 52
4.20.1 电缆电容 52
4.21 电抗 52
4.21.1 感抗 52
4.21.2 容抗 53
4.21.3 总电抗 53
4.22 阻抗 53
4.23 导纳 53
4.24 电力工程的功率因数 53
4.25 圆筒的切向应力 54
参考文献 54
第5章 绝缘材料的基本原理 55
5.1 引言 55
5.2 电气绝缘材料的物理化学特性 58
5.2.1 概述 58
5.2.2 聚乙烯分子链长度及分子量 59
5.2.3 支链 61
5.2.4 结晶度 62
5.2.5 聚乙烯共聚物 64
5.3 聚乙烯的制造 65
5.3.1 传统制造工艺 65
5.3.2 分子量分布控制技术 65
5.4 交联聚乙烯 66
5.4.1 基本原理 66
5.4.2 过氧化物交联 68
5.4.3 辐照交联 71
5.4.4 硅烷交联 72
5.4.5 温度对材料特性的影响 74
5.4.6 抗氧化剂 75
5.4.7 本节内容回顾 76
5.5 抗水树交联聚乙烯 77
5.6 乙丙橡胶绝缘 78
5.6.1 机理 78
5.6.2 其他乙丙橡胶 81
5.6.3 乙丙橡胶并不都是类似的 81
5.6.4 自由电荷与限制电荷 83
5.7 屏蔽材料 83
5.7.1 综述和聚合物的作用 83
5.7.2 炭黑的作用 84
5.7.3 非导电的屏蔽材料 85
5.8 护套材料 85
5.9 阻水技术 87
5.10 纸绝缘电缆 88
5.10.1 机理 88
5.10.2 老化行为 90
5.10.3 测试方法 91
5.11 低压聚合物绝缘电缆 92
5.11.1 绝缘材料 92
5.11.2 次级电缆 97
5.12 挤包绝缘的修复 97
5.12.1 概念介绍 97
5.12.2 修复原理 99
5.12.3 电缆修复的现场过程 100
5.13 中压绝缘材料的比较 101
参考文献 103
附录 105
附录A 聚乙烯分子链在极低温度下的运动 105
附录B 单点催化聚合 105
第6章 电缆绝缘材料电气性能 107
6.1 引言 107
6.2 体积电阻率（VR） 108
6.3 运行场强下绝缘材料的响应 109
6.3.1 极化 109
6.3.2 介电常数 112
6.3.3 介质损耗 113
6.3.4 色散 113
6.3.5 矿物填充体系和界面极化 115
6.3.6 电导 115
6.3.7 电缆响应 116
6.3.8 纸／液绝缘系统 116
6.3.9 小结 117
6.4 高场强时的绝缘响应 117
6.4.1 介绍 117
6.4.2 介电强度 117
6.4.3 测试方法 118
6.4.4 击穿和故障 120
6.4.5 局部放电 122
6.5 本章小结 125
参考文献 126
第7章 电力电缆的屏蔽 127
7.1 引言 127
7.2 导体屏蔽 127
7.3 中压电缆的绝缘屏蔽 128
7.3.1 应力消减层 128
7.3.2 金属屏蔽 128
7.3.3 同心中性线电缆 129
7.4 低压电力电缆的金属屏蔽 129
7.4.1 电场 129
7.4.2 磁场 130
参考文献 130
第8章 护套和铠装 131
8.1 金属护套 131
8.2 热塑性护套 131
8.2.1 聚氯乙烯 131
8.2.2 聚乙烯（不导电的） 132
8.2.3 半导电护套 133
8.2.4 聚丙烯 134
8.2.5 氯化聚乙烯 134
8.2.6 热塑性弹性体 134
8.2.7 尼龙 134
8.2.8 低烟无卤（LSZH）护套 135
8.3 热固性护套材料 135
8.3.1 交联聚乙烯 135
8.3.2 氯丁橡胶 135
8.3.3 氯磺化聚乙烯 135
8.3.4 丁腈橡胶 136
8.3.5 丁腈／聚氯乙烯 136
8.3.6 乙丙橡胶 136
8.4 铠装 136
8.4.1 连锁铠装 136
8.4.2 钢丝铠装 137
8.4.3 其他铠装类型 138
参考文献 138
第9章 低压电缆 139
9.1 引言 139
9.2 设计 139
9.2.1 导体设计 139
9.2.2 单层绝缘导体 140
9.2.3 带绝缘和护套的导体 142
9.2.4 成股的单芯导体电线和电缆 144
9.2.5 多芯电缆 145
参考文献 150
第10章 标准和规范 151
