У савременим енергетским системима, високонапонски каблови играју виталну улогу. Од подземних електричних мрежа у градовима до далековода преко планина и река, високонапонски каблови обезбеђују ефикасан, стабилан и сигуран пренос електричне енергије. Овај чланак ће детаљно истражити различите технологије у вези са високонапонским кабловима, укључујући њихову структуру, класификацију, производни процес, карактеристике перформанси, инсталацију и одржавање.
1.Основна структура високонапонских каблова
Високонапонски каблови се углавном састоје од проводника, изолационих слојева, заштитних слојева и заштитних слојева.
Проводник је канал за пренос струје и обично је направљен од бакра или алуминијума. Бакар има добру проводљивост и дуктилност, док је алуминијум релативно ниске цене и мале тежине. Ови проводници су углавном у облику вишеструких упредених жица ради повећања флексибилности.
Изолациони слој је кључни део високонапонског кабла, који игра улогу у спречавању цурења струје и изолацији проводника од спољашњег света. Уобичајени изолациони материјали укључују умрежени полиетилен (КСЛПЕ), уљани папир, итд. КСЛПЕ има одлична електрична својства, отпорност на топлоту и механичку чврстоћу и широко се користи у модерним високонапонским кабловима.
Заштитни слој је подељен на унутрашњи и спољашњи штит. Унутрашњи штит се користи да би се електрично поље уједначило и спречило да локално пражњење оштети изолациони слој; спољни штит може смањити сметње спољашњег електромагнетног поља на каблу, а такође спречити да кабл има електромагнетни утицај на спољашњи свет.
Заштитни слој углавном штити кабл од оштећења спољашњим факторима као што су механичка оштећења, хемијска корозија и продор воде. Обично се састоји од металног оклопа и спољашњег омотача. Метални оклоп може да обезбеди механичку чврстоћу, а спољни омотач има водоотпорне и антикорозивне функције.
2. Класификација високонапонских каблова
Према нивоу напона, високонапонски каблови се могу поделити на средњенапонске каблове (углавном 3-35кВ), високонапонске каблове (35-110кВ), ултрависоконапонске каблове (110-500кВ) и ултрависоке -напонски каблови (изнад 500кВ). Каблови различитих нивоа напона разликују се по конструкцијском дизајну, захтевима за изолацијом итд.
Из перспективе изолационих материјала, поред КСЛПЕ каблова и уљно-папирних каблова поменутих, постоје и каблови од етилен-пропиленске гуме. Уљно-папирни каблови имају дугу историју, али због високих трошкова одржавања и других разлога, постепено су замењени кабловима од КСЛПЕ. Кабл од етилен-пропиленске гуме има добру флексибилност и отпорност на временске услове и погодан је за неке посебне прилике.
3. Процес производње високонапонског кабла
Производња високонапонских каблова је сложен и деликатан процес.
Производња проводника прво захтева да се бакарни или алуминијумски сирови материјали растежу, увијају и други процеси да би се обезбедила тачност димензија и механичка својства проводника. Током процеса увијања, праменови жица морају бити блиско распоређени како би се побољшала проводљивост проводника.
Екструзија изолационог слоја је један од кључних корака. За КСЛПЕ изолациони слој, КСЛПЕ материјал се екструдира на високој температури и равномерно омотава на проводник. Током процеса екструзије, параметри као што су температура, притисак и брзина екструзије морају бити строго контролисани како би се обезбедио квалитет и уједначеност дебљине изолационог слоја.
Заштитни слој се обично прави ткањем металне жице или омотањем металном траком. Производни процеси унутрашњег и спољашњег штита се мало разликују, али оба морају да обезбеде интегритет заштитног слоја и добру електричну везу.
Коначно, израда заштитног слоја укључује полагање металног оклопа и истискивање спољашњег омотача. Метални оклоп треба да чврсто пристаје на кабл, а екструзија спољашњег омотача треба да обезбеди гладак изглед без недостатака као што су мехурићи и пукотине.
4. Карактеристике перформанси високонапонских каблова
Што се тиче електричних перформанси, високонапонски каблови морају имати високу отпорност изолације, мале диелектричне губитке и добру отпорност на напон. Висок отпор изолације може ефикасно спречити цурење струје, мали диелектрични губици смањују губитак електричне енергије током преноса, а добра отпорност на напон осигурава да кабл може безбедно да ради у окружењу високог напона.
У погледу механичких својстава, кабл треба да има довољну затезну чврстоћу, радијус савијања и отпорност на удар. Током инсталације и рада, кабл може бити подвргнут истезању, савијању и утицају спољне силе. Ако су механичка својства недовољна, лако је оштетити кабл.
Топлотне перформансе су такође важан аспект. Кабл ће производити топлоту током рада, посебно када ради под великим оптерећењем. Према томе, кабл треба да има добру отпорност на топлоту и да може нормално да ради у одређеном температурном опсегу без проблема као што је старење изолације. КСЛПЕ кабл има релативно добру отпорност на топлоту и може дуго да ради на вишим температурама.
5. Монтажа и одржавање високонапонских каблова
Што се тиче инсталације, прва ствар коју треба урадити је планирање путање како би се осигурало да је пут за полагање каблова разуман и сигуран. Током процеса полагања, треба водити рачуна да се избегне прекомерно истезање, савијање и истискивање кабла. За полагање каблова на велике удаљености, опрема као што су кабловски транспортери обично се користи као помоћ у изградњи.
Производња кабловских спојница је кључна карика у процесу уградње. Квалитет споја директно утиче на поузданост рада кабла. Приликом израде спојница кабл је потребно скинути, очистити, спојити и изоловати. Сваки корак треба да буде изведен стриктно у складу са захтевима процеса како би се осигурало да електрична и механичка својства споја испуњавају захтеве.
Радови на одржавању су неопходни за дуготрајан стабилан рад високонапонских каблова. Редовне инспекције могу одмах открити да ли је изглед кабла оштећен или је омотач оштећен. У исто време, нека опрема за тестирање се такође може користити за тестирање перформанси изолације и делимичног пражњења кабла. Ако се пронађу проблеми, треба их поправити или заменити на време.
6. Отказивање и детекција високонапонских каблова
Уобичајени кварови високонапонских каблова укључују квар изолације, искључење проводника и квар на споју. Слом изолације може бити узрокован старењем изолације, делимичним пражњењем или спољашњим пренапоном. Искључивање проводника је обично узроковано механичком спољашњом силом или дуготрајним преоптерећењем. Отказивање зглоба може бити узроковано лошим производним процесом зглоба или јаким загревањем током рада.
Да би се откриле ове грешке, постоји много метода детекције. Детекција делимичног пражњења је уобичајена метода. Откривањем сигнала који се генерише делимичним пражњењем у каблу може се утврдити да ли унутар кабла постоје изолациони недостаци. Тест отпорног напона може открити капацитет отпорног напона кабла и пронаћи потенцијалне проблеме са изолацијом. Поред тога, инфрацрвена термичка технологија може открити дистрибуцију температуре на површини кабла, како би сазнала да ли кабл има проблема као што је локално прегревање.
7. Тренд примене и развоја високонапонских каблова у електроенергетским системима
У електроенергетским системима, високонапонски каблови се широко користе у трансформацији градске електричне мреже, одлазним линијама великих електрана, подморским кабловским преносом и другим пољима. У градским електроенергетским мрежама, због ограниченог простора, коришћење подземних каблова може уштедети простор и побољшати лепоту града. Одлазни водови великих електрана захтевају употребу високонапонских каблова за пренос електричне енергије до удаљених трафостаница. Подморски кабловски пренос може да реализује прекоморски пренос енергије и обезбеди стабилно напајање за острва и приобална подручја.
Уз континуирани развој електроенергетске технологије, високонапонски каблови су такође показали одређене трендове развоја. Један је истраживање и развој и примена каблова са вишим напонским нивоима. Са повећањем потражње за преносом енергије на велике удаљености, развој ултрависоконапонских каблова ће постати фокус. Друга је интелигенција каблова. Интеграцијом сензора и друге опреме у кабл, може се постићи праћење радног статуса кабла у реалном времену и упозорење о квару, чиме се побољшава поузданост рада кабла. Трећи је развој еколошки прихватљивих каблова. Како се захтеви људи за заштитом животне средине повећавају, истраживање и развој кабловских материјала са ниским степеном загађења, који се могу рециклирати, биће будући правац развоја.
Време поста: 24.09.2024