Во современите енергетски системи, високонапонските кабли играат витална улога. Од подземните електрични мрежи во градовите до далноводите на долги растојанија преку планини и реки, високонапонските кабли обезбедуваат ефикасен, стабилен и безбеден пренос на електрична енергија. Оваа статија ќе ги истражи детално различните технологии поврзани со високонапонските кабли, вклучувајќи ја нивната структура, класификација, процес на производство, карактеристики на изведба, инсталација и одржување.
1. Основна структура на високонапонски кабли
Високонапонските кабли се составени главно од спроводници, изолациски слоеви, заштитени слоеви и заштитни слоеви.
Проводникот е преносен канал за струја и обично е направен од бакар или алуминиум. Бакарот има добра спроводливост и еластичност, додека алуминиумот е релативно евтин и лесен. Овие спроводници се генерално во форма на повеќежилни извиткани жици за да се зголеми флексибилноста.
Изолациониот слој е клучен дел од високонапонскиот кабел, кој игра улога во спречувањето на истекување на струја и изолирањето на проводникот од надворешниот свет. Вообичаените изолациски материјали вклучуваат вкрстено поврзан полиетилен (XLPE), маслена хартија итн. XLPE има одлични електрични својства, отпорност на топлина и механичка цврстина и е широко користен во современите високонапонски кабли.
Заштитниот слој е поделен на внатрешен заштитен слој и надворешен заштитен слој. Внатрешниот заштитен слој се користи за да го направи електричното поле униформно и да спречи локално празнење да го оштети изолациониот слој; надворешниот заштитен слој може да ги намали пречките на надворешното електромагнетно поле врз кабелот, а исто така да спречи кабелот да има електромагнетно влијание врз надворешниот свет.
Заштитниот слој главно го штити кабелот од оштетување од надворешни фактори како што се механичко оштетување, хемиска корозија и навлегување на вода. Обично е составен од метален оклоп и надворешна обвивка. Металниот оклоп може да обезбеди механичка цврстина, а надворешната обвивка има водоотпорни и антикорозивни функции.
2. Класификација на високонапонски кабли
Според нивото на напонот, високонапонските кабли можат да се поделат на среднонапонски кабли (генерално 3-35kV), високонапонски кабли (35-110kV), ултрависоконапонски кабли (110-500kV) и ултрависоконапонски кабли (над 500kV). Каблите со различни напонски нивоа се разликуваат во структурниот дизајн, барањата за изолација итн.
Од перспектива на изолациските материјали, покрај XLPE каблите и каблите од маслена хартија споменати погоре, постојат и кабли од етилен-пропиленска гума. Каблите од маслена хартија имаат долга историја, но поради нивните високи трошоци за одржување и други причини, тие постепено се заменуваат со XLPE кабли. Каблите од етилен-пропиленска гума имаат добра флексибилност и отпорност на временски услови и се погодни за некои посебни пригоди.
3. Процес на производство на високонапонски кабел
Производството на високонапонски кабел е сложен и деликатен процес.
Производството на спроводници прво бара бакарните или алуминиумските суровини да се истегнат, извиткаат и да се извртат други процеси за да се обезбеди димензионална точност и механички својства на спроводникот. За време на процесот на извиткување, нишките на нишките мора да бидат блиску распоредени за да се подобри спроводливоста на спроводникот.
Екструзијата на изолациониот слој е еден од клучните чекори. За XLPE изолациониот слој, XLPE материјалот се екструдира на висока температура и рамномерно се обвиткува на проводникот. За време на процесот на екструзија, параметрите како што се температурата, притисокот и брзината на екструзија мора строго да се контролираат за да се обезбеди униформност на квалитетот и дебелината на изолациониот слој.
Заштитниот слој обично се изработува со ткаење на метална жица или обвиткување со метална лента. Процесите на производство на внатрешниот и надворешниот штит се малку различни, но и двата треба да обезбедат интегритет на заштитениот слој и добра електрична врска.
Конечно, производството на заштитниот слој вклучува поставување на металниот оклоп и истиснување на надворешната обвивка. Металниот оклоп треба цврсто да се намести на кабелот, а истиснувањето на надворешната обвивка треба да обезбеди мазен изглед без дефекти како што се меурчиња и пукнатини.
4. Карактеристики на перформансите на високонапонските кабли
Во однос на електричните перформанси, високонапонските кабли треба да имаат висок отпор на изолација, ниски диелектрични загуби и добра отпорност на напон. Високиот отпор на изолација може ефикасно да спречи истекување на струја, ниските диелектрични загуби го намалуваат губењето на електрична енергија за време на преносот, а добрата отпорност на напон гарантира дека кабелот може безбедно да работи во високонапонска средина.
Што се однесува до механичките својства, кабелот треба да има доволна цврстина на истегнување, радиус на свиткување и отпорност на удар. За време на инсталацијата и работата, кабелот може да биде подложен на истегнување, свиткување и удар од надворешна сила. Доколку механичките својства се недоволни, лесно е да се предизвика оштетување на кабелот.
Термичките перформанси се исто така важен аспект. Кабелот ќе генерира топлина за време на работата, особено кога работи под големо оптоварување. Затоа, кабелот треба да има добра отпорност на топлина и да може нормално да работи во одреден температурен опсег без проблеми како што е стареење на изолацијата. XLPE кабелот има релативно добра отпорност на топлина и може да работи долго време на повисоки температури.
5. Инсталација и одржување на високонапонски кабли
Во однос на инсталацијата, првото нешто што треба да се направи е да се испланира патеката за да се осигура дека патеката за поставување на кабелот е разумна и безбедна. За време на процесот на поставување, треба да се внимава да се избегне прекумерно истегнување, свиткување и истиснување на кабелот. За поставување кабли на долги растојанија, обично се користи опрема како што се транспортери за кабел за да се помогне во изградбата.
Производството на кабелски споеви е клучна алка во процесот на инсталација. Квалитетот на споевите директно влијае на оперативната сигурност на кабелот. При изработка на споеви, кабелот треба да се расклопи, исчисти, поврзе и изолира. Секој чекор треба да се изврши строго во согласност со барањата на процесот за да се осигури дека електричните и механичките својства на споевите ги задоволуваат барањата.
Одржувањето е од суштинско значење за долгорочно стабилно работење на високонапонските кабли. Редовните инспекции можат брзо да откријат дали изгледот на кабелот е оштетен или обвивката е оштетена. Во исто време, одредена опрема за тестирање може да се користи и за тестирање на изолациските перформанси и делумното празнење на кабелот. Доколку се пронајдат проблеми, тие треба да се поправат или заменат навреме.
6. Отказ и откривање на високонапонски кабли
Чести дефекти на високонапонските кабли вклучуваат дефект на изолацијата, исклучување на проводникот и дефект на спојот. Дефектот на изолацијата може да биде предизвикан од стареење на изолацијата, делумно празнење или надворешен пренапон. Исклучувањето на проводникот обично е предизвикано од механичка надворешна сила или долготрајно преоптоварување. Дефектот на спојот може да биде предизвикан од лош процес на производство на спојот или силно загревање за време на работата.
За откривање на овие дефекти, постојат многу методи за откривање. Детекцијата на делумно празнење е најчесто користен метод. Со откривање на сигналот генериран од делумно празнење во кабелот, може да се утврди дали има дефекти на изолацијата во внатрешноста на кабелот. Тестот за напон на отпорност може да го детектира капацитетот на напонот на отпорност на кабелот и да пронајде потенцијални проблеми со изолацијата. Покрај тоа, технологијата за инфрацрвено термичко снимање може да ја детектира распределбата на температурата на површината на кабелот, со цел да се открие дали кабелот има проблеми како што е локално прегревање.
7. Тренд на примена и развој на високонапонски кабли во електроенергетски системи
Во енергетските системи, високонапонските кабли се користат во трансформацијата на урбаните електрични мрежи, излезните водови на големите електрани, преносот преку подводни кабли и други области. Во урбаните електрични мрежи, поради ограничениот простор, употребата на подземни кабли може да заштеди простор и да ја подобри убавината на градот. Излезните водови на големите електрани бараат употреба на високонапонски кабли за пренос на електрична енергија до оддалечени трафостаници. Преносот преку подводни кабли може да реализира прекуморски пренос на електрична енергија и да обезбеди стабилно снабдување со електрична енергија за островите и крајбрежните области.
Со континуираниот развој на енергетската технологија, високонапонските кабли исто така покажаа некои трендови во развојот. Еден е истражувањето, развојот и примената на кабли со повисоки нивоа на напон. Со зголемувањето на побарувачката за пренос на енергија на долги растојанија, развојот на ултра-високонапонски кабли ќе стане фокус. Вториот е интелигенцијата на каблите. Со интегрирање на сензори и друга опрема во кабелот, може да се постигне следење во реално време на работниот статус на кабелот и предупредување за грешки, со што се подобрува оперативната сигурност на кабелот. Третиот е развојот на еколошки кабли. Со зголемувањето на барањата на луѓето за заштита на животната средина, истражувањето и развојот на материјали за кабли со ниско загадување и рециклирање ќе бидат идна насока на развој.
Време на објавување: 24 септември 2024 година