У сучасных энергасістэмах высакавольтныя кабелі адыгрываюць жыццёва важную ролю. Ад падземных электрасетак у гарадах да ліній электраперадач на вялікія адлегласці праз горы і рэкі, высакавольтныя кабелі забяспечваюць эфектыўную, стабільную і бяспечную перадачу электрычнай энергіі. У гэтым артыкуле падрабязна разгледжаны розныя тэхналогіі, звязаныя з высакавольтнымі кабелямі, у тым ліку іх структура, класіфікацыя, працэс вытворчасці, эксплуатацыйныя характарыстыкі, мантаж і абслугоўванне.
1. Асноўная структура высакавольтных кабеляў
Высокавольтныя кабелі ў асноўным складаюцца з праваднікоў, ізаляцыйных слаёў, экрануючых слаёў і ахоўных слаёў.
Праваднік — гэта канал перадачы току, які звычайна вырабляецца з медзі або алюмінію. Медзь мае добрую праводнасць і пластычнасць, у той час як алюміній адносна недарагі і лёгкі. Гэтыя праваднікі звычайна маюць форму шматжыльных скручаных правадоў для павышэння гнуткасці.
Ізаляцыйны пласт з'яўляецца ключавой часткай высакавольтнага кабеля, які адыгрывае ролю ў прадухіленні ўцечкі току і ізаляцыі правадніка ад знешняга свету. Да распаўсюджаных ізаляцыйных матэрыялаў адносяцца зшыты поліэтылен (XLPE), алейная папера і г.д. XLPE мае выдатныя электрычныя ўласцівасці, цеплаўстойлівасць і механічную трываласць і шырока выкарыстоўваецца ў сучасных высакавольтных кабелях.
Экрануючы пласт падзяляецца на ўнутраны і знешні. Унутраны экран выкарыстоўваецца для таго, каб зрабіць электрычнае поле аднастайным і прадухіліць пашкоджанне ізаляцыйнага пласта лакальнымі разрадамі; знешні экран можа паменшыць перашкоды знешняга электрамагнітнага поля на кабель, а таксама прадухіліць электрамагнітнае ўздзеянне кабеля на знешні свет.
Ахоўны пласт у асноўным абараняе кабель ад пашкоджанняў знешнімі фактарамі, такімі як механічныя пашкоджанні, хімічная карозія і пранікненне вады. Звычайна ён складаецца з металічнай брані і вонкавай абалонкі. Металічная браня можа забяспечыць механічную трываласць, а вонкавая абалонка мае воданепранікальныя і антыкаразійныя функцыі.
2. Класіфікацыя высакавольтных кабеляў
У залежнасці ад узроўню напружання, высакавольтныя кабелі можна падзяліць на сярэднявольтныя (звычайна 3-35 кВ), высакавольтныя (35-110 кВ), звышвысокавольтныя (110-500 кВ) і звышвысокавольтныя (вышэй за 500 кВ). Кабелі розных узроўняў напружання адрозніваюцца канструкцыяй, патрабаваннямі да ізаляцыі і г.д.
З пункту гледжання ізаляцыйных матэрыялаў, акрамя вышэйзгаданых кабеляў з пашытага поліэтылену (XLE) і кабеляў з алейнай паперы, існуюць таксама кабелі з этылен-прапіленавай гумы. Кабелі з алейнай паперы маюць даўнюю гісторыю, але з-за высокіх выдаткаў на абслугоўванне і іншых прычын яны паступова былі заменены кабелямі з пашытага поліэтылену (XLE). Кабель з этылен-прапіленавай гумы мае добрую гнуткасць і ўстойлівасць да ўздзеяння надвор'я, таму падыходзіць для некаторых асаблівых выпадкаў.
3. Працэс вытворчасці высакавольтнага кабеля
Вытворчасць высакавольтнага кабеля - складаны і далікатны працэс.
