U modernim elektroenergetskim sustavima, visokonaponski kabeli igraju vitalnu ulogu. Od podzemnih električnih mreža u gradovima do prijenosa na duge staze preko planina i rijeka, kabeli visokog napona osiguravaju učinkovit, stabilan i siguran prijenos električne energije. Ovaj će članak detaljno istražiti različite tehnologije povezane s visokim naponskim kablovima, uključujući njihovu strukturu, klasifikaciju, proces proizvodnje, karakteristike performansi, instalaciju i održavanje.
1.Bazična struktura visokonaponskih kabela
Kabeli visokog napona uglavnom su sastoje od vodiča, izolacijskih slojeva, zaštitnih slojeva i zaštitnih slojeva.
Voditelj je kanal prijenosa za struju i obično je izrađen od bakra ili aluminija. Bakar ima dobru vodljivost i duktilnost, dok je aluminij relativno nizak u težini i svjetlu. Ti su vodiči općenito u obliku višestrukih uvijenih žica kako bi se povećala fleksibilnost.
Izolacijski sloj ključni je dio visokonaponskog kabela, koji igra ulogu u sprečavanju strujnog curenja i izoliranju vodiča iz vanjskog svijeta. Uobičajeni izolacijski materijali uključuju umreženi polietilen (XLPE), naftni papir itd. XLPE ima izvrsna električna svojstva, toplinsku otpornost i mehaničku čvrstoću, a široko se koristi u modernim visokonaponskim kablovima.
Oklopni sloj podijeljen je u unutarnje zaštitno i vanjsko oklop. Unutarnji štit koristi se za pravljenje električnog polja i spriječiti da lokalni iscjedak ošteti izolacijski sloj; Vanjski štit može smanjiti smetnje vanjskog elektromagnetskog polja na kabelu, a također spriječiti kabel da ima elektromagnetski utjecaj na vanjski svijet.
Zaštitni sloj uglavnom štiti kabel od oštećenja vanjskim čimbenicima kao što su mehanička oštećenja, kemijska korozija i upad vode. Obično se sastoji od metalnog oklopa i vanjskog omotača. Metalni oklop može pružiti mehaničku čvrstoću, a vanjski omotač ima vodootporne i antikorozijske funkcije.
2. Klasifikacija visokonaponskih kabela
Prema razini napona, kabeli s visokim naponom mogu se podijeliti u srednje napona kabele (uglavnom 3-35KV), visokonaponski kabeli (35-110KV), ultra-naponski kabeli (110-500KV) i kabeli ultra-high-visokog (iznad 500KV). Kabeli različitih razina napona razlikuju se u konstrukcijskom dizajnu, zahtjevima za izolaciju itd.
Iz perspektive izolacijskih materijala, pored gore spomenutih kablova XLPE i kabela s papirom za ulje, postoje i kablovi za etilen-propilen. Kabeli s uljem imaju dugu povijest, ali zbog visokih troškova održavanja i drugih razloga, postupno su ih zamijenili XLPE kablovima. Kabel za etilen propilen ima dobru fleksibilnost i otpornost na vremenske uvjete, a pogodan je za neke posebne prigode.
3. Proces proizvodnje visokonaponskog kabela
Proizvodnja kabela visokog napona složen je i osjetljiv postupak.
Proizvodnja vodiča prvo zahtijeva da se bakrene ili aluminijske sirovine rastežu, uvrnu i drugi procesi kako bi se osigurala dimenzijska točnost i mehanička svojstva vodiča. Tijekom procesa uvrtanja, niti pramenovi moraju biti usko raspoređeni kako bi se poboljšala vodljivost vodiča.
Iskuzija izolacijskog sloja jedan je od ključnih koraka. Za XLPE izolacijski sloj, XLPE materijal se ekstrudira na visokoj temperaturi i ravnomjerno zamotan na vodič. Tijekom postupka ekstruzije, parametri poput temperature, tlaka i brzine ekstruzije moraju se strogo kontrolirati kako bi se osigurala ujednačenost kvalitete i debljine izolacijskog sloja.
Oklopni sloj obično izrađuje metalna žica ili metalna vrpca. Proizvodni procesi unutarnjih i vanjskih štitnika malo su različiti, ali oboje trebaju osigurati integritet oklopnog sloja i dobre električne veze.
Konačno, proizvodnja zaštitnog sloja uključuje polaganje metalnog oklopa i istiskivanje vanjskog omotača. Metalni oklop trebao bi se čvrsto uklopiti u kabel, a istiskivanje vanjskog omotača trebalo bi osigurati gladak izgled bez oštećenja poput mjehurića i pukotina.
4. Karakteristike performansi visokonaponskih kabela
U pogledu električnih performansi, kabeli visokog napona moraju imati visoku izolacijsku otpornost, nizak dielektrični gubitak i dobar otpor napona. Visoki otpor izolacije može učinkovito spriječiti curenje struje, niski dielektrični gubitak smanjuje gubitak električne energije tijekom prijenosa, a dobar otpor napona osigurava da kabel može sigurno raditi u visokonaponskom okruženju.
