Šiuolaikinėse elektros energijos sistemose aukštos įtampos kabeliai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį. Nuo požeminių elektros tinklų miestuose iki tolimojo perdavimo linijų per kalnus ir upes – aukštos įtampos kabeliai užtikrina efektyvų, stabilų ir saugų elektros energijos perdavimą. Šiame straipsnyje bus išsamiai išnagrinėtos įvairios technologijos, susijusios su aukštos įtampos kabeliais, įskaitant jų struktūrą, klasifikaciją, gamybos procesą, eksploatacines charakteristikas, montavimą ir priežiūrą.
1.Pagrindinė aukštos įtampos kabelių struktūra
Aukštos įtampos kabeliai daugiausia sudaryti iš laidininkų, izoliacijos sluoksnių, ekranavimo sluoksnių ir apsauginių sluoksnių.
Laidininkas yra srovės perdavimo kanalas ir paprastai yra pagamintas iš vario arba aliuminio. Varis turi gerą laidumą ir lankstumą, o aliuminis yra palyginti mažos kainos ir lengvo svorio. Šie laidininkai paprastai yra kelių vijų susuktų laidų forma, kad būtų padidintas lankstumas.
Izoliacijos sluoksnis yra pagrindinė aukštos įtampos kabelio dalis, kuri atlieka svarbų vaidmenį užkertant kelią srovės nutekėjimui ir izoliuojant laidininką nuo išorinio pasaulio. Įprastos izoliacinės medžiagos yra susietas polietilenas (XLPE), aliejinis popierius ir kt. XLPE pasižymi puikiomis elektrinėmis savybėmis, atsparumu karščiui ir mechaniniu stiprumu, plačiai naudojamas šiuolaikiniuose aukštos įtampos kabeliuose.
Ekranavimo sluoksnis yra padalintas į vidinį ekranavimą ir išorinį ekranavimą. Vidinis skydas naudojamas tam, kad elektrinis laukas būtų vienodas ir vietinės iškrovos nepažeistų izoliacijos sluoksnio; išorinis ekranas gali sumažinti kabelio išorinio elektromagnetinio lauko trukdžius, taip pat neleisti kabeliui daryti elektromagnetinio poveikio išoriniam pasauliui.
Apsauginis sluoksnis daugiausia apsaugo kabelį nuo išorinių veiksnių, tokių kaip mechaniniai pažeidimai, cheminė korozija ir vandens įsiskverbimas, pažeidimų. 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 skirstyti į vidutinės įtampos (dažniausiai 3-35kV), aukštos įtampos (35-110kV), itin aukštos įtampos (110-500kV) ir itin aukštos įtampos kabelius. -įtampos kabeliai (virš 500kV). Skirtingų įtampos lygių kabeliai skiriasi konstrukcija, izoliacijos reikalavimais ir kt.
Iš izoliacinių medžiagų, be minėtų XLPE kabelių ir alyvinio popieriaus kabelių, yra ir etileno-propileno gumos kabelių. Alyvinio popieriaus kabeliai turi ilgą istoriją, tačiau dėl didelių priežiūros sąnaudų ir kitų priežasčių jie palaipsniui buvo pakeisti XLPE kabeliais. Etileno propileno gumos kabelis turi gerą lankstumą ir atsparumą oro sąlygoms, todėl tinka kai kurioms ypatingoms progoms.
3. Aukštos įtampos kabelio gamybos procesas
Aukštos įtampos kabelių gamyba yra sudėtingas ir subtilus procesas.
Norint užtikrinti laidininkų matmenų tikslumą ir mechanines savybes, pirmiausia reikia ištempti, susukti vario arba aliuminio žaliavas, gaminant laidininkus. Sukimo metu sruogų sruogos turi būti glaudžiai išdėstytos, kad būtų pagerintas laidininko laidumas.
Izoliacinio sluoksnio išspaudimas yra vienas pagrindinių žingsnių. XLPE izoliacijos sluoksniui XLPE medžiaga išspaudžiama aukštoje temperatūroje ir tolygiai apvyniojama ant laidininko. Ekstruzijos proceso metu tokie parametrai kaip temperatūra, slėgis ir ekstruzijos greitis turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų užtikrinta izoliacijos sluoksnio kokybė ir storis.
Apsauginis sluoksnis dažniausiai gaminamas audžiant metalinę vielą arba apvyniojant metaline juostele. Vidinių ir išorinių ekranų gamybos procesai šiek tiek skiriasi, tačiau abu turi užtikrinti ekranavimo sluoksnio vientisumą ir gerą elektros jungtį.
Galiausiai, apsauginio sluoksnio gamyba apima metalinių šarvų klojimą ir išorinio apvalkalo išspaudimą. Metaliniai šarvai turi tvirtai priglusti prie kabelio, o išorinio apvalkalo išspaudimas turėtų užtikrinti sklandų vaizdą be defektų, tokių kaip burbuliukai ir įtrūkimai.
4. Aukštos įtampos kabelių eksploatacinės charakteristikos
Kalbant apie elektrines charakteristikas, aukštos įtampos kabeliai turi turėti didelę izoliacijos varžą, mažus dielektrinius nuostolius ir gerą įtampos varžą. Didelė izoliacijos varža gali veiksmingai užkirsti kelią srovės nuotėkiui, maži dielektriniai nuostoliai sumažina elektros energijos praradimą perdavimo metu, o geras įtampos atsparumas užtikrina, kad kabelis gali saugiai veikti aukštos įtampos aplinkoje.