Вытворчасць праваднікоў спачатку патрабуе расцяжэння, скручвання і іншых працэсаў з меднай або алюмініевай сыравіны, каб забяспечыць дакладнасць памераў і механічныя ўласцівасці правадніка. Падчас працэсу скручвання ніткі праваднікоў павінны быць шчыльна размешчаны, каб палепшыць праводнасць правадніка.
Экструзія ізаляцыйнага пласта з'яўляецца адным з ключавых этапаў. Для ізаляцыйнага пласта з пашытага поліэтылену матэрыял з пашытага поліэтылену экструдуецца пры высокай тэмпературы і раўнамерна намотваецца на праваднік. Падчас працэсу экструзіі неабходна строга кантраляваць такія параметры, як тэмпература, ціск і хуткасць экструзіі, каб забяспечыць якасць і аднастайнасць таўшчыні ізаляцыйнага пласта.
Экрануючы пласт звычайна вырабляецца шляхам пляцення металічным дротам або абкручвання металічнай стужкай. Працэсы вытворчасці ўнутранага і вонкавага экранаў крыху адрозніваюцца, але абодва павінны забяспечваць цэласнасць экрануючага пласта і добрае электрычнае злучэнне.
Нарэшце, вытворчасць ахоўнага пласта ўключае ў сябе кладку металічнай брані і экструзію вонкавай абалонкі. Металічная браня павінна шчыльна прылягаць да кабеля, а экструзія вонкавай абалонкі павінна забяспечваць гладкі выгляд без дэфектаў, такіх як бурбалкі і расколіны.
4. Эксплуатацыйныя характарыстыкі высакавольтных кабеляў
Што тычыцца электрычных характарыстык, высакавольтныя кабелі павінны мець высокае супраціўленне ізаляцыі, нізкія дыэлектрычныя страты і добрую ўстойлівасць да напружання. Высокае супраціўленне ізаляцыі можа эфектыўна прадухіліць уцечку току, нізкія дыэлектрычныя страты памяншаюць страты электрычнай энергіі падчас перадачы, а добрая ўстойлівасць да напружання гарантуе бяспечную працу кабеля ў асяроддзі высокага напружання.
Што тычыцца механічных уласцівасцей, кабель павінен мець дастатковую трываласць на расцяжэнне, радыус выгібу і ўдаратрываласць. Падчас мантажу і эксплуатацыі кабель можа падвяргацца расцяжэнню, выгібу і ўздзеянню знешніх сіл. Калі механічныя ўласцівасці недастатковыя, кабель лёгка пашкодзіцца.
Цеплавыя характарыстыкі таксама з'яўляюцца важным аспектам. Кабель будзе выпрацоўваць цяпло падчас працы, асабліва пры высокай нагрузцы. Таму кабель павінен мець добрую цеплавую ўстойлівасць і быць здольным нармальна працаваць у пэўным дыяпазоне тэмператур без праблем, такіх як старэнне ізаляцыі. Кабель з пашытага поліэтылену (XLE) мае адносна добрую цеплавую ўстойлівасць і можа працаваць працяглы час пры больш высокіх тэмпературах.
5. Мантаж і абслугоўванне высакавольтных кабеляў
Што тычыцца ўстаноўкі, то першае, што трэба зрабіць, гэта спланаваць шлях, каб пераканацца, што шлях пракладкі кабеля разумны і бяспечны. Падчас працэсу пракладкі варта сачыць за тым, каб пазбегнуць празмернага расцяжэння, выгібу і экструзіі кабеля. Для пракладкі кабеля на вялікія адлегласці звычайна выкарыстоўваецца такое абсталяванне, як кабельныя канвееры, для палягчэння будаўніцтва.
Вытворчасць кабельных злучэнняў з'яўляецца ключавым звяном у працэсе мантажу. Якасць злучэння непасрэдна ўплывае на надзейнасць эксплуатацыі кабеля. Пры вырабе злучэнняў кабель неабходна зачысціць, падключыць і ізаляваць. Кожны этап павінен выконвацца строга ў адпаведнасці з патрабаваннямі працэсу, каб гарантаваць, што электрычныя і механічныя ўласцівасці злучэння адпавядаюць патрабаванням.
Тэхнічнае абслугоўванне неабходна для доўгатэрміновай стабільнай працы высакавольтных кабеляў. Рэгулярныя праверкі дазваляюць своечасова выявіць пашкоджанні знешняга выгляду кабеля або абалонкі. Адначасова з дапамогай выпрабавальных прыбораў можна праверыць характарыстыкі ізаляцыі і частковы разрад кабеля. Пры выяўленні праблем іх неабходна своечасова адрамантаваць або замяніць.
6. Выяўленне пашкоджанняў і пашкоджанняў высакавольтных кабеляў
Да распаўсюджаных паломак высакавольтных кабеляў адносяцца прабой ізаляцыі, адрыў праваднікоў і пашкоджанне злучэння. Прабой ізаляцыі можа быць выкліканы старэннем ізаляцыі, частковым разрадам або знешнім перанапружаннем. Адрыў праваднікоў звычайна выкліканы механічнай знешняй сілай або працяглай перагрузкай. Пашкоджанне злучэння можа быць выклікана дрэнным вытворчым працэсам злучэння або моцным нагрэвам падчас эксплуатацыі.
Для выяўлення гэтых няспраўнасцей існуе мноства метадаў выяўлення. Распаўсюджаным метадам з'яўляецца выяўленне частковых разрадаў. Выяўляючы сігнал, які генеруецца частковым разрадам у кабелі, можна вызначыць, ці ёсць дэфекты ізаляцыі ўнутры кабеля. Выпрабаванне на вытрымлівае напружанне можа вызначыць здольнасць кабеля вытрымліваць напружанне і знайсці патэнцыйныя праблемы з ізаляцыяй. Акрамя таго, інфрачырвоная цеплавізійная тэхналогія можа выявіць размеркаванне тэмпературы на паверхні кабеля, каб высветліць, ці ёсць у кабеля праблемы, такія як лакальны перагрэў.
7. Тэндэнцыя прымянення і развіцця высакавольтных кабеляў у энергасістэмах
У энергасістэмах высакавольтныя кабелі шырока выкарыстоўваюцца ў трансфармацыі гарадскіх электрасетак, на выходных лініях буйных электрастанцый, у падводных кабельных перадачах і ў іншых галінах. У гарадскіх электрасетках з-за абмежаванай прасторы выкарыстанне падземных кабеляў можа зэканоміць месца і палепшыць прыгажосць горада. Выходныя лініі буйных электрастанцый патрабуюць выкарыстання высакавольтных кабеляў для перадачы электраэнергіі на аддаленыя падстанцыі. Падводная кабельная перадача можа рэалізаваць трансмарскую перадачу электраэнергіі і забяспечыць стабільнае энергазабеспячэнне астравоў і прыбярэжных раёнаў.
З пастаянным развіццём энергетычных тэхналогій, высакавольтныя кабелі таксама прадэманстравалі некаторыя тэндэнцыі развіцця. Адна з іх - гэта даследаванні, распрацоўкі і прымяненне кабеляў з больш высокімі ўзроўнямі напружання. З ростам попыту на перадачу электраэнергіі на вялікія адлегласці, распрацоўка кабеляў звышвысокага напружання стане прыярытэтнай задачай. Другая - гэта інтэлектуальнасць кабеляў. Дзякуючы інтэграцыі датчыкаў і іншага абсталявання ў кабель, можна дасягнуць маніторынгу працоўнага стану кабеля ў рэжыме рэальнага часу і папярэджання аб няспраўнасцях, тым самым павышаючы надзейнасць эксплуатацыі кабеля. Трэцяя - гэта распрацоўка экалагічна чыстых кабеляў. Па меры росту патрабаванняў людзей да аховы навакольнага асяроддзя, даследаванні і распрацоўкі матэрыялаў для кабеляў з нізкім узроўнем забруджвання, якія можна перапрацоўваць, будуць адным з напрамкаў развіцця ў будучыні.
Час публікацыі: 24 верасня 2024 г.