W nowoczesnych systemach elektroenergetycznych kable wysokiego napięcia odgrywają istotną rolę. Od podziemnych sieci energetycznych w miastach po długie linie przesyłowe w górach i rzekach, kable wysokiego napięcia zapewniają wydajną, stabilną i bezpieczną transmisję energii elektrycznej. W tym artykule szczegółowo zbadano różne technologie związane z kablami wysokiego napięcia, w tym ich strukturą, klasyfikacją, procesem produkcyjnym, charakterystyką wydajności, instalacji i konserwacji.
1. Struktura podstawowa kabli wysokiego napięcia
Kable wysokiego napięcia składają się głównie z przewodów, warstw izolacyjnych, warstw osłonowych i warstw ochronnych.
Przewód jest kanałem transmisyjnym prądu i jest zwykle wykonany z miedzi lub aluminium. Miedź ma dobrą przewodność i plastyczność, podczas gdy aluminium ma stosunkowo niskie koszty i lekka waga. Te przewodniki mają na ogół w postaci drutów skręconych wielowarstwowych, aby zwiększyć elastyczność.
Warstwa izolacyjnego jest kluczową częścią kabla wysokiego napięcia, który odgrywa rolę w zapobieganiu wyciekom prądu i izolowaniu przewodu ze świata zewnętrznego. Typowe materiały izolacyjne obejmują usieciowany polietylen (XLPE), papier olejowy itp. XLPE ma doskonałe właściwości elektryczne, odporność na ciepło i wytrzymałość mechaniczną i jest szeroko stosowany w nowoczesnych kablach wysokiego napięcia.
Warstwa ekranowania jest podzielona na wewnętrzne osłonę i zewnętrzne osłonę. Wewnętrzna tarcza służy do uczynienia pola elektrycznego i zapobiegania uszkodzeniu warstwy izolacji lokalnej; Zewnętrzna tarcza może zmniejszyć zakłócenia zewnętrznego pola elektromagnetycznego na kablu, a także uniemożliwić kabelowi wpływ elektromagnetycznego na świat zewnętrzny.
Warstwa ochronna chroni głównie kabel przed uszkodzeniem przez czynniki zewnętrzne, takie jak uszkodzenie mechaniczne, korozja chemiczna i wtargnięcie wody. Zwykle składa się z metalowej zbroi i zewnętrznej pochwy. Metalowa zbroja może zapewnić wytrzymałość mechaniczną, a zewnętrzna pochwa ma wodoodporne i antykorozyjne funkcje.
2. Klasyfikacja kabli wysokiego napięcia
Zgodnie z poziomem napięcia kable wysokiego napięcia można podzielić na kable średniego napięcia (ogólnie 3-35 kV), kable wysokiego napięcia (35-110KV), kable o wysokim napięciu (110-500KV) i kable o wysokim napięciu (powyżej 500 kV). Kable o różnych poziomach napięcia różnią się pod względem konstrukcji, wymagań dotyczących izolacji itp.
Z perspektywy materiałów izolacyjnych, oprócz kabli XLPE i kabli olejowych, wymienionych powyżej, istnieją również kable gumowe etylen-propylen. Kable z papieru olejowego mają długą historię, ale z powodu wysokich kosztów konserwacji i innych powodów stopniowo zastępowano je kablami XLPE. Kabel z gumy etylenowej propylenowej ma dobrą elastyczność i odporność na pogodę i nadaje się na specjalne okazje.
3. Proces produkcyjny kabla wysokiego napięcia
Produkcja kabla wysokiego napięcia jest złożonym i delikatnym procesem.
Produkcja przewodów najpierw wymaga rozciągania, skręcania, skręcania i innych procesów, aby zapewnić dokładność wymiarową i właściwości mechaniczne przewodnika. Podczas procesu skręcania pasma nici muszą być ściśle rozmieszczone w celu poprawy przewodności przewodnika.
Wyciągnięcie warstwy izolacyjnej jest jednym z kluczowych kroków. W przypadku warstwy izolacyjnej XLPE materiał XLPE jest wytłaczany w wysokiej temperaturze i równomiernie owinięty przewodnikiem. Podczas procesu wytłaczania parametry, takie jak temperatura, ciśnienie i prędkość wytłaczania, muszą być ściśle kontrolowane, aby zapewnić jednorodność jakości i grubości warstwy izolacyjnej.
Warstwa ekranowania jest zwykle wytwarzana przez metalowe tkanie drutu lub metalowe owijanie taśmy. Procesy produkcyjne wewnętrznych i zewnętrznych tarcz są nieco inne, ale oba muszą zapewnić integralność warstwy osłonowej i dobre połączenie elektryczne.
Wreszcie produkcja warstwy ochronnej obejmuje układanie metalowej zbroi i wytłaczanie zewnętrznej pochwy. Metalowa zbroja powinna mocno pasować do kabla, a wytłaczanie zewnętrznej pochwy powinno zapewnić płynny wygląd bez defektów, takich jak bąbelki i pęknięcia.
4. Charakterystyka wydajności kabli wysokiego napięcia
Pod względem wydajności elektrycznej kable wysokiego napięcia muszą mieć wysoką oporność na izolację, niską stratę dielektryczną i dobrą oporność na napięcie. Wysoka rezystancja izolacji może skutecznie zapobiec upadkowi prądu, niskie straty dielektryczne zmniejsza utratę energii elektrycznej podczas przekładni, a dobry odporność na napięcie zapewnia, że kabel może bezpiecznie działać w środowisku wysokiego napięcia.
