У сучасних системах енергетики кабелі з високою напругою відіграють життєво важливу роль. Від підземних енергетичних сітків у містах до ліній передачі на великі відстані через гори та річки, кабелі високої напруги забезпечують ефективну, стабільну та безпечну передачу електричної енергії. Ця стаття глибоко вивчить різні технології, пов'язані з високолатними кабелями, включаючи їх структуру, класифікацію, виробничий процес, характеристики продуктивності, встановлення та обслуговування.
1. Базова структура високольтних кабелів
Кабелі з високою напругою в основному складаються з провідників, ізоляційних шарів, екрануючих шарів та захисних шарів.
Провідник - це канал передачі для струму і зазвичай виготовляється з міді або алюмінію. Мідь має хорошу провідність та пластичність, тоді як алюміній відносно низька вартість та легка вага. Ці провідники, як правило, у вигляді багатоланцюжкових закручених проводів для підвищення гнучкості.
Ізоляційний шар є ключовою частиною високостільного кабелю, який відіграє роль у запобіганні поточного витоку та ізоляції провідника із зовнішнього світу. Поширені ізоляційні матеріали включають зшиті поліетилен (XLPE), масляний папір тощо. XLPE має чудові електричні властивості, тепловідповідальність та механічну міцність, і широко використовується в сучасних кабелях високої напруги.
Екравлячий шар розділений на внутрішнє екранування та зовнішнє екранування. Внутрішній щит використовується для виготовлення електричного поля рівномірним та запобігання пошкодженню локального розряду ізоляційного шару; Зовнішній щит може зменшити перешкоди зовнішнього електромагнітного поля на кабелі, а також запобігти кабелю мати електромагнітний вплив на зовнішній світ.
Захисний шар в основному захищає кабель від пошкоджень зовнішніми факторами, такими як механічне пошкодження, хімічна корозія та вторгнення води. Зазвичай він складається з металевої броні та зовнішньої оболонки. Металева броня може забезпечити механічну міцність, а зовнішня оболонка має водонепроникні та антикорозійні функції.
2. Класифікація кабелів високої напруги
Відповідно до рівня напруги, кабелі з високою напругою можна розділити на кабелі середньої напруги (як правило, 3-35 кВ), кабелі високої напруги (35-110 кВ), ультра-високі напруги (вище 500 кВ). Кабелі різних рівнів напруги відрізняються в структурній конструкції, вимогам ізоляції тощо.
З точки зору ізоляційних матеріалів, крім кабелів XLPE та кабелів нафтового паперу, згаданих вище, також існують кабелі етилен-пропіленової гуми. Кабелі нафто-паперу мають довгу історію, але через високі витрати на обслуговування та інші причини вони поступово були замінені кабелями XLPE. Кабель з етиленом пропіленом має хорошу гнучкість та стійкість до погоди, і він підходить для деяких особливих випадків.
3. Виробничий процес високостільного кабелю
Виробництво високостільного кабелю-це складний і делікатний процес.
Виробництво провідників спочатку вимагає розтягування міді або алюмінієвої сировини для розтягування, скручених та інших процесів, щоб забезпечити розмірну точність та механічні властивості провідника. Під час процесу скручування нитки нитки повинні бути тісно розташовані для поліпшення провідності провідника.
Екструзія ізоляційного шару - один із ключових кроків. Для шару ізоляції XLPE матеріал XLPE екструдований при високій температурі і рівномірно загортається на провідник. Під час процесу екструзії параметри, такі як температура, тиск та швидкість екструзії, повинні бути суворо контрольовані для забезпечення рівномірності якості та товщини ізоляційного шару.
Екранний шар, як правило, виготовляється металевим дротом або обгортанням металевої стрічки. Виробничі процеси внутрішніх та зовнішніх щитів дещо відрізняються, але обидва повинні забезпечити цілісність екрануючого шару та хорошого електричного з'єднання.
Нарешті, виробництво захисного шару включає прокладку металевої броні та екструзію зовнішньої оболонки. Металева броня повинна щільно поміститися на кабель, а екструзія зовнішньої оболонки повинна забезпечити гладкий вигляд без дефектів, таких як бульбашки та тріщини.
4. Характеристики продуктивності кабелів високої напруги
Що стосується електричних показників, кабелі з високою напругою повинні мати високу стійкість до ізоляції, низькі діелектричні втрати та хорошу стійкість до напруги. Висока ізоляційна стійкість може ефективно запобігти витоку струму, низька діелектрична втрата зменшує втрату електричної енергії під час передачі, а хороша стійкість до напруги гарантує, що кабель може безпечно працювати в середовищі високої напруги.