U smislu mehaničkih svojstava, kabel bi trebao imati dovoljnu vlačnu čvrstoću, polumjer savijanja i otpornost na udarce. Tijekom instalacije i rada, kabel se može podvrgnuti utjecaju istezanja, savijanja i vanjske sile. Ako su mehanička svojstva nedovoljna, lako je uzrokovati oštećenje kabela.
Toplinski učinak je također važan aspekt. Kabel će generirati toplinu tijekom rada, posebno kada radi pod velikim opterećenjem. Stoga kabel mora imati dobru toplinsku otpornost i biti u stanju normalno raditi u određenom temperaturnom rasponu bez problema poput starenja izolacije. XLPE kabel ima relativno dobar otpor topline i može dugo raditi na višim temperaturama.
5. Ugradnja i održavanje visokonaponskih kabela
Što se tiče instalacije, prvo što trebate planirati put kako bi se osiguralo da je put za polaganje kabela razuman i siguran. Tijekom postupka polaganja treba paziti da se izbjegne prekomjerno istezanje, savijanje i istiskivanje kabela. Za polaganje kabela na daljinu, oprema poput kablovskih transportera obično se koristi za pomoć u izgradnji.
Proizvodnja kabelskih spojeva ključna je veza u procesu instalacije. Kvaliteta spoja izravno utječe na radnu pouzdanost kabela. Pri izradi spojeva kabel je potrebno ukloniti, očistiti, povezati i izolirati. Svaki korak treba provesti strogo u skladu s zahtjevima procesa kako bi se osiguralo da električna i mehanička svojstva spoja ispunjavaju zahtjeve.
Radovi na održavanju ključni su za dugoročni stabilan rad kabela visokog napona. Redovne preglede mogu odmah otkriti je li izgled kabela oštećen ili je omotač oštećen. Istodobno, neka se oprema za testiranje također može koristiti za testiranje izolacijske performanse i djelomično ispuštanje kabela. Ako se pronađu problemi, treba ih popraviti ili zamijeniti na vrijeme.
6. Neuspjeh i otkrivanje visokonaponskih kabela
Uobičajeni kvarovi visokonaponskih kabela uključuju razgradnju izolacije, prekid povezivanja vodiča i kvar zgloba. Raspad izolacije može biti uzrokovano izolacijskim starenjem, djelomičnim pražnjenjem ili vanjskim prenaponatom. Odspojivanje vodiča obično je uzrokovano mehaničkom vanjskom silom ili dugotrajnim preopterećenjem. Neuspjeh spoja može biti uzrokovan lošim postupkom proizvodnje zglobova ili jakim grijanjem tijekom rada.
Da bi se otkrile ove greške, postoje mnoge metode otkrivanja. Djelomično otkrivanje pražnjenja uobičajena je metoda. Otkrivanjem signala generiran djelomičnim pražnjenjem u kabelu može se utvrditi postoje li nedostaci izolacije unutar kabela. Ispitivanje napona može otkriti izdržani naponski kapacitet kabela i pronaći potencijalne probleme s izolacijom. Osim toga, infracrvena tehnologija toplinskog snimanja može otkriti raspodjelu temperature na površini kabela kako bi se otkrila ima li kabel problema poput lokalnog pregrijavanja.
7. Application and Development Trend visokonaponskih kabela u elektroenergetskim sustavima
U elektroenergetskim sustavima visokonaponski kabeli se široko koriste u transformaciji urbane elektroenergetske mreže, odlaznim linijama velikih elektrana, prijenosu kabela podmornice i drugim poljima. U gradskim mrežama, zbog ograničenog prostora, upotreba podzemnih kabela može uštedjeti prostor i poboljšati ljepotu grada. Odlazne linije velikih elektrana zahtijevaju uporabu visokonaponskih kabela za prijenos električne energije u udaljene trafostanice. Prijenos kabela podmornice može realizirati prijenos snage i osigurati stabilno napajanje za otoke i obalna područja.
Uz kontinuirani razvoj energetske tehnologije, kabeli visokog napona također su pokazali neke razvojne trendove. Jedan je istraživanje i razvoj i primjena kabela s višim razinama napona. S porastom potražnje za prijenosom snage na daljinu, razvoj ultra-visokih naponskih kabela postat će fokus. Drugi je inteligencija kabela. Integrirajući senzore i drugu opremu u kabel, može se postići praćenje radnog statusa kabela u stvarnom vremenu i upozorenja o greškama, poboljšavajući tako radnu pouzdanost kabela. Treći je razvoj ekološki prihvatljivih kabela. Kako se povećavaju zahtjevi ljudi za zaštitom okoliša, istraživanje i razvoj malog zagađenja, kabel koji se mogu reciklirati bit će budući razvojni smjer.
Post Vrijeme: rujna-24-2024