10.1 引言 151
10.2 制造商组织 151
10.2.1 绝缘电缆工程师协会（ICEA） 151
10.2.2 国家电气制造商协会（NEMA） 152
10.2.3 铝协会（AA） 152
10.3 使用者组织 152
10.3.1 爱迪生照明公司协会（AEIC） 152
10.3.2 乡村公共服务（RUS）［之前的REA］ 152
10.4 共识组织 153
10.4.1 美国国家标准学会（ANSI） 153
10.4.2 美国材料试验协会（ASTM） 153
10.4.3 加拿大标准协会（CSA） 153
10.4.4 国际电工委员会（IEC） 153
10.4.5 美国国家电气规范（NEC） 153
10.4.6 美国安全检测实验室（UL） 153
10.5 典型的标准和规范 154
10.5.1 导体 154
10.5.2 导体屏蔽 155
10.5.3 绝缘 155
10.5.4 挤包绝缘屏蔽 157
10.5.5 金属屏蔽 158
10.5.6 电缆护套 159
10.5.7 常规文献 159
参考文献 159
第11章 电缆的制造 161
11.1 引言 161
11.2 导体的制造 161
11.2.1 拉丝 161
11.2.2 退火 161
11.2.3 退火拉丝 162
11.2.4 绞合 162
11.3 挤包绝缘电缆制造 162
11.3.1 绝缘材料和护套材料 162
11.3.2 挤出 163
11.3.3 硫化 163
11.3.4 冷却 165
11.4 挤出生产线的构造 165
11.4.1 单台挤出机生产线 165
11.4.2 “两步法”挤出 165
11.4.3 “一步法”挤出生产线 166
11.4.4 “真正三层”共挤 167
11.4.5 挤出机头 167
11.4.6 加工 167
11.4.7 成缆 167
11.5 纸绝缘电缆 168
11.5.1 纸绝缘 168
11.5.2 纸张绕包 169
11.5.3 成缆 169
11.5.4 浸渍材料 169
11.5.5 干燥和浸渍 170
11.5.6 浸渍油的处理 171
11.5.7 浸渍控制 171
11.5.8 冷却工序的控制 171
11.6 出厂检验 172
11.6.1 低压电缆全长度电性能试验 172
11.6.2 中压电缆电性能试验 173
11.6.3 其他出厂检验 173
参考文献 173
第12章 电缆敷设 174
12.1 引言 174
12.2 电缆敷设拉力的讨论 175
12.2.1 导体的最大允许拉力 175
12.2.2 敷设拉力计算 175
12.2.3 摩擦系数 176
12.2.4 侧壁承载压力（sWBP） 176
12.2.5 管道或排管中多根电缆的敷设 177
12.3 敷设计算 180
12.3.1 横向弯曲外的拉力 180
12.3.2 敷设方向的选择 181
12.4 电缆敷设研究 182
12.4.1 研究成果 183
12.5 现场经验 183
参考文献 185
第13章 接头、终端和附件 186
13.1 引言 186
13.2 终端理论 186
13.2.1 电场介绍 186
13.2.2 终端的用途 186
13.2.3 简单消除应力的终端 187
13.2.4 电压梯度终端 188
13.3 终端设计 190
13.3.1 应力锥设计 190
13.3.2 电压梯度设计 190
13.3.3 纸绝缘电缆终端 190
13.3.4 钎柄（接线端子） 190
13.3.5 可分离连接器（肘形） 191
13.4 接头 194
13.4.1 接头理论 194
13.4.2 接头设计和绝缘 195
13.5 可替代设计 198
13.6 接头和终端的选择 199
13.7 故障分析 199
参考文献 199
第14章 电缆载流量 200
14.1 引言 200
14.2 土壤热阻系数 200
14.3 载流量计算 201
14.3.1 热路模型 201
14.3.2 负载因数 202
14.3.3 损耗因数 202
14.3.4 导体损耗 202
14.3.5 介质损耗的计算 204
14.3.6 金属屏蔽损耗 204
14.4 典型热路 206
14.4.1 有护套和屏蔽电缆的内部热路 206
14.4.2 单层绝缘，连续负载 206
14.4.3 不同材料电缆的内部热路，连续负载 206
14.4.4 有护套和屏蔽简单电缆的热路，连续负载 206
14.4.5 例3中电缆，周期性负载 206
14.4.6 外部热路，沟道中电缆，连续负载 207
14.4.7 外部热路，沟道中电缆，时变负载，外部热源 207
14.4.8 外部热路，直埋电缆，周期性负载，可能有外部热源 207
14.4.9 外部热路，空气中电缆，可能有外部热源 207
14.5 载流量算例 208
14.5.1 概述 208
14.6 载流量表和计算机程序 209
14.6.1 表格 209
14.6.2 计算机程序 209
14.7 短路条件下的“载流量” 209
14.8 载流量与电压降计算的关系 210
参考文献 210
第15章 土壤热阻系数 211
15.1 引言 211
15.2 土壤中的热传递机理 211
15.2.1 土壤临界含水量 214
15.3 外部热环境 215
15.4 自然土壤热阻系数 215
15.5 埋深处季节性的温度变化 217
15.6 土壤的热稳定 218
15.6.1 热交换率 218
15.6.2 土壤类型和密度 219
15.6.3 土壤水分 219
15.7 土壤干燥时间概念 219
15.8 临界热交换率 221
15.9 热特性好的土壤 222
15.10 热特性差的土壤 222
15.11 使用合适的回填土 223
15.12 合适的回填土 223
15.12.1 颗粒压实回填土 224
15.12.2 现场敷设 225
15.12.3 质量控制 225
15.12.4 流体回填土 226
15.13 混凝土作为回填土 227
15.13.1 电缆回填混凝土 228
15.13.2 佛罗里达州安装测试 228
15.13.3 实验结果 229
15.14 土壤界面温度 229
15.15 敷设路线热特性调查 230
15.15.1 回顾和规划 230
15.15.2 现场测试 230
15.15.3 实验室测试 230
15.15.4 分析 231
15.15.5 回填土参数和热稳定性 231
15.15.6 质量保证 231
15.15.7 通用 231
参考文献 232
第16章 护套互联和接地 234
16.1 引言 234
16.2 电缆是个变压器 234
16.3 载流量 235
16.3.1 屏蔽损耗 236
16.3.2 屏蔽电导率 236
16.3.3 互联跳线能力 237
16.4 多点接地 238
16.4.1 优点 238
16.4.2 缺点 238
16.4.3 讨论 238
16.5 单点接地和交叉互联 238
16.5.1 优点 238
16.5.2 缺点 238
16.5.3 背景 239
16.5.4 单点互联方法 239
16.5.5 护套的感应电压水平 239
16.5.6 互联方式 241
参考文献 244
第17章 地下系统故障点定位 245
17.1 引言 245
17.2 管道与工井系统 245
17.2.1 Murray回路电桥 246
17.3 地下住宅配电系统 246
17.4 故障点标定的方法 247
17.4.1 电缆定位 247
17.4.2 切断和尝试 247
17.4.3 雷达或时域反射仪 248
17.4.4 电容放电装置（轰鸣器） 248
17.4.5 土壤梯度仪 249
17.4.6 电容测量法 249
17.4.7 在北美不常使用的标定方法 249
17.5 故障电路指示器 250
参考文献 253
第18章 电力电缆现场评估 254
18.1 引言 254
18.1.1 验收测试 254
18.1.2 安装测试 254
18.1.3 维护性测试 254
18.2 原理 255
18.2.1 测试项目 255
18.2.2 励磁电压 255
18.2.3 性能测试的项目 255
18.2.4 时间上的考虑 255
18.2.5 全局评估和精确定位故障 256
18.2.6 需要测试的量 256
18.3 综述 256
18.3.1 在线和离线测试 256
18.3.2 直流电压测试 257
18.3.3 替代性测试手段 258
18.4 直流电压测试 258
18.4.1 简介 258
18.4.2 低压直流测试 258
18.4.3 高压直流测试 259
18.4.4 优缺点 259
