În sistemele de alimentare moderne, cablurile de înaltă tensiune joacă un rol vital. De la rețelele electrice subterane din orașe până la liniile de transport pe distanțe lungi peste munți și râuri, cablurile de înaltă tensiune asigură o transmitere eficientă, stabilă și sigură a energiei electrice. Acest articol va explora în profunzime diferitele tehnologii legate de cablurile de înaltă tensiune, inclusiv structura, clasificarea, procesul de fabricație, caracteristicile de performanță, instalarea și întreținerea acestora.
1. Structura de bază a cablurilor de înaltă tensiune
Cablurile de înaltă tensiune sunt compuse în principal din conductori, straturi de izolație, straturi de ecranare și straturi de protecție.
Conductorul este canalul de transmisie a curentului și este de obicei realizat din cupru sau aluminiu. Cuprul are o conductivitate și o ductilitate bune, în timp ce aluminiul are un cost relativ scăzut și o greutate redusă. Acești conductori sunt în general sub formă de fire răsucite cu mai multe fire pentru a crește flexibilitatea.
Stratul de izolație este o parte cheie a cablului de înaltă tensiune, care joacă un rol în prevenirea scurgerilor de curent și izolarea conductorului de lumea exterioară. Materialele izolante obișnuite includ polietilena reticulata (XLPE), hârtie uleioasă etc. XLPE are proprietăți electrice excelente, rezistență la căldură și rezistență mecanică și este utilizat pe scară largă în cablurile moderne de înaltă tensiune.
Stratul de ecranare este împărțit în ecranare interioară și ecranare exterioară. Scutul interior este utilizat pentru a uniformiza câmpul electric și pentru a preveni deteriorarea stratului de izolație prin descărcarea locală; scutul exterior poate reduce interferența câmpului electromagnetic extern asupra cablului și, de asemenea, poate împiedica cablul să aibă un impact electromagnetic asupra lumii exterioare.
Stratul de protecție protejează în principal cablul de deteriorarea cauzată de factori externi, cum ar fi deteriorarea mecanică, coroziunea chimică și pătrunderea apei. Este de obicei compus din armură metalică și manta exterioară. Armura metalică poate oferi rezistență mecanică, iar teaca exterioară are funcții impermeabile și anticorozive.
2. Clasificarea cablurilor de înaltă tensiune
În funcție de nivelul de tensiune, cablurile de înaltă tensiune pot fi împărțite în cabluri de medie tensiune (în general 3-35kV), cabluri de înaltă tensiune (35-110kV), cabluri de ultraînaltă tensiune (110-500kV) și ultra-înalte. -cabluri de tensiune (peste 500kV). Cablurile de diferite niveluri de tensiune diferă în ceea ce privește proiectarea structurală, cerințele de izolație etc.
Din perspectiva materialelor izolante, pe lângă cablurile XLPE și cablurile din hârtie ulei menționate mai sus, există și cabluri din cauciuc etilen-propilenă. Cablurile din hârtie uleioasă au o istorie lungă, dar din cauza costurilor ridicate de întreținere și din alte motive, acestea au fost înlocuite treptat cu cabluri XLPE. Cablul din cauciuc etilenă propilenă are o flexibilitate bună și rezistență la intemperii și este potrivit pentru anumite ocazii speciale.
3. Procesul de fabricație a cablului de înaltă tensiune
Fabricarea cablurilor de înaltă tensiune este un proces complex și delicat.
Fabricarea conductorilor necesită mai întâi ca materiile prime din cupru sau aluminiu să fie întinse, răsucite și alte procese pentru a asigura acuratețea dimensională și proprietățile mecanice ale conductorului. În timpul procesului de răsucire, firele șuvițelor trebuie aranjate strâns pentru a îmbunătăți conductivitatea conductorului.
Extrudarea stratului de izolație este unul dintre pașii cheie. Pentru stratul de izolație XLPE, materialul XLPE este extrudat la temperatură ridicată și înfășurat uniform pe conductor. În timpul procesului de extrudare, parametri precum temperatura, presiunea și viteza de extrudare trebuie controlați strict pentru a asigura calitatea și uniformitatea grosimii stratului de izolație.
Stratul de ecranare este de obicei realizat prin țesut de sârmă metalică sau învelit cu bandă metalică. Procesele de fabricație ale scuturilor interioare și exterioare sunt ușor diferite, dar ambele trebuie să asigure integritatea stratului de ecranare și o bună conexiune electrică.
În cele din urmă, producția stratului de protecție include așezarea armurii metalice și extrudarea învelișului exterior. Armura metalică trebuie să se potrivească strâns pe cablu, iar extrudarea tecii exterioare ar trebui să asigure un aspect neted, fără defecte precum bule și fisuri.
4. Caracteristicile de performanță ale cablurilor de înaltă tensiune
În ceea ce privește performanța electrică, cablurile de înaltă tensiune trebuie să aibă rezistență mare de izolație, pierderi dielectrice scăzute și rezistență bună la tensiune. Rezistența ridicată de izolație poate preveni eficient scurgerea curentului, pierderea dielectrică scăzută reduce pierderea de energie electrică în timpul transmisiei, iar rezistența bună la tensiune asigură că cablul poate funcționa în siguranță într-un mediu de înaltă tensiune.
