Kaasaegsetes elektrisüsteemides on kõrgepingekaablitel ülitähtis roll. Kõrgepingekaablid tagavad tõhusa, stabiilse ja ohutu elektrienergia edastamise alates maa-alustest elektrivõrkudest linnades kuni kaugülekandeliinideni üle mägede ja jõgede. See artikkel uurib põhjalikult erinevaid kõrgepingekaablitega seotud tehnoloogiaid, sealhulgas nende struktuuri, klassifikatsiooni, tootmisprotsessi, jõudlusnäitajaid, paigaldamist ja hooldust.
1.Kõrgepingekaablite põhistruktuur
Kõrgepingekaablid koosnevad peamiselt juhtmetest, isolatsioonikihtidest, varjestuskihtidest ja kaitsekihtidest.
Juht on voolu ülekandekanal ja on tavaliselt valmistatud vasest või alumiiniumist. Vasel on hea juhtivus ja plastilisus, samas kui alumiinium on suhteliselt madala hinnaga ja kerge. Paindlikkuse suurendamiseks on need juhid üldiselt mitmeahelaliste keerdjuhtmete kujul.
Isolatsioonikiht on kõrgepingekaabli võtmeosa, mis mängib rolli voolulekke vältimisel ja juhtme isoleerimisel välismaailmast. Levinud isolatsioonimaterjalide hulka kuuluvad ristseotud polüetüleen (XLPE), õlipaber jne. XLPE-l on suurepärased elektrilised omadused, kuumakindlus ja mehaaniline tugevus ning seda kasutatakse laialdaselt kaasaegsetes kõrgepingekaablites.
Varjestuskiht jaguneb sisemiseks ja välimiseks varjestuseks. Sisemist kilpi kasutatakse elektrivälja ühtlaseks muutmiseks ja lokaalse tühjenemise vältimiseks isolatsioonikihi kahjustamisel; välimine kilp võib vähendada kaabli välise elektromagnetvälja häireid ja takistada ka kaabli elektromagnetilist mõju välismaailmale.
Kaitsekiht kaitseb kaablit peamiselt välistegurite, näiteks mehaaniliste kahjustuste, keemilise korrosiooni ja vee sissetungimise eest. See koosneb tavaliselt metallist soomust ja väliskestast. Metallist soomus võib pakkuda mehaanilist tugevust ning väliskestal on veekindel ja korrosioonivastane funktsioon.
2. Kõrgepingekaablite klassifikatsioon
Pingetaseme järgi võib kõrgepingekaablid jagada keskpingekaabliteks (tavaliselt 3-35kV), kõrgepingekaabliteks (35-110kV), ülikõrgepingekaabliteks (110-500kV) ja ülikõrgeteks. -pingekaablid (üle 500kV). Erineva pingetasemega kaablid erinevad konstruktsioonilahenduse, isolatsiooninõuete jms poolest.
Isolatsioonimaterjalide vaatenurgast on lisaks eelpool mainitud XLPE kaablitele ja õlipaberkaablitele ka etüleen-propüleenkummist kaableid. Õli-paberkaablitel on pikk ajalugu, kuid kõrgete hoolduskulude ja muude põhjuste tõttu on need järk-järgult asendatud XLPE kaablitega. Etüleenpropüleenkummist kaabel on hea painduvuse ja ilmastikukindlusega ning sobib mõneks eriliseks sündmuseks.
3. Kõrgepingekaabli tootmisprotsess
Kõrgepingekaabli tootmine on keeruline ja delikaatne protsess.
Juhtide valmistamine eeldab esmalt vase või alumiiniumi tooraine venitamist, väänamist ja muid protsesse, et tagada juhtme mõõtmete täpsus ja mehaanilised omadused. Keerdumisprotsessi ajal peavad kiudude kiud olema tihedalt paigutatud, et parandada juhi juhtivust.
Isolatsioonikihi väljapressimine on üks võtmeetappe. XLPE isolatsioonikihi jaoks pressitakse XLPE materjal kõrgel temperatuuril välja ja mähitakse ühtlaselt juhile. Ekstrusiooniprotsessi ajal tuleb isolatsioonikihi kvaliteedi ja paksuse ühtluse tagamiseks rangelt kontrollida selliseid parameetreid nagu temperatuur, rõhk ja ekstrusioonikiirus.
Varjestuskiht tehakse tavaliselt metalltraadi kudumise või metallteibiga mähkimise teel. Sise- ja väliskilbi tootmisprotsessid on veidi erinevad, kuid mõlemad peavad tagama varjestuskihi terviklikkuse ja hea elektriühenduse.
Lõpuks hõlmab kaitsekihi tootmine metallist soomuse paigaldamist ja väliskesta väljapressimist. Metallist soomus peaks tihedalt kaabli külge sobima ja väliskesta väljapressimine peaks tagama sujuva välimuse ilma defektideta, nagu mullid ja praod.
4. Kõrgepingekaablite tööomadused
Elektrilise jõudluse osas peavad kõrgepingekaablid olema suure isolatsioonitakistusega, väikese dielektrilise kadu ja hea pingetakistusega. Kõrge isolatsioonitakistus võib tõhusalt ära hoida voolu leket, väike dielektriline kadu vähendab elektrienergia kadu ülekande ajal ja hea pingetakistus tagab, et kaabel saab kõrgepingekeskkonnas ohutult töötada.
