В современных энергетических системах кабели высокого напряжения играют жизненно важную роль. От подземных энергосистем в городах до линий передачи на большие расстояния через горы и реки, кабели высокого напряжения обеспечивают эффективную, стабильную и безопасную передачу электрической энергии. В этой статье подробно рассмотрены различные технологии, связанные с высоковольтными кабелями, включая их структуру, классификацию, процесс производства, характеристики производительности, установку и обслуживание.
1. Базовая структура высоковольтных кабелей
Высоковольтные кабели в основном состоят из проводников, изоляционных слоев, экранирующих слоев и защитных слоев.
Проводник является каналом передачи для тока и обычно изготавливается из меди или алюминия. Медь обладает хорошей проводимостью и пластичностью, в то время как алюминий относительно низкая стоимость и свет по весу. Эти проводники, как правило, находятся в форме многоцелевых скрученных проводов, чтобы повысить гибкость.
Изоляционный слой является ключевой частью высоковольтного кабеля, который играет роль в предотвращении утечки тока и изоляции проводника от внешнего мира. Общие изоляционные материалы включают сшитый полиэтилен (XLPE), масляную бумагу и т. Д. XLPE обладает отличными электрическими свойствами, теплостойкостью и механической прочностью и широко используется в современных высоковольтных кабелях.
Экранирующий слой разделен на внутреннюю экранирование и внешнюю экранирование. Внутренний щит используется для изготовления формы электрического поля и предотвращения повреждения локального разряда изоляционного слоя; Внешний щит может уменьшить интерференцию внешнего электромагнитного поля на кабеле, а также предотвратить кабель иметь электромагнитное воздействие на внешний мир.
Защитный слой в основном защищает кабель от повреждения внешними факторами, такими как механическое повреждение, химическая коррозия и вторжение воды. Обычно он состоит из металлической брони и внешней оболочки. Металлическая броня может обеспечить механическую прочность, а внешняя оболочка имеет водонепроницаемые и антикоррозионные функции.
2. Классификация кабелей высокого напряжения
В соответствии с уровнем напряжения, кабели высокого напряжения можно разделить на кабели среднего напряжения (обычно 3-35 кВ), кабели высокого напряжения (35-110 кВ), кабели с ультра-высоким напряжением (выше 500 кВ). Кабели разных уровней напряжения различаются по структурной конструкции, требованиям к изоляции и т. Д.
С точки зрения изоляционных материалов, в дополнение к кабелям XLPE и нефтяной бумажной бумаге, упомянутым выше, есть также этилен-пропиленовые кабели. Кабели с нефтяной бумагой имеют долгую историю, но из-за их высоких затрат на техническое обслуживание и по другим причинам они постепенно были заменены кабелями XLPE. Этилен -пропиленовый кабель обладает хорошей гибкостью и погодным сопротивлением и подходит для некоторых особых случаев.
3. Производственный процесс высоковольтного кабеля
Производство высоковольтного кабеля является сложным и деликатным процессом.
Производство проводников сначала требует, чтобы медное или алюминиевое сырье было растянутым, скрученным и другим процессами, чтобы обеспечить точность размеров и механические свойства проводника. Во время процесса скручивания пряди прядей должны быть тесно организованы, чтобы улучшить проводимость проводника.
Экструзия изоляционного слоя является одним из ключевых шагов. Для изоляционного слоя XLPE материал XLPE экструдируется при высокой температуре и равномерно обернута на проводник. Во время процесса экструзии такