U modernim energetskim sistemima, visokonaponski kablovi igraju vitalnu ulogu. Od podzemnih električnih mreža u gradovima do dalekovoda preko planina i rijeka, visokonaponski kablovi osiguravaju efikasan, stabilan i siguran prijenos električne energije. Ovaj članak će detaljno istražiti različite tehnologije vezane za visokonaponske kablove, uključujući njihovu strukturu, klasifikaciju, proizvodni proces, karakteristike performansi, instalaciju i održavanje.
1.Osnovna struktura visokonaponskih kablova
Visokonaponski kablovi se uglavnom sastoje od provodnika, izolacionih slojeva, zaštitnih slojeva i zaštitnih slojeva.
Provodnik je kanal za prenos struje i obično je napravljen od bakra ili aluminijuma. Bakar ima dobru provodljivost i duktilnost, dok je aluminijum relativno niske cene i male težine. Ovi provodnici su općenito u obliku višestrukih upredenih žica radi povećanja fleksibilnosti.
Izolacijski sloj je ključni dio visokonaponskog kabela, koji igra ulogu u sprječavanju curenja struje i izolaciji vodiča od vanjskog svijeta. Uobičajeni izolacijski materijali uključuju umreženi polietilen (XLPE), uljani papir, itd. XLPE ima odlična električna svojstva, otpornost na toplinu i mehaničku čvrstoću, te se široko koristi u modernim visokonaponskim kablovima.
Zaštitni sloj se deli na unutrašnji i spoljašnji. Unutrašnji štit se koristi za ujednačavanje električnog polja i sprječavanje lokalnog pražnjenja da ošteti izolacijski sloj; vanjski štit može smanjiti smetnje vanjskog elektromagnetnog polja na kabelu, a također spriječiti da kabel ima elektromagnetni utjecaj na vanjski svijet.
Zaštitni sloj uglavnom štiti kabel od oštećenja vanjskim faktorima kao što su mehanička oštećenja, kemijska korozija i prodor vode. Obično se sastoji od metalnog oklopa i vanjskog omotača. Metalni oklop može pružiti mehaničku čvrstoću, a vanjski omotač ima vodootporne i antikorozivne funkcije.
2. Klasifikacija visokonaponskih kablova
Prema naponskom nivou, visokonaponski kablovi se mogu podeliti na srednjenaponske kablove (uglavnom 3-35kV), visokonaponske kablove (35-110kV), ultravisokonaponske kablove (110-500kV) i ultravisoke -naponski kablovi (iznad 500kV). Kablovi različitih naponskih nivoa razlikuju se po konstrukciji, zahtjevima za izolacijom itd.
Iz perspektive izolacionih materijala, pored XLPE kablova i uljno-papirnih kablova pomenutih, postoje i kablovi od etilen-propilenske gume. Uljno-papirni kablovi imaju dugu istoriju, ali zbog visokih troškova održavanja i drugih razloga, postepeno su zamenjeni kablovima od XLPE. Kabl od etilen-propilenske gume ima dobru fleksibilnost i otpornost na vremenske uslove, te je pogodan za neke posebne prilike.
3. Proces proizvodnje visokonaponskog kabla
Proizvodnja visokonaponskih kablova je složen i delikatan proces.
Proizvodnja provodnika prvo zahtijeva da se bakarne ili aluminijske sirovine razvlače, uvijaju i druge procese kako bi se osigurala točnost dimenzija i mehanička svojstva vodiča. Tokom procesa uvijanja, žice žica moraju biti usko raspoređene kako bi se poboljšala provodljivost provodnika.
Ekstruzija izolacionog sloja jedan je od ključnih koraka. Za XLPE izolacijski sloj, XLPE materijal se ekstrudira na visokoj temperaturi i ravnomjerno omotava na vodič. Tokom procesa ekstruzije, parametri kao što su temperatura, pritisak i brzina ekstruzije moraju se strogo kontrolisati kako bi se osigurala ujednačenost kvaliteta i debljine izolacionog sloja.
Zaštitni sloj se obično pravi tkanjem metalne žice ili omotanjem metalnom trakom. Proizvodni procesi unutrašnjeg i vanjskog štita se malo razlikuju, ali oba moraju osigurati integritet zaštitnog sloja i dobru električnu vezu.
Konačno, izrada zaštitnog sloja uključuje polaganje metalnog oklopa i istiskivanje vanjskog omotača. Metalni oklop treba da dobro pristaje na kabl, a ekstruzija spoljašnjeg omotača treba da obezbedi gladak izgled bez nedostataka kao što su mehurići i pukotine.
4. Karakteristike performansi visokonaponskih kablova
Što se tiče električnih performansi, visokonaponski kablovi moraju imati visoku otpornost izolacije, niske dielektrične gubitke i dobru otpornost na napon. Visok otpor izolacije može efikasno spriječiti curenje struje, nizak dielektrični gubitak smanjuje gubitak električne energije tokom prijenosa, a dobra otpornost na napon osigurava da kabel može sigurno raditi u okruženju visokog napona.
