Kaasaegsetes energiasüsteemides mängivad kõrgepingekaablid olulist rolli. Alates linnade maa-alustest elektrivõrkudest kuni pikamaa ülekandeliinideni mägede ja jõgede üle, tagavad suurepingekaablid elektrienergia tõhusa, stabiilse ja ohutu edastamise. Selles artiklis uuritakse põhjalikult erinevaid kõrgepingekaablitega seotud tehnoloogiaid, sealhulgas nende struktuur, klassifitseerimine, tootmisprotsess, jõudluse omadused, paigaldamine ja hooldus.
1. Kõrgpinge kaablite baasiline struktuur
Suurepingekaablid koosnevad peamiselt juhtsetest, isolatsioonikihtidest, varjestuskihtidest ja kaitsekihtidest.
Juht on voolu ülekandekanal ja see on tavaliselt valmistatud vasest või alumiiniumist. Vase on hea juhtivus ja elastsus, samas kui alumiiniumi kulud on suhteliselt madalad ja kerge kaaluga. Need juhid on paindlikkuse suurendamiseks üldiselt mitmeahelaliste keerutatud juhtmete kujul.
Isolatsioonikiht on kõrgepinge kaabli võtmeosa, mis mängib rolli praeguse lekke ennetamisel ja juhi välismaailmast eraldamisel. Tavaliste isoleermaterjalide hulka kuuluvad ristseotud polüetüleeni (XLPE), õlipaber jne. XLPE-l on suurepärased elektrilised omadused, kuumakindlus ja mehaaniline tugevus ning seda kasutatakse laialdaselt tänapäevastes kõrgepingekaablites.
Varjestuskiht jaguneb sisemiseks varjestuseks ja välimiseks varjestuseks. Sisekilbi kasutatakse elektrivälja vormiriietuse valmistamiseks ja kohaliku tühjenemise vältimiseks isolatsioonikihi kahjustamiseks; Väline kilp võib vähendada välise elektromagnetilise välja sekkumist kaablile ja takistada ka kaabli elektromagnetilist mõju välismaailmale.
Kaitsekiht kaitseb kaablit peamiselt väliste tegurite, näiteks mehaaniliste kahjustuste, keemilise korrosiooni ja vee sissetungi kahjustuste eest. Tavaliselt koosneb see metallist raudrüüst ja väliskestast. Metallist raudrüü võib tagada mehaanilise tugevuse ja väliskorval on veekindel ja korrosioonivastased funktsioonid.
2. Kõrgpinge kaablite klassifikatsioon
Pinge taseme kohaselt saab kõrgepingekaablid jagada keskmise pingekaablite (tavaliselt 3-35kV), kõrgepinge kaablite (35-110KV), ülipinge kaablid (110-500KV) ja ülipinge kaablid (üle 500KV). Erineva pingetasemega kaablid erinevad konstruktsiooni kujundamise, isolatsiooninõuete jms poolest.
Isoleermaterjalide vaatenurgast on lisaks ülalnimetatud XLPE kaablitele ja ka etüleen-propüleenist kummist kaableid. Naftapaberi kaablitel on pikk ajalugu, kuid nende kõrgete hoolduskulude ja muude põhjuste tõttu on need järk-järgult asendatud XLPE kaablitega. Etüleenpropüleenkaabel on hea painduvus ja ilmastikukindlus ning sobib mõneks eriliseks puhkuseks.
3. Kõrgpingekaabli tootmisprotsess
Kõrgpingekaabli tootmine on keeruline ja delikaatne protsess.
Juhtide tootmine nõuab kõigepealt vase või alumiiniumist toorainet venitamist, väänatud ja muid protsesse, et tagada juhi mõõtmete täpsus ja mehaanilised omadused. Keerustamisprotsessi ajal peavad juhtde juhtivuse parandamiseks olema tihedalt paigutatud.
Isolatsioonikihi väljapressimine on üks peamisi etappe. XLPE isolatsioonikihi jaoks ekstrudeeritakse XLPE materjal kõrgel temperatuuril ja mähitakse ühtlaselt juhile. Ekstrusiooniprotsessi käigus tuleb isolatsioonikihi kvaliteedi ja paksuse ühtluse tagamiseks rangelt kontrollida selliseid parameetreid nagu temperatuur, rõhu ja ekstrusiooni kiirus.
Varjestuskihti valmistatakse tavaliselt metallist traadi kudumise või metallist lindi pakkimisega. Sise- ja väliskilbide tootmisprotsessid on pisut erinevad, kuid mõlemad peavad tagama varjestuskihi terviklikkuse ja hea elektriühenduse.
Lõpuks hõlmab kaitsekihi tootmine metallist soomuse paigaldamist ja välimise kesta ekstrusiooni. Metallist raudrüü peaks mahutama tihedalt kaablile ja välimise kesta väljapressimine peaks tagama sujuva välimuse ilma defektideta nagu mullid ja praod.
4. Kõrgpinge kaablite jõudlusomadused
Elektrilise jõudluse osas peavad kõrgepingekaablid olema kõrge isolatsioonitakistuse, madala dielektrilise kadu ja hea pingetakistusega. Kõrge isolatsioonitakistus võib tõhusalt vältida voolu leket, madal dielektriline kaotus vähendab elektrienergia kadu ülekande ajal ja hea pingetakistus tagab, et kaabel suudab ohutult töötada kõrgepingekeskkonnas.
