A modern energiaellátó rendszerekben a nagyfeszültségű kábelek létfontosságú szerepet játszanak. A városokban található földalatti villamosenergia-hálózatoktól a hegyeken és folyókon átívelő távolsági távvezetékekig a nagyfeszültségű kábelek biztosítják az elektromos energia hatékony, stabil és biztonságos átvitelét. Ez a cikk részletesen megvizsgálja a nagyfeszültségű kábelekhez kapcsolódó különféle technológiákat, beleértve azok szerkezetét, osztályozását, gyártási folyamatát, teljesítményjellemzőit, telepítését és karbantartását.
1. Nagyfeszültségű kábelek alapszerkezete
A nagyfeszültségű kábelek főként vezetőkből, szigetelőrétegekből, árnyékoló rétegekből és védőrétegekből állnak.
A vezető az áram átviteli csatornája, és általában rézből vagy alumíniumból készül. A réz jó vezetőképességgel és képlékenységgel rendelkezik, míg az alumínium viszonylag olcsó és könnyű. Ezek a vezetők általában több erezetből sodrott huzalok formájában készülnek a rugalmasság növelése érdekében.
A szigetelőréteg a nagyfeszültségű kábel kulcsfontosságú része, amely szerepet játszik az áramszivárgás megakadályozásában és a vezető külvilágtól való elszigetelésében. A gyakori szigetelőanyagok közé tartozik a térhálós polietilén (XLPE), az olajpapír stb. Az XLPE kiváló elektromos tulajdonságokkal, hőállósággal és mechanikai szilárdsággal rendelkezik, és széles körben használják a modern nagyfeszültségű kábelekben.
Az árnyékoló réteg belső és külső árnyékolásra oszlik. A belső árnyékolás az elektromos mező egyenletessé tételére és a szigetelőréteg helyi kisülés általi károsodásának megakadályozására szolgál; a külső árnyékolás csökkentheti a külső elektromágneses mező interferenciáját a kábelen, és megakadályozhatja, hogy a kábel elektromágneses hatással legyen a külvilágra.
A védőréteg elsősorban a kábelt védi a külső tényezők, például a mechanikai sérülések, a kémiai korrózió és a víz behatolása okozta sérülésektől. Általában fémpáncélból és külső köpenyből áll. A fémpáncél mechanikai szilárdságot biztosít, a külső köpeny pedig vízálló és korróziógátló funkciókat lát el.
2. Nagyfeszültségű kábelek osztályozása
Feszültségszint szerint a nagyfeszültségű kábelek feloszthatók középfeszültségű kábelekre (általában 3-35 kV), nagyfeszültségű kábelekre (35-110 kV), ultra nagyfeszültségű kábelekre (110-500 kV) és ultra nagyfeszültségű kábelekre (500 kV felett). A különböző feszültségszintű kábelek szerkezeti kialakításukban, szigetelési követelményeikben stb. különböznek.
A szigetelőanyagok szempontjából az említett XLPE kábelek és olajpapír kábelek mellett léteznek etilén-propilén gumi kábelek is. Az olajpapír kábeleknek hosszú története van, de magas karbantartási költségeik és egyéb okok miatt fokozatosan felváltották őket az XLPE kábelek. Az etilén-propilén gumi kábel jó rugalmassággal és időjárásállósággal rendelkezik, és alkalmas néhány különleges alkalomra.
3. Nagyfeszültségű kábel gyártási folyamata
A nagyfeszültségű kábelek gyártása összetett és kényes folyamat.
A vezetők gyártása először a réz vagy alumínium alapanyagok nyújtását, sodrását és egyéb eljárásait igényli a vezető méretpontosságának és mechanikai tulajdonságainak biztosítása érdekében. A sodrás során a szálak szálait szorosan kell elrendezni a vezető vezetőképességének javítása érdekében.
A szigetelőréteg extrudálása az egyik kulcsfontosságú lépés. Az XLPE szigetelőréteg esetében az XLPE anyagot magas hőmérsékleten extrudálják, majd egyenletesen tekerik a vezetőre. Az extrudálási folyamat során a hőmérsékletet, a nyomást és az extrudálási sebességet szigorúan ellenőrizni kell a szigetelőréteg minőségének és vastagságának egyenletességének biztosítása érdekében.
Az árnyékoló réteget általában fémhuzal-szövéssel vagy fémszalaggal tekercseléssel készítik. A belső és külső árnyékolás gyártási folyamatai kissé eltérnek, de mindkettőnek biztosítania kell az árnyékoló réteg épségét és a jó elektromos csatlakozást.
Végül a védőréteg előállítása magában foglalja a fémpáncélzat felhelyezését és a külső burkolat extrudálását. A fémpáncélnak szorosan kell illeszkednie a kábelre, a külső burkolat extrudálásának pedig sima megjelenést kell biztosítania hibák, például buborékok és repedések nélkül.
4. Nagyfeszültségű kábelek teljesítményjellemzői
Az elektromos teljesítmény szempontjából a nagyfeszültségű kábeleknek nagy szigetelési ellenállással, alacsony dielektromos veszteséggel és jó feszültségállósággal kell rendelkezniük. A nagy szigetelési ellenállás hatékonyan megakadályozza az áram szivárgását, az alacsony dielektromos veszteség csökkenti az elektromos energiaveszteséget az átvitel során, a jó feszültségállóság pedig biztosítja a kábel biztonságos működését nagyfeszültségű környezetben.
Mechanikai tulajdonságok tekintetében a kábelnek megfelelő szakítószilárdsággal, hajlítási sugárral és ütésállósággal kell rendelkeznie. A telepítés és üzemeltetés során a kábel nyújtásnak, hajlításnak és külső erőhatásoknak lehet kitéve. Ha a mechanikai tulajdonságok nem megfelelőek, a kábel könnyen megsérülhet.
A hőteljesítmény szintén fontos szempont. A kábel működés közben hőt termel, különösen nagy terhelés alatt. Ezért a kábelnek jó hőállósággal kell rendelkeznie, és egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül normálisan kell működnie olyan problémák nélkül, mint a szigetelés öregedése. Az XLPE kábel viszonylag jó hőállósággal rendelkezik, és magasabb hőmérsékleten is hosszú ideig képes működni.
5. Nagyfeszültségű kábelek telepítése és karbantartása
A telepítés szempontjából az első lépés a kábelfektetés útvonalának megtervezése, hogy a kábelfektetés útvonala ésszerű és biztonságos legyen. A fektetés során ügyelni kell a kábel túlzott nyújtásának, hajlításának és kihúzásának elkerülésére. Nagy távolságú kábelfektetés esetén általában olyan berendezéseket használnak, mint a kábelszállítók, amelyek segítik az építést.
A kábelcsatlakozók gyártása kulcsfontosságú eleme a telepítési folyamatnak. A csatlakozás minősége közvetlenül befolyásolja a kábel működési megbízhatóságát. A csatlakozások készítésekor a kábelt le kell csupaszítani, meg kell tisztítani, csatlakoztatni és szigetelni kell. Minden lépést szigorúan a folyamatkövetelményeknek megfelelően kell végrehajtani annak biztosítása érdekében, hogy a csatlakozás elektromos és mechanikai tulajdonságai megfeleljenek a követelményeknek.
A karbantartási munkák elengedhetetlenek a nagyfeszültségű kábelek hosszú távú, stabil működéséhez. A rendszeres ellenőrzések azonnal kimutathatják, hogy a kábel megjelenése sérült-e, vagy a burkolat sérült-e. Ugyanakkor bizonyos vizsgálóberendezések a kábel szigetelési teljesítményének és részleges kisülésének vizsgálatára is használhatók. Ha problémákat találnak, azokat időben meg kell javítani vagy ki kell cserélni.
6. Nagyfeszültségű kábelek meghibásodása és észlelése
A nagyfeszültségű kábelek gyakori hibái közé tartozik a szigetelés szakadás, a vezető leválása és az illesztések meghibásodása. A szigetelés meghibásodását okozhatja a szigetelés öregedése, részleges kisülés vagy külső túlfeszültség. A vezető leválását általában mechanikai külső erő vagy hosszú távú túlterhelés okozza. Az illesztések meghibásodását okozhatja a nem megfelelő illesztési gyártási folyamat vagy a működés közbeni súlyos felmelegedés.
Ezen hibák észlelésére számos észlelési módszer létezik. A részleges kisülés észlelése egy gyakran használt módszer. A kábelben lévő részleges kisülés által generált jel detektálásával megállapítható, hogy vannak-e szigetelési hibák a kábel belsejében. Az ellenállási feszültségvizsgálat képes kimutatni a kábel ellenállási feszültségkapacitását, és feltárni a potenciális szigetelési problémákat. Ezenkívül az infravörös hőkamerás technológia képes érzékelni a kábel felületén a hőmérséklet-eloszlást, így megállapítható, hogy vannak-e a kábelnek olyan problémái, mint például a helyi túlmelegedés.
7. Nagyfeszültségű kábelek alkalmazása és fejlesztési trendjei az energiaellátó rendszerekben
Az energiaellátó rendszerekben a nagyfeszültségű kábeleket széles körben használják a városi villamosenergia-hálózatok átalakításában, nagy erőművek kimenő vezetékeiben, tengeralatti kábelátvitelben és más területeken. A városi villamosenergia-hálózatokban a korlátozott hely miatt a földalatti kábelek használata helyet takaríthat meg és javíthatja a város szépségét. A nagy erőművek kimenő vezetékei nagyfeszültségű kábeleket igényelnek az áram távoli alállomásokra történő továbbításához. A tengeralatti kábelátvitel lehetővé teszi a tengeren átnyúló energiaátvitelt, és stabil energiaellátást biztosít a szigetek és a part menti területek számára.
Az energetikai technológia folyamatos fejlődésével a nagyfeszültségű kábelek is mutattak néhány fejlődési trendet. Az egyik a magasabb feszültségszintű kábelek kutatása, fejlesztése és alkalmazása. A nagy távolságú energiaátvitel iránti igény növekedésével az ultra-nagyfeszültségű kábelek fejlesztése kerül előtérbe. A második a kábelek intelligenciája. Az érzékelők és egyéb berendezések kábelbe integrálásával valós idejű monitorozást lehet végezni a kábel üzemállapotáról és hibajelzést lehet adni, ezáltal javítva a kábel üzembiztonságát. A harmadik a környezetbarát kábelek fejlesztése. Ahogy az emberek környezetvédelmi igényei nőnek, a kis szennyezésű, újrahasznosítható kábelanyagok kutatása és fejlesztése a jövőbeli fejlesztési irány lesz.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 24.