V moderných energetických systémoch zohrávajú zásadnú úlohu káble s vysokým napätím. Od podzemných elektrických sietí v mestách po prevodové vedenia na dlhé vzdialenosti cez hory a rieky zaisťujú vysokorýchlostné káble efektívne, stabilné a bezpečné prenos elektrickej energie. Tento článok bude podrobne preskúmať rôzne technológie týkajúce sa vysokorýchlostných káblov vrátane ich štruktúry, klasifikácie, výrobného procesu, výkonnostných charakteristík, inštalácie a údržby.
1.Basická štruktúra vysokorýchlostných káblov
Káble s vysokým napätím sa skladajú hlavne z vodičov, izolačných vrstiev, tieniacich vrstiev a ochranných vrstiev.
Vodič je prenosový kanál pre prúd a je zvyčajne vyrobený z medi alebo hliníka. Meď má dobrú vodivosť a ťažnosť, zatiaľ čo hliník má relatívne nízku cenu a svetlo s hmotnosťou. Tieto vodiče sú vo všeobecnosti vo forme viac vlákien skrútených vodičov, aby sa zvýšila flexibilita.
Izolačná vrstva je kľúčovou súčasťou vysokonapäťového kábla, ktorý hrá úlohu pri predchádzaní úniku prúdu a izolácii vodiča z vonkajšieho sveta. Bežné izolačné materiály zahŕňajú zosieťovaný polyetylén (XLPE), olejový papier atď. XLPE má vynikajúce elektrické vlastnosti, tepelnú odolnosť a mechanickú pevnosť a široko sa používa v moderných kábloch s vysokým napätím.
Shielding Layer je rozdelená na vnútorné tienenie a vonkajšie tienenie. Vnútorný štít sa používa na vytvorenie rovnomerného poľa a zabránenie poškodeniu izolačnej vrstvy; Vonkajší štít môže znížiť rušenie vonkajšieho elektromagnetického poľa na kábele a tiež zabrániť tomu, aby kábel mal elektromagnetický dopad na vonkajší svet.
Ochranná vrstva chráni kábel pred poškodením vonkajšími faktormi, ako je mechanické poškodenie, chemická korózia a vniknutie vody. Zvyčajne sa skladá z kovového brnenia a vonkajšieho plášťa. Kovové brnenie môže poskytovať mechanickú pevnosť a vonkajší plášť má vodotesné a protikorózne funkcie.
2. KLASIFIKÁCIA KABELOV s vysokým napätím
Podľa úrovne napätia je možné vysoko napäté káble rozdeliť na káble so stredne napätím (zvyčajne 3-35 kV), vysokonapäťové káble (35-110kV), ultra-vysoké napätia káblov (110-500 kV) a ultra vysoké napoly (nad 500kV). Káble rôznych úrovní napätia sa líšia v štrukturálnom návrhu, požiadavkách na izoláciu atď.
Z hľadiska izolačných materiálov, okrem vyššie uvedených káblov XLPE a káblov olejového papiera, existujú aj etylénovo-propylénové gumové káble. Káble s ropným papierom majú dlhú históriu, ale z ich vysokých nákladov na údržbu a ďalších dôvodov boli postupne nahradené káblami XLPE. Gumový kábel etylénu propylénu má dobrú flexibilitu a odolnosť proti poveternostným vplyvom a je vhodný pre niektoré špeciálne príležitosti.
3. Výrobný proces vysokonapäťového kábla
Výroba vysokonapäťového kábla je komplexný a jemný proces.
Výroba vodičov najprv vyžaduje, aby sa medené alebo hliníkové suroviny natiahli, skrútili a iné procesy, aby sa zabezpečila rozmerová presnosť a mechanické vlastnosti vodiča. Počas procesu krútenia musia byť pramene prameňov prísne usporiadané, aby sa zlepšila vodivosť vodiča.
Extrúzia izolačnej vrstvy je jedným z kľúčových krokov. Pre izolačnú vrstvu XLPE sa materiál XLPE extruduje pri vysokej teplote a rovnomerne zabalený na vodiča. Počas procesu extrúzie sa musia parametre, ako je teplota, tlak a rýchlosť extrúzie, striktne kontrolovať, aby sa zabezpečila rovnomernosť kvality a hrúbky izolačnej vrstvy.
Štítová vrstva sa zvyčajne vyrába kovovým drôtovým tkaním alebo kovovým obalom pásky. Výrobné procesy vnútorných a vonkajších štítov sú mierne odlišné, ale obidve musia zabezpečiť integritu tieniacej vrstvy a dobré elektrické pripojenie.
Nakoniec výroba ochrannej vrstvy zahŕňa položenie kovového brnenia a vytláčanie vonkajšieho plášťa. Kovové brnenie by sa malo pevne zmestiť na kábel a extrúzia vonkajšieho plášťa by malo zabezpečiť hladký vzhľad bez defektov, ako sú bubliny a praskliny.
4. Výkonnostné charakteristiky vysokonapäťových káblov
Pokiaľ ide o elektrický výkon, káble s vysokým napätím musia mať vysoký odpor izolácie, nízku dielektrickú stratu a dobrý odpor napätia. Vysoký odpor izolácie môže účinne zabrániť úniku prúdu, nízka dielektrická strata znižuje stratu elektrickej energie počas prenosu a dobrý odpor napätia zaisťuje, že kábel môže bezpečne pracovať vo vysokonapäťovom prostredí.