Mehaaniliste omaduste osas peaks kaablil olema piisav tõmbetugevus, painderaadius ja löögikindlus. Paigaldamise ja töö ajal võib kaabli venitada, painde ja välise jõu mõju. Kui mehaanilised omadused on ebapiisavad, on kaabli kahjustusi lihtne põhjustada.
Termiline jõudlus on ka oluline aspekt. Kaabel tekitab töö ajal soojust, eriti suure koormuse all töötades. Seetõttu peab kaablil olema hea soojustakistus ja suutma töötada normaalselt teatud temperatuurivahemikus ilma selliste probleemideta nagu isolatsiooni vananemine. XLPE kaablil on suhteliselt hea soojustakistus ja see võib kõrgematel temperatuuridel töötada pikka aega.
5. Kõrgpinge kaablite paigaldamine ja hooldamine
Paigaldamise osas on esimene asi, mida teha, et planeerida tee kaabli paigaldamise tee mõistlik ja ohutu. Mingiprotsessi ajal tuleks olla ettevaatlik, et vältida kaabli liigset venitamist, painutamist ja ekstrusiooni. Kaabli pikamaa paigaldamiseks kasutatakse ehituse abistamiseks tavaliselt selliseid seadmeid nagu kaabelkonveierid.
Kaabliühenduste tootmine on installimisprotsessi võtmeside. Liigendi kvaliteet mõjutab otseselt kaabli töökindlust. Liigeste tegemisel tuleb kaabel eemaldada, puhastada, ühendada ja isoleerida. Iga samm tuleb läbi viia rangelt vastavalt protsessinõuetele, et tagada liigese elektri- ja mehaanilised omadused nõuetele.
Hooldustöö on hädavajalik kõrgepinge kaablite pikaajaliseks stabiilseks tööks. Regulaarsed ülevaatused võivad viivitamatult tuvastada, kas kaabli välimus on kahjustatud või kest on kahjustatud. Samal ajal saab mõnda testimisseadmeid kasutada ka kaabli isolatsiooni jõudluse ja osalise tühjendamise testimiseks. Probleemide korral tuleks neid õigel ajal parandada või välja vahetada.
6. Kõrgpinge kaablite rikke ja tuvastamine
Kõrgepinge kaablite tavalised tõrked hõlmavad isolatsioonide lagunemist, juhi lahtiühendamist ja liigese rikkeid. Isolatsiooni lagunemist võib põhjustada isolatsiooni vananemine, osaline tühjendamine või väline ülepinge. Juhtide lahtiühendamise põhjuseks on tavaliselt mehaaniline väline jõud või pikaajaline ülekoormus. Liigese rikke võib põhjustada halb liigese tootmisprotsess või tugev kuumutamine töö ajal.
Nende vigade tuvastamiseks on palju avastamismeetodeid. Osaline tühjenemise tuvastamine on tavaliselt kasutatav meetod. Tuvastades kaablis osalise tühjenemise teel genereeritud signaali, saab kindlaks teha, kas kaabli sees on isolatsioonidefektid. Taotava pingetesti abil tuvastatakse kaabli vastupidavuse pingemaht ja leida potentsiaalseid isolatsiooniprobleeme. Lisaks suudab infrapuna soojuspilditehnoloogia tuvastada temperatuurijaotuse kaabli pinnal, et teada saada, kas kaablil on selliseid probleeme nagu kohalik ülekuumenemine.
7. Suurepinge kaablite rakendamine ja arendamise suundumus energiasüsteemides
Elektrisüsteemides kasutatakse suuresti pingekaableid laialdaselt linna elektrivõrkude muundamisel, suurte energiajaamade, allveelaeva kaabli käigukasti ja muude põldude väljuvate joonte korral. Linna elektrivõrkudes võib piiratud ruumi tõttu maa -aluste kaablite kasutamine ruumi kokku hoida ja linna ilu parandada. Suurte elektrijaamade väljaminevad jooned nõuavad elektrienergia edastamiseks kaugetele alajaamadele kasutamist. Allveelaeva kaabli käigukast võib realiseerida mereüleset jõuülekannet ja tagada saartele ja rannikualadele stabiilse toiteallika.
Võimsustehnoloogia pideva arendamise korral on suurepingekaablid näidanud ka mõnda arengusuundumust. Üks on kõrgema pingetasemega kaablite uurimine ja arendamine ja rakendamine. Pikamaaülekande nõudluse suurenemisega muutub fookuseks ülikõrgete pingekaablite arendamine. Teine on kaablite intelligentsus. Andurite ja muude seadmete integreerimisega kaablisse on võimalik saavutada kaabli töö oleku ja rikkehoiatuse reaalajas jälgimine, parandades seeläbi kaabli töökindlust. Kolmas on keskkonnasõbralike kaablite arendamine. Kuna inimeste keskkonnakaitse nõuded suurenevad, on vähese sallimise uurimine ja arendamine ringlussevõetavad kaablimaterjalid tulevase arengu suund.
Postiaeg: 24. september2024