În ceea ce privește proprietățile mecanice, cablul trebuie să aibă suficientă rezistență la tracțiune, rază de îndoire și rezistență la impact. În timpul instalării și funcționării, cablul poate fi supus întinderii, îndoirii și impactului forței externe. Dacă proprietățile mecanice sunt insuficiente, este ușor să provocați deteriorarea cablului.
Performanța termică este, de asemenea, un aspect important. Cablul va genera căldură în timpul funcționării, în special atunci când rulează sub sarcină mare. Prin urmare, cablul trebuie să aibă o rezistență bună la căldură și să poată funcționa normal într-un anumit interval de temperatură, fără probleme precum îmbătrânirea izolației. Cablul XLPE are o rezistență relativ bună la căldură și poate funcționa mult timp la temperaturi mai ridicate.
5. Instalarea și întreținerea cablurilor de înaltă tensiune
În ceea ce privește instalarea, primul lucru de făcut este să planificați traseul pentru a vă asigura că traseul de pozare a cablurilor este rezonabil și sigur. În timpul procesului de pozare, trebuie avută grijă pentru a evita întinderea excesivă, îndoirea și extrudarea cablului. Pentru pozarea cablurilor pe distanțe lungi, echipamente precum transportoarele cu cablu sunt de obicei folosite pentru a asista la construcție.
Producția de îmbinări de cabluri este o verigă cheie în procesul de instalare. Calitatea îmbinării afectează în mod direct fiabilitatea de funcționare a cablului. La realizarea îmbinărilor, cablul trebuie să fie dezlipit, curățat, conectat și izolat. Fiecare pas trebuie efectuat strict în conformitate cu cerințele procesului pentru a se asigura că proprietățile electrice și mecanice ale îmbinării îndeplinesc cerințele.
Lucrările de întreținere sunt esențiale pentru funcționarea stabilă pe termen lung a cablurilor de înaltă tensiune. Inspecțiile regulate pot detecta rapid dacă aspectul cablului este deteriorat sau mantaua este deteriorată. În același timp, unele echipamente de testare pot fi utilizate și pentru a testa performanța izolației și descărcarea parțială a cablului. Dacă se găsesc probleme, acestea trebuie reparate sau înlocuite la timp.
6. Defecțiune și detecție a cablurilor de înaltă tensiune
Defecțiunile obișnuite ale cablurilor de înaltă tensiune includ defecțiunea izolației, deconectarea conductorului și defecțiunea îmbinării. Defectarea izolației poate fi cauzată de îmbătrânirea izolației, descărcare parțială sau supratensiune externă. Deconectarea conductorului este de obicei cauzată de forța mecanică externă sau de suprasarcină pe termen lung. Defecțiunea îmbinării poate fi cauzată de un proces defectuos de fabricare a îmbinărilor sau de încălzirea severă în timpul funcționării.
Pentru a detecta aceste defecțiuni, există multe metode de detectare. Detectarea descărcării parțiale este o metodă frecvent utilizată. Prin detectarea semnalului generat de descărcarea parțială în cablu, se poate determina dacă există defecte de izolație în interiorul cablului. Testul de tensiune de rezistență poate detecta capacitatea de tensiune de rezistență a cablului și poate găsi probleme potențiale de izolație. În plus, tehnologia de termoviziune în infraroșu poate detecta distribuția temperaturii pe suprafața cablului, pentru a afla dacă cablul are probleme precum supraîncălzirea locală.
7. Tendința de aplicare și dezvoltare a cablurilor de înaltă tensiune în sistemele de alimentare
În sistemele electrice, cablurile de înaltă tensiune sunt utilizate pe scară largă în transformarea rețelei electrice urbane, liniile de ieșire ale centralelor mari, transmisia prin cablu submarin și în alte domenii. În rețelele electrice urbane, din cauza spațiului limitat, utilizarea cablurilor subterane poate economisi spațiu și poate îmbunătăți frumusețea orașului. Liniile de ieșire ale centralelor mari necesită utilizarea cablurilor de înaltă tensiune pentru a transmite energie electrică la substații îndepărtate. Transmisia prin cablu submarin poate realiza transmisia de energie pe mare și poate oferi o sursă stabilă de energie pentru insule și zonele de coastă.
Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de alimentare, cablurile de înaltă tensiune au prezentat și unele tendințe de dezvoltare. Una este cercetarea, dezvoltarea și aplicarea cablurilor cu niveluri de tensiune mai ridicate. Odată cu creșterea cererii pentru transmisia de energie pe distanțe lungi, dezvoltarea cablurilor de ultra-înaltă tensiune va deveni un accent. Al doilea este inteligența cablurilor. Prin integrarea senzorilor și a altor echipamente în cablu, se poate realiza monitorizarea în timp real a stării de funcționare a cablului și avertizarea defecțiunilor, îmbunătățind astfel fiabilitatea de funcționare a cablului. Al treilea este dezvoltarea cablurilor ecologice. Pe măsură ce cerințele oamenilor pentru protecția mediului cresc, cercetarea și dezvoltarea materialelor de cabluri reciclabile și cu poluare scăzută vor fi o direcție de dezvoltare viitoare.
Ora postării: 24-sept-2024