18.5 工频在线监测 259
18.5.1 简介 259
18.5.2 测量 260
18.5.3 优点 260
18.5.4 缺点 260
18.6 工频离线监测 260
18.6.1 简介 260
18.6.2 测试设备的要求 261
18.6.3 测试系统特性 261
18.6.4 测试过程 261
18.7 局部放电测试 262
18.7.1 概述 262
18.7.2 局部放电的测量 262
18.7.3 测试设备 263
18.8 损耗因数测试 264
18.8.1 概述 264
18.8.2 介质损耗 264
18.8.3 方法 264
18.8.4 测量方法和仪器 265
18.8.5 优点 265
18.8.6 缺点 265
18.8.7 甚低频正弦波下损耗因数 265
18.9 甚低频测试 266
18.9.1 概述 266
18.9.2 甚低频耐压测试 267
18.9.3 余弦波甚低频测试 267
18.9.4 正弦波甚低频测试 268
18.9.5 甚低频正弦波tanδ测试 269
18.10 振荡波测试 271
18.10.1 概述 271
18.10.2 测试方法概述 271
18.10.3 优点 271
18.10.4 缺点 271
18.10.5 测试设备 272
18.10.6 试验过程 272
18.10.7 进一步研究工作 272
18.11 介电谱 272
参考文献 273
第19章 树 275
19.1 引言 275
19.2 背景 275
19.3 水树 276
19.3.1 水树的机理 276
19.3.2 加速试验的介绍 279
19.4 电树 280
19.5 电树和水树的组合 281
19.6 实验室测试 283
19.7 树的技术讨论 286
19.8 亚甲基蓝的染色技术 287
19.9 浸硅油观察 287
参考文献 288
第20章 配电电缆系统的雷电保护 289
20.1 引言 289
20.2 电涌保护（过电压保护） 289
20.2.1 保护裕度 289
20.2.2 额定电压 289
20.2.3 最高电压 290
20.2.4 接地系数 290
20.2.5 放电 290
20.2.6 电涌放电 290
20.2.7 绝缘电阻放电电压 290
20.3 波形和上升率 290
20.4 避雷器的操作使用 291
20.4.1 气隙 291
20.4.2 阀型避雷器 291
20.4.3 金属氧化物变阻器（MOV） 292
20.5 自然雷击 292
20.6 行波 293
20.7 传播速度 294
20.8 避雷器的正确连接方法 294
20.8.1 引线长度 295
20.8.2 电流的路径 295
20.8.3 接地电阻／阻抗 295
参考文献 296
第21章 电缆性能 297
21.1 引言 297
21.2 电缆故障数据 297
21.3 性能 298
21.4 数据分析 300
21.5 当前情况 301
参考文献 302
第22章 同心中性线的腐蚀 303
22.1 引言 303
22.2 电位序 303
22.2.1 电化当量 304
22.2.2 氢离子浓度 304
22.3 腐蚀机理 306
22.4 腐蚀类型 307
22.4.1 阳极腐蚀（杂散直流电流） 307
22.4.2 阴极腐蚀 307
22.4.3 电化学腐蚀 307
22.4.4 化学腐蚀 308
22.4.5 交流腐蚀 308
22.4.6 局部电池腐蚀 308
22.4.7 其他腐蚀类型 308
22.5 同心中性线腐蚀 308
22.5.1 研究活动 309
22.5.2 土壤成分 309
22.5.3 同心中性线腐蚀机理 309
22.6 护套 311
22.7 阴极保护 311
22.8 腐蚀位置的定位 311
22.8.1 中性线电阻率测量 311
22.8.2 受损位置的定位 311
参考文献 312
第23章 海缆铠装的腐蚀 313
23.1 引言 313
23.2 铠装系统中的电流 313
23.3 腐蚀 316
23.3.1 直流条件下的腐蚀 316
23.3.2 交流条件下的腐蚀 316
23.4 现场经验 317
23.5 铠装腐蚀的缓解 317
参考文献 318
第24章 名词术语和缩略语 319
24.1 名词术语 319
24.2 缩略词 327