Šiuolaikinėse galios sistemose svarbų vaidmenį vaidina aukštos įtampos kabeliai. Nuo požeminių elektros tinklų miestuose iki tolimojo perdavimo linijų per kalnus ir upes, aukštos įtampos kabelius užtikrinamas efektyvus, stabilus ir saugus elektros energijos perdavimas. Šis straipsnis išsamiai ištirs įvairias technologijas, susijusias su aukštos įtampos kabeliais, įskaitant jų struktūrą, klasifikaciją, gamybos procesą, našumo charakteristikas, montavimą ir priežiūrą.
1.Bazinė aukštos įtampos kabelių struktūra
Aukštos įtampos kabelius daugiausia sudaro laidininkai, izoliacijos sluoksniai, ekranuoti sluoksniai ir apsauginiai sluoksniai.
Laidininkas yra srovės perdavimo kanalas ir paprastai yra pagamintas iš vario ar aliuminio. Varis yra geras laidumas ir lankstumas, tuo tarpu aliuminio yra palyginti mažos išlaidos ir šviesos svoris. Šie laidininkai paprastai būna kelių krypčių susuktų laidų pavidalu, kad padidėtų lankstumas.
Izoliacinis sluoksnis yra pagrindinė aukštos įtampos kabelio dalis, kuri vaidina vaidmenį užkirsti kelią dabartiniam nutekėjimui ir išskirti laidininką nuo išorinio pasaulio. Įprastos izoliacinės medžiagos apima kryžminį sujungtą polietileną (XLPE), alyvos popierių ir kt. XLPE turi puikias elektrines savybes, atsparumą šilumai ir mechaninis stiprumas, ir yra plačiai naudojama moderniuose aukštos įtampos kabeliuose.
Ekrano sluoksnis yra padalintas į vidinį ekraną ir išorinį ekraną. Vidinis skydas yra naudojamas elektriniam lauko vienodai ir užkirsti kelią vietinėms iškrovoms sugadinti izoliacijos sluoksnį; Išorinis skydas gali sumažinti išorinio elektromagnetinio lauko laido trukdžius ant kabelio ir taip pat neleisti kabeliui turėti elektromagnetinio poveikio išoriniam pasauliui.
Apsauginis sluoksnis daugiausia apsaugo laidą nuo išorinių veiksnių, tokių kaip mechaninis pažeidimas, cheminė korozija ir vandens įsibrovimas, pažeidimo. Paprastai jį sudaro metaliniai šarvai ir išorinis apvalkalas. Metaliniai šarvai gali suteikti mechaninį stiprumą, o išorinis apvalkalas turi vandeniui atsparias ir antikorozines funkcijas.
2. Aukštos įtampos kabelių klasifikacija
Pagal įtampos lygį aukštos įtampos kabelius galima suskirstyti į vidutinės įtampos kabelius (paprastai 3–35 kV), aukštos įtampos kabelius (35–110 kV), ypač aukštos įtampos kabelius (110–500 kV) ir ypač aukštos klasės kabelius (virš 500 kV). Skirtingo įtampos lygio kabeliai skiriasi struktūriniu projektu, izoliacijos reikalavimais ir kt.
Žvelgiant iš izoliacinių medžiagų, be aukščiau paminėtų XLPE kabelių ir alyvos popieriaus kabelių, taip pat yra etileno-propileno gumos kabelių. Naftos popieriaus kabeliai turi ilgą istoriją, tačiau dėl didelių priežiūros išlaidų ir kitų priežasčių juos pamažu pakeitė XLPE kabeliai. Etileno propileno gumos kabelis turi gerą lankstumą ir atsparumą oro sąlygoms, jis tinka tam tikroms ypatingoms progoms.
3. Aukštos įtampos kabelio gamybos procesas
Aukštos įtampos kabelio gamyba yra sudėtingas ir subtilus procesas.
Pirmiausia laidininkų gamyba reikalauja, kad vario ar aliuminio žaliavos būtų ištemptos, susuktos ir kitos proceso, kad būtų užtikrintas laidininko matmenų tikslumas ir mechaninės savybės. Sukimo proceso metu sruogų sruogos turi būti glaudžiai išdėstytos siekiant pagerinti laidininko laidumą.
Izoliacinio sluoksnio išspaudimas yra vienas iš pagrindinių žingsnių. XLPE izoliacijos sluoksniui XLPE medžiaga išspaudžiama aukštoje temperatūroje ir tolygiai apvyniota ant laidininko. Išspaudos proceso metu turi būti griežtai kontroliuojami parametrai, tokie kaip temperatūra, slėgis ir ekstruzijos greitis, kad būtų užtikrintas izoliacijos sluoksnio kokybė ir storio vienodumas.
Apsauginis sluoksnis paprastai gaminamas metaliniu vielos audimu arba metaline juostos apvyniojimu. Vidinių ir išorinių skydų gamybos procesai yra šiek tiek skirtingi, tačiau abu turi užtikrinti ekranuojančio sluoksnio vientisumą ir gerą elektrinę jungtį.
Galiausiai apsauginio sluoksnio gamyba apima metalinių šarvų klojimą ir išorinio apvalkalo išspaudimą. Metaliniai šarvai turėtų tvirtai tilpti ant laido, o išorinio apvalkalo išspaudimas turėtų užtikrinti sklandų išvaizdą be tokių trūkumų kaip burbuliukai ir įtrūkimai.