Kalbant apie mechanines savybes, kabelis turi turėti pakankamą atsparumą tempimui, lenkimo spindulį ir atsparumą smūgiams. Montavimo ir eksploatavimo metu kabelis gali būti tempiamas, lenkiamas ir veikiamas išorinės jėgos. Jei mechaninės savybės yra nepakankamos, kabelis gali būti pažeistas.
Šiluminis efektyvumas taip pat yra svarbus aspektas. Kabelis veikimo metu gamins šilumą, ypač kai veikia esant didelei apkrovai. Todėl kabelis turi turėti gerą atsparumą karščiui ir normaliai veikti tam tikrame temperatūros diapazone be problemų, tokių kaip izoliacijos senėjimas. XLPE kabelis turi gana gerą atsparumą karščiui ir gali ilgą laiką veikti aukštesnėje temperatūroje.
5. Aukštos įtampos kabelių montavimas ir priežiūra
Kalbant apie montavimą, pirmiausia reikia suplanuoti kelią, kad kabelio tiesimo kelias būtų pagrįstas ir saugus. Klojant reikia pasirūpinti, kad kabelis nebūtų pernelyg ištemptas, sulenktas ir išspaustas. Klojant kabelius dideliais atstumais paprastai naudojama įranga, tokia kaip kabelių konvejeriai.
Kabelių jungčių gamyba yra pagrindinė montavimo proceso grandis. Jungties kokybė tiesiogiai veikia kabelio veikimo patikimumą. Atliekant jungtis, kabelį reikia nuimti, išvalyti, prijungti ir izoliuoti. Kiekvienas veiksmas turi būti atliekamas griežtai laikantis proceso reikalavimų, siekiant užtikrinti, kad jungties elektrinės ir mechaninės savybės atitiktų reikalavimus.
Techninės priežiūros darbai yra būtini ilgalaikiam stabiliam aukštos įtampos kabelių veikimui. Reguliarūs patikrinimai gali greitai nustatyti, ar nepažeista kabelio išvaizda, ar nepažeistas apvalkalas. Tuo pačiu metu tam tikra bandymo įranga taip pat gali būti naudojama izoliacijos našumui ir daliniam kabelio iškrovimui patikrinti. Jei randama problemų, jas reikia laiku pataisyti arba pakeisti.
6. Aukštos įtampos kabelių gedimas ir aptikimas
Dažni aukštos įtampos kabelių gedimai yra izoliacijos gedimas, laidininko atjungimas ir jungties gedimas. Izoliacijos gedimą gali sukelti izoliacijos senėjimas, dalinis iškrovimas arba išorinis viršįtampis. Laidininko atsijungimą dažniausiai sukelia mechaninė išorinė jėga arba ilgalaikė perkrova. Jungties gedimą gali sukelti prastas jungties gamybos procesas arba stiprus įkaitimas eksploatacijos metu.
Norint aptikti šiuos gedimus, yra daug aptikimo metodų. Dalinės iškrovos aptikimas yra dažniausiai naudojamas metodas. Aptikus signalą, kurį generuoja dalinis iškrovimas kabelyje, galima nustatyti, ar kabelio viduje nėra izoliacijos defektų. Atsparumo įtampos bandymas gali nustatyti kabelio atsparumo įtampą ir galimas izoliacijos problemas. Be to, infraraudonųjų spindulių šiluminio vaizdo technologija gali aptikti temperatūros pasiskirstymą kabelio paviršiuje, kad išsiaiškintų, ar kabelis neturi problemų, pvz., vietinio perkaitimo.
7. Aukštos įtampos kabelių pritaikymas ir plėtros tendencijos elektros sistemose
Energijos sistemose aukštos įtampos kabeliai plačiai naudojami miesto elektros tinklų transformavime, didelių elektrinių išeinančiose linijose, povandeninio kabelio perdavimo ir kitose srityse. Miesto elektros tinkluose dėl ribotos erdvės naudojant požeminius kabelius galima sutaupyti vietos ir pagerinti miesto grožį. Didžiųjų elektrinių išeinančiose linijose elektrai perduoti į tolimas pastotes reikia naudoti aukštos įtampos kabelius. Perdavimas povandeniniu kabeliu gali realizuoti energijos perdavimą tarp jūros ir užtikrinti stabilų energijos tiekimą saloms ir pakrančių zonoms.
Nuolat tobulėjant energijos technologijoms, aukštos įtampos kabeliai taip pat parodė tam tikras plėtros tendencijas. Vienas iš jų yra aukštesnės įtampos kabelių tyrimai, plėtra ir taikymas. Didėjant tolimųjų atstumų elektros perdavimo poreikiui, dėmesio centre bus itin aukštos įtampos kabelių kūrimas. Antrasis yra kabelių intelektas. Į kabelį integruojant jutiklius ir kitą įrangą, galima realiuoju laiku stebėti kabelio veikimo būseną ir perspėti apie gedimus, taip pagerinant kabelio veikimo patikimumą. Trečia – aplinkai nekenksmingų kabelių kūrimas. Didėjant žmonių reikalavimams aplinkos apsaugai, mažai taršių, perdirbamų kabelių medžiagų tyrimai ir plėtra bus ateities plėtros kryptis.
Paskelbimo laikas: 2024-09-24