Jeśli chodzi o właściwości mechaniczne, kabel powinien mieć wystarczającą wytrzymałość na rozciąganie, promień zginania i odporność na uderzenie. Podczas instalacji i eksploatacji kabel może być poddany rozciąganiu, zginaniu i uderzeniu siły zewnętrznej. Jeśli właściwości mechaniczne są niewystarczające, łatwo jest spowodować uszkodzenie kabla.
Wydajność termiczna jest również ważnym aspektem. Kabel generuje ciepło podczas pracy, zwłaszcza podczas pracy pod wysokim obciążeniem. Dlatego kabel musi mieć dobrą odporność na ciepło i być w stanie normalnie pracować w określonym zakresie temperatur bez problemów, takich jak starzenie się izolacji. Kabel XLPE ma stosunkowo dobrą odporność na ciepło i może działać przez długi czas w wyższych temperaturach.
5. Instalacja i konserwacja kabli wysokiego napięcia
Jeśli chodzi o instalację, pierwszą rzeczą do zrobienia jest zaplanowanie ścieżki, aby zapewnić, że ścieżka układania kabla jest rozsądna i bezpieczna. Podczas procesu układania należy zachować ostrożność, aby uniknąć nadmiernego rozciągania, zginania i wytłaczania kabla. W przypadku leczenia kabli na duże odległości sprzętu takie jak przenośniki kablowe są zwykle używane do budowy.
Produkcja połączeń kablowych jest kluczowym linkiem w procesie instalacji. Jakość złącza bezpośrednio wpływa na niezawodność operacyjną kabla. Podczas robienia połączeń kabel musi być usuwany, czyszczony, podłączony i izolowany. Każdy krok musi być przeprowadzany ściśle zgodnie z wymogami procesu, aby zapewnić, że właściwości elektryczne i mechaniczne złącza spełniają wymagania.
Prace konserwacyjne są niezbędne do długoterminowego stabilnego działania kabli wysokiego napięcia. Regularne inspekcje mogą niezwłocznie wykryć, czy wygląd kabla jest uszkodzony, czy osłona jest uszkodzona. Jednocześnie niektóre urządzenia testowe można również wykorzystać do przetestowania wydajności izolacji i częściowego rozładowania kabla. Jeśli zostaną znalezione problemy, należy je naprawić lub wymienić na czas.
6. Awaria i wykrywanie kabli wysokiego napięcia
Wspólne awarie kabli wysokiego napięcia obejmują rozkład izolacji, odłączenie przewodu i uszkodzenie połączenia. Podział izolacji może być spowodowany starzeniem się izolacji, częściowym rozładowaniem lub zewnętrznym przepięciem. Odłączenie przewodu jest zwykle spowodowane mechaniczną siłą zewnętrzną lub długoterminowym przeciążeniem. Niepowodzenie stawów może być spowodowane słabym procesem produkcji stawów lub silnym ogrzewaniem podczas pracy.
Aby wykryć te usterki, istnieje wiele metod wykrywania. Częściowe wykrywanie rozładowania jest powszechnie stosowaną metodą. Wykrywając sygnał generowany przez częściowe rozładowanie w kablu, można ustalić, czy istnieją wady izolacyjne wewnątrz kabla. Test napięcia wytrzymałego może wykryć pojemność napięcia wytrzymałego kabla i znaleźć potencjalne problemy z izolacją. Ponadto technologia obrazowania termicznego na podczerwień może wykryć rozkład temperatury na powierzchni kabla, aby dowiedzieć się, czy kabel ma problemy, jak lokalne przegrzanie.
7. Zastosowanie i trend rozwoju kabli wysokiego napięcia w systemach zasilania
W systemach elektroenergetycznych kable wysokiego napięcia są szeroko stosowane w transformacji siatki mocy miejskiej, wychodzących liniach dużych stacji zasilania, transmisji kablowej podwodnej i innych dziedzinach. W miejskich sieciach energetycznych, ze względu na ograniczoną przestrzeń, korzystanie z kabli podziemnych może zaoszczędzić przestrzeń i poprawić piękno miasta. Wychodzące linie dużych stacji energetycznych wymagają zastosowania kabli wysokiego napięcia do przesyłania energii elektrycznej do odległych podstacji. Transmisja kablowa podwodna może zrealizować transmisję energii krzyżowej i zapewnić stabilne zasilanie dla wysp i obszarów przybrzeżnych.
Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii energetycznej kable wysokiego napięcia również wykazały pewne trendy rozwojowe. Jednym z nich są badania i rozwój i zastosowanie kabli o wyższych poziomach napięcia. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na transmisję mocy na duże odległości rozwój kabli napięcia o wysokim poziomie stanie się celem. Drugi to inteligencja kabli. Dzięki zintegrowaniu czujników i innych urządzeń z kablem, można osiągnąć monitorowanie statusu operacyjnego kabla i ostrzeżenia o błędach, poprawiając w ten sposób niezawodność operacyjną kabla. Trzeci to rozwój kabli przyjaznych dla środowiska. Wraz ze wzrostem wymagań ludzi dotyczących ochrony środowiska, badań i rozwoju niskiego przewagi, materiałów kablowych nadających się do recyklingu będą przyszłego kierunku rozwoju.
Czas postu: 24-2024 września