Mehaaniliste omaduste poolest peaks kaablil olema piisav tõmbetugevus, painderaadius ja löögikindlus. Paigaldamise ja kasutamise ajal võib kaabel saada venitada, painutada ja mõjuda välisele jõule. Kui mehaanilised omadused on ebapiisavad, on kaablit lihtne kahjustada.
Oluline aspekt on ka soojuslik jõudlus. Kaabel tekitab töötamise ajal soojust, eriti kui see töötab suure koormuse all. Seetõttu peab kaabel olema hea kuumakindlusega ja töötama normaalselt teatud temperatuurivahemikus ilma probleemideta, nagu isolatsiooni vananemine. XLPE-kaablil on suhteliselt hea kuumakindlus ja see võib töötada pikka aega kõrgematel temperatuuridel.
5. Kõrgepingekaablite paigaldus ja hooldus
Paigaldamise osas tuleb esimese asjana planeerida rada, et kaabli paigaldamise tee oleks mõistlik ja ohutu. Paigaldamise ajal tuleb olla ettevaatlik, et vältida kaabli liigset venitamist, painutamist ja väljapressimist. Kaabli pikamaa paigaldamisel kasutatakse ehituse abistamiseks tavaliselt selliseid seadmeid nagu kaablikonveierid.
Kaabliühenduste tootmine on paigaldusprotsessi võtmelüli. Ühenduse kvaliteet mõjutab otseselt kaabli töökindlust. Vuukide tegemisel tuleb kaabel lahti võtta, puhastada, ühendada ja isoleerida. Iga etapp tuleb läbi viia rangelt kooskõlas protsessinõuetega, et tagada vuugi elektriliste ja mehaaniliste omaduste vastavus nõuetele.
Hooldustööd on kõrgepingekaablite pikaajaliseks stabiilseks tööks hädavajalikud. Regulaarsed kontrollid võivad kiiresti tuvastada, kas kaabli välimus või ümbris on kahjustatud. Samal ajal saab mõnda testimisseadet kasutada ka kaabli isolatsioonivõime ja osalise tühjenemise testimiseks. Kui leitakse probleeme, tuleks need õigeaegselt parandada või välja vahetada.
6. Kõrgepingekaablite rike ja tuvastamine
Kõrgepingekaablite sagedased rikked hõlmavad isolatsiooni purunemist, juhtme lahtiühendamist ja liigeste rikkeid. Isolatsiooni purunemise põhjuseks võib olla isolatsiooni vananemine, osaline tühjenemine või väline ülepinge. Juhtide katkemise põhjuseks on tavaliselt mehaaniline välisjõud või pikaajaline ülekoormus. Vuugi rike võib olla põhjustatud kehvast vuugi tootmisprotsessist või tugevast kuumenemisest töötamise ajal.
Nende vigade tuvastamiseks on palju tuvastamismeetodeid. Osalise tühjenemise tuvastamine on tavaliselt kasutatav meetod. Tuvastades kaablis osalise tühjenemise tekitatud signaali, saab kindlaks teha, kas kaabli sees on isolatsioonivigu. Pingetaluvuse test suudab tuvastada kaabli taluvuspinge ja leida võimalikud isolatsiooniprobleemid. Lisaks suudab infrapuna termopilditehnoloogia tuvastada temperatuuri jaotust kaabli pinnal, et välja selgitada, kas kaablil on probleeme, nagu kohalik ülekuumenemine.
7.Kõrgepingekaablite rakendamine ja arendussuund elektrisüsteemides
Elektrisüsteemides kasutatakse kõrgepingekaableid laialdaselt linna elektrivõrgu ümberkujundamisel, suurte elektrijaamade väljuvatel liinidel, merekaablite edastamisel ja muudes valdkondades. Linna elektrivõrkudes võib maa-aluste kaablite kasutamine ruumi piiratuse tõttu säästa ruumi ja parandada linna ilu. Suurte elektrijaamade väljuvad liinid nõuavad kõrgepingekaablite kasutamist elektri edastamiseks kaugematesse alajaamadesse. Veealune kaabelülekanne võib realiseerida mereülese jõuülekande ja pakkuda stabiilset toiteallikat saartele ja rannikualadele.
Elektritehnoloogia pideva arenguga on mõningaid arengusuundi näidanud ka kõrgepingekaablid. Üks neist on kõrgema pingetasemega kaablite uurimis- ja arendustegevus ning rakendamine. Nõudluse kasvuga jõuülekande kaugülekande järele on fookuses ülikõrgepingekaablite arendamine. Teine on kaablite intelligentsus. Andurite ja muude seadmete integreerimisega kaablisse on võimalik saavutada kaabli tööoleku ja veahoiatuse reaalajas jälgimine, parandades seeläbi kaabli töökindlust. Kolmas on keskkonnasõbralike kaablite arendamine. Kuna inimeste nõudmised keskkonnakaitsele kasvavad, on vähese saastesisaldusega taaskasutatavate kaablimaterjalide uurimine ja arendamine tuleviku arengusuund.
Postitusaeg: 24. september 2024