Що стосується механічних властивостей, кабель повинен мати достатню міцність на розрив, радіус згинання та опір удару. Під час встановлення та експлуатації кабель може зазнати розтягування, згинання та впливу зовнішньої сили. Якщо механічні властивості недостатньо, легко завдати пошкодження кабелю.
Теплові показники також є важливим аспектом. Кабель генеруватиме тепло під час роботи, особливо під час роботи під великим навантаженням. Тому кабель повинен мати хорошу тепловідповідач і мати можливість нормально працювати в певному діапазоні температури без проблем, таких як старіння ізоляції. Кабель XLPE має відносно хорошу теплову стійкість і може тривалий час працювати при більш високих температурах.
5. Встановлення та обслуговування кабелів високої напруги
З точки зору встановлення, перше, що потрібно зробити, - це спланувати шлях, щоб гарантувати, що шлях прокладання кабелю є розумним та безпечним. Під час процесу прокладання слід бути обережним, щоб уникнути надмірного розтягування, згинання та екструзії кабелю. Для прокладки кабелю на великі відстані, такі як кабельні конвеєри зазвичай використовуються для сприяння будівництву.
Виробництво кабельних з'єднань є ключовим посиланням у процесі встановлення. Якість спільного безпосередньо впливає на надійність роботи кабелю. Під час виготовлення стиків кабель потрібно позбавити, очистити, підключати та утеплювати. Кожен крок повинен бути здійснений суворо відповідно до вимог до процесу, щоб забезпечити відповідність вимогам електричних та механічних властивостей спільного.
Роботи з технічного обслуговування є важливими для довгострокової стабільної роботи кабелів високої напруги. Регулярні перевірки можуть негайно виявити, чи пошкоджена поява кабелю або пошкоджена оболонка. У той же час, для тестування ізоляційної продуктивності та часткового розряду кабелю також може бути використане деяке обладнання для випробувань. Якщо виникають проблеми, їх слід відремонтувати або замінити вчасно.
6. Невдача та виявлення кабелів високої напруги
Поширені збої кабелів високої напруги включають розбиття ізоляції, відключення провідника та збій суглоба. Розбиття ізоляції може бути спричинене старінням ізоляції, частковим розрядом або зовнішнім перенапруженням. Відключення провідника зазвичай викликається механічною зовнішньою силою або довгостроковим перевантаженням. Невдача суглобів може бути спричинена поганим процесом виробництва суглобів або сильним нагріванням під час роботи.
Для виявлення цих несправностей існує багато методів виявлення. Часткове виявлення розряду - це часто використовуваний метод. Виявляючи сигнал, що генерується при частковому розряді в кабелі, можна визначити, чи існують дефекти ізоляції всередині кабелю. Тест на витримку напруги може виявити протистояння напруги кабелю та знайти потенційні проблеми ізоляції. Крім того, інфрачервона технологія теплової візуалізації може виявити розподіл температури на поверхні кабелю, щоб з’ясувати, чи є у кабелю проблеми, такі як локальний перегрів.
7. Тенденція та розвиток високопостійних кабелів у системах живлення
У системах живлення високольтажні кабелі широко використовуються при трансформації міської енергетики, вихідних ліній великих електростанцій, передачі кабелю підводних човнів та інших полів. У міських енергетичних сітках, завдяки обмеженому простору, використання підземних кабелів може заощадити місце та покращити красу міста. Вихідні лінії великих електростанцій потребують використання кабелів високої напруги для передачі електроенергії на віддалені підстанції. Передача кабелю підводних човнів може реалізувати перехресно-морську передачу електроенергії та забезпечити стабільне живлення для островів та прибережних районів.
Завдяки безперервному розвитку енергетичних технологій кабелі високої напруги також показали деякі тенденції розвитку. Одне - дослідження та розробка та застосування кабелів з більш високим рівнем напруги. Зі збільшенням попиту на передачу потужності на великі відстані розвиток кабелів надвисокої напруги стане фокусом. Другий - інтелект кабелів. Інтегруючи датчики та інше обладнання в кабель, може бути досягнуто моніторинг статусу роботи та попередження про несправності в режимі реального часу, тим самим покращуючи надійність роботи кабелю. Третій - це розвиток екологічно чистих кабелів. Зі збільшенням вимог людей до охорони навколишнього середовища дослідження та розробка низьких забруднень, кабельні матеріали, що переробляються, стануть майбутнім напрямком розробки.
Час посади: вересень-24-2024