Pokiaľ ide o mechanické vlastnosti, kábel by mal mať dostatočnú pevnosť v ťahu, polomer ohýbania a odolnosť proti nárazu. Počas inštalácie a prevádzky môže byť kábel vystavený nárazu napínania, ohýbania a vonkajšej sily. Ak sú mechanické vlastnosti nedostatočné, je ľahké spôsobiť poškodenie kábla.
Dôležitým aspektom je tiež tepelný výkon. Kábel bude počas prevádzky generovať teplo, najmä pri behu pri vysokom zaťažení. Preto kábel musí mať dobrý odolnosť proti tepla a byť schopný normálne pracovať v určitom teplotnom rozsahu bez problémov, ako je starnutie izolácie. Kábel XLPE má pomerne dobrý odpor tepla a môže pracovať po dlhú dobu pri vyšších teplotách.
5. Inštalácia a údržba vysokorýchlostných káblov
Pokiaľ ide o inštaláciu, prvá vec, ktorú treba urobiť, je naplánovať cestu, aby sa zabezpečilo, že cesta kladenia kábla je primeraná a bezpečná. Počas procesu kladenia by sa mala venovať starostlivosť, aby sa predišlo nadmernému napínaniu, ohýbaniu a vytlačeniu kábla. Pri kladení káblov na dlhé vzdialenosti sa zariadenia, ako sú káblové dopravníky, zvyčajne používajú na pomoc pri výstavbe.
Výroba káblových spojov je kľúčovým prepojením v procese inštalácie. Kvalita kĺbu priamo ovplyvňuje prevádzkovú spoľahlivosť kábla. Pri výrobe kĺbov musí byť kábel odizolovaný, vyčistený, pripojený a izolovaný. Každý krok je potrebné vykonať prísne v súlade s požiadavkami procesu, aby sa zabezpečilo, že elektrické a mechanické vlastnosti kĺbu spĺňajú požiadavky.
Údržba je nevyhnutná pre dlhodobú stabilnú prevádzku vysokorýchlostných káblov. Pravidelné inšpekcie môžu okamžite zistiť, či je vzhľad kábla poškodený alebo je poškodený plášť. Zároveň sa môže niektoré testovacie zariadenia použiť aj na testovanie izolačného výkonu a čiastočného vypúšťania kábla. Ak sa nájdu problémy, mali by sa opraviť alebo vymeniť v čase.
6. Zlyhanie a detekcia káblov s vysokým napätím
Medzi bežné zlyhania vysokorýchlostných káblov patrí rozklad izolácie, odpojenie vodiča a zlyhanie kĺbov. Zlyhanie izolácie môže byť spôsobené starnutím izolácie, čiastočným výtokom alebo vonkajším prepätím. Odpojenie vodiča je zvyčajne spôsobené mechanickou vonkajšou silou alebo dlhodobým preťažením. Zlyhanie kĺbov môže byť spôsobené zlým procesom výroby kĺbov alebo silným zahrievaním počas prevádzky.
Aby sa tieto chyby zistili, existuje veľa detekčných metód. Detekcia čiastočného výboja je bežne používaná metóda. Zistením signálu generovaného čiastočným vybíjaním v kábli je možné určiť, či sú vo vnútri kábla izolačné defekty. Test vydržia napätie môže zistiť odolnosť voči napätiu kábla a nájsť potenciálne problémy s izoláciou. Okrem toho, infračervená technológia tepelného zobrazovania dokáže zistiť rozloženie teploty na povrchu kábla, aby zistila, či má kábel problémy, ako je miestne prehrievanie.
7. Aplikácia a vývojový trend vysokorýchlostných káblov v energetických systémoch
V energetických systémoch sa káble s vysokým napätím široko používajú pri transformácii mestskej elektrickej siete, odchádzajúcich líniách veľkých elektrární, prenosu podmorských káblov a ďalších polí. V mriežkách mestskej energie môže v dôsledku obmedzeného priestoru využívanie podzemných káblov ušetriť priestor a zlepšiť krásu mesta. Odchádzajúce čiary veľkých elektrární vyžadujú použitie vysokorýchlostných káblov na prenos elektriny do vzdialených rozvodní. Prevod podmorského kábla môže realizovať prenos naprieč-morálky a zabezpečiť stabilný zdroj energie pre ostrovy a pobrežné oblasti.
Vďaka nepretržitému rozvoju technológie výkonnosti ukázali aj vysokonapäťové káble. Jedným z nich je výskum a vývoj a aplikácia káblov s vyššími úrovňami napätia. S nárastom dopytu po prenose energie na veľké vzdialenosti sa zameriava vývoj veľmi vysokých napäťových káblov. Druhým je inteligencia káblov. Integráciou senzorov a iných zariadení do kábla je možné dosiahnuť monitorovanie prevádzkového stavu kábla a varovania poruchy, čím sa zlepší prevádzková spoľahlivosť kábla. Tretím je rozvoj káblov šetrných k životnému prostrediu. Keď sa požiadavky ľudí na ochranu životného prostredia zvyšujú, budú budúcim smerom vývoja výskum a vývoj nízko zneužívania, recyklovateľné káblové materiály.
Čas príspevku: sep-24-2024