4. Aukštos įtampos kabelių veikimo charakteristikos
Kalbant apie elektrinę veikimą, aukštos įtampos kabeliai turi turėti didelį atsparumą izoliacijai, mažam dielektriniam nuostoliui ir gerą įtampos atsparumą. Didelis atsparumas izoliacijai gali veiksmingai užkirsti kelią srovės nutekėjimui, mažas dielektrinių nuostolių nuostolis sumažina elektros energijos praradimą perdavimo metu, o geras atsparumas įtampai užtikrina, kad kabelis gali saugiai veikti aukštos įtampos aplinkoje.
Kalbant apie mechanines savybes, kabelis turėtų turėti pakankamą tempimo stiprumą, lenkimo spindulį ir atsparumą smūgiui. Įdiegimo ir eksploatavimo metu kabeliui gali būti taikomas tempimas, lenkimas ir išorinė jėga. Jei mechaninių savybių nepakanka, lengva pažeisti kabelį.
Šiluminis našumas taip pat yra svarbus aspektas. Kabelis eksploatavimo metu generuos šilumą, ypač kai veikia esant dideliam apkrovai. Todėl kabelis turi turėti gerą atsparumą šilumai ir sugebėti paprastai dirbti tam tikrame temperatūros diapazone be problemų, tokių kaip izoliacijos senėjimas. „XLPE“ kabelis turi palyginti gerą atsparumą šilumai ir gali ilgą laiką veikti aukštesnėje temperatūroje.
5. Aukštos įtampos kabelių montavimas ir priežiūra
Kalbant apie montavimą, pirmiausia reikia suplanuoti kelią, siekiant užtikrinti, kad kabelio klojimo kelias būtų pagrįstas ir saugus. Klojimo metu reikia pasirūpinti, kad būtų išvengta per didelio tempimo, lenkimo ir kabelio išspaudimo. Tolimojo nuotolio kabelių klojimui, pavyzdžiui, kabelinių konvejerių, paprastai naudojama statybai.
Kabelių jungčių gamyba yra pagrindinė diegimo proceso nuoroda. Junginio kokybė daro tiesioginę įtaką kabelio veikimo patikimumui. Gaminant jungtis, laidą reikia nuimti, valyti, sujungti ir izoliuoti. Kiekvieną žingsnį reikia atlikti griežtai pagal proceso reikalavimus, kad būtų užtikrinta, jog jungties elektrinės ir mechaninės savybės atitiktų reikalavimus.
Priežiūros darbai yra būtini ilgalaikiam stabiliam aukštos įtampos kabelių veikimui. Reguliarūs patikrinimai gali nedelsdami nustatyti, ar kabelio išvaizda yra pažeista, ar apvalkalas yra pažeistas. Tuo pačiu metu tam tikra bandymo įranga taip pat gali būti naudojama norint patikrinti izoliacijos efektyvumą ir dalinį kabelio išleidimą. Jei nustatomos problemos, jos turėtų būti taisomos arba pakeistos laiku.
6. Aukštos įtampos kabelių gedimas ir aptikimas
Įprasti aukštos įtampos kabelių gedimai yra izoliacijos suskaidymas, laidininko atjungimas ir sąnario gedimas. Izoliacijos suskaidymą gali sukelti izoliacijos senėjimas, dalinė išleidimo ar išorinė viršįtampis. Laidininko atjungimą paprastai sukelia mechaninė išorinė jėga arba ilgalaikė perkrova. Bendras gedimas gali sukelti prastą sąnario gamybos procesą arba sunkus šildymas operacijos metu.
Norint aptikti šiuos gedimus, yra daug aptikimo metodų. Dalinis iškrovos aptikimas yra dažniausiai naudojamas metodas. Nustatant signalą, kurį sukuria dalinis laido išleidimas, galima nustatyti, ar kabelio viduje yra izoliacijos defektų. Atlaikymo įtampos bandymas gali aptikti kabelio atlaikymo įtampos talpą ir rasti galimas izoliacijos problemas. Be to, infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo technologija gali aptikti temperatūros pasiskirstymą kabelio paviršiuje, kad sužinotų, ar kabeliui yra tokių problemų, kaip vietinis perkaitimas.
7. Aukštos įtampos kabelių taikymo ir plėtros tendencija energijos sistemose
Energijos sistemose aukštos įtampos kabeliai yra plačiai naudojami miesto elektros tinklo transformacijoje, didelių elektrinių, povandeninių kabelių transmisijos ir kitų laukų išeinančiose linijose. Miesto elektros tinkluose dėl ribotos vietos požeminių kabelių naudojimas gali sutaupyti vietos ir pagerinti miesto grožį. Išeinančioms didelių elektrinių linijoms reikia naudoti aukštos įtampos kabelius, kad elektra perduotų tolimoms pastotėms. Povandeninio kabelio transmisija gali realizuoti elektros energijos transmisiją ir užtikrinti stabilų maitinimo šaltinį saloms ir pakrančių teritorijoms.
Tęsdamas energijos technologijos plėtrą, aukštos įtampos kabeliai taip pat parodė kai kurias plėtros tendencijas. Viena iš jų yra kabelių, turinčių aukštesnės įtampos lygį, tyrimai ir plėtra. Padidėjus tolimojo galios perdavimo paklausai, dėmesys taps ypač aukštos įtampos kabelių kūrimu. Antrasis yra laidų intelektas. Integruojant jutiklius ir kitą įrangą į laidą, galima pasiekti realiojo laiko kabelio veikimo būsenos ir įspėjimo apie gedimus stebėjimą realiuoju laiku, taip pagerinant kabelio veikimo patikimumą. Trečiasis yra ekologiškų kabelių plėtra. Žmonių reikalavimams dėl aplinkos apsaugos padidėjimo, mažai apklausimo tyrimai ir plėtra, perdirbamos kabelinės medžiagos bus būsima plėtros kryptis.
Pašto laikas: 2012 m. Rugsėjo 24 d