U pogledu mehaničkih svojstava, kabel treba imati dovoljnu vlačnu čvrstoću, radijus savijanja i otpornost na udar. Tokom instalacije i rada, kabel može biti podvrgnut istezanju, savijanju i utjecaju vanjske sile. Ako su mehanička svojstva nedovoljna, lako je uzrokovati oštećenje kabela.
Toplotne performanse su takođe važan aspekt. Kabl će stvarati toplinu tokom rada, posebno kada radi pod velikim opterećenjem. Stoga kabel mora imati dobru otpornost na toplinu i biti sposoban normalno raditi unutar određenog temperaturnog raspona bez problema kao što je starenje izolacije. XLPE kabel ima relativno dobru otpornost na toplinu i može raditi dugo vremena na višim temperaturama.
5. Montaža i održavanje visokonaponskih kablova
Što se tiče instalacije, prva stvar koju treba učiniti je planirati stazu kako bi se osiguralo da je staza za polaganje kablova razumna i sigurna. Tokom procesa polaganja treba voditi računa da se izbjegne pretjerano istezanje, savijanje i istiskivanje kabela. Za polaganje kablova na velike udaljenosti obično se koristi oprema kao što su kablovski transporteri kao pomoć u izgradnji.
Proizvodnja kablovskih spojnica ključna je karika u procesu ugradnje. Kvalitet spoja direktno utječe na radnu pouzdanost kabela. Prilikom izrade spojnica kabl je potrebno skinuti, očistiti, spojiti i izolirati. Svaki korak mora biti izveden striktno u skladu sa zahtjevima procesa kako bi se osiguralo da električna i mehanička svojstva spoja ispunjavaju zahtjeve.
Radovi na održavanju su neophodni za dugotrajan stabilan rad visokonaponskih kablova. Redovni pregledi mogu odmah otkriti da li je izgled kabla oštećen ili je oštećen omotač. U isto vrijeme, neka oprema za testiranje se također može koristiti za testiranje performansi izolacije i djelomičnog pražnjenja kabela. Ako se pronađu problemi, treba ih popraviti ili zamijeniti na vrijeme.
6. Kvar i detekcija visokonaponskih kablova
Uobičajeni kvarovi visokonaponskih kablova uključuju kvar izolacije, isključenje provodnika i kvar spojeva. Slom izolacije može biti uzrokovan starenjem izolacije, djelomičnim pražnjenjem ili vanjskim prenaponom. Isključivanje vodiča obično je uzrokovano mehaničkom vanjskom silom ili dugotrajnim preopterećenjem. Otkazivanje zgloba može biti uzrokovano lošim proizvodnim procesom zgloba ili jakim zagrijavanjem tokom rada.
Kako bi se otkrile ove greške, postoji mnogo metoda detekcije. Detekcija djelomičnog pražnjenja je uobičajena metoda. Detekcijom signala generiranog djelomičnim pražnjenjem u kabelu može se utvrditi da li unutar kabela postoje izolacijski nedostaci. Test otpornog napona može otkriti kapacitet otpornog napona kabla i pronaći potencijalne probleme s izolacijom. Osim toga, infracrvena termalna tehnologija može otkriti raspodjelu temperature na površini kabela, kako bi se utvrdilo da li kabel ima problema kao što je lokalno pregrijavanje.
7. Trend primjene i razvoja visokonaponskih kablova u elektroenergetskim sistemima
U elektroenergetskim sistemima, visokonaponski kablovi se široko koriste u transformaciji gradske električne mreže, odlaznim linijama velikih elektrana, podmorskim kablovskim prenosom i drugim poljima. U gradskim elektroenergetskim mrežama, zbog ograničenog prostora, korištenje podzemnih kablova može uštedjeti prostor i poboljšati ljepotu grada. Odlazni vodovi velikih elektrana zahtijevaju korištenje visokonaponskih kablova za prijenos električne energije do udaljenih trafostanica. Podmorski kablovski prijenos može ostvariti prijenos energije preko mora i osigurati stabilno napajanje za otoke i obalna područja.
Uz kontinuirani razvoj elektroenergetske tehnologije, visokonaponski kablovi su također pokazali određene trendove razvoja. Jedan je istraživanje i razvoj i primjena kablova sa višim naponskim nivoima. Sa povećanjem potražnje za prijenosom energije na velike udaljenosti, razvoj ultravisokonaponskih kablova će postati fokus. Druga je inteligencija kablova. Integracijom senzora i druge opreme u kabl, može se postići praćenje radnog statusa kabla u realnom vremenu i upozorenje na kvar, čime se poboljšava pouzdanost rada kabla. Treći je razvoj ekološki prihvatljivih kablova. Kako se zahtjevi ljudi za zaštitom okoliša povećavaju, istraživanje i razvoj materijala za kablove koji se mogu reciklirati niskog zagađenja bit će budući smjer razvoja.
Vrijeme objave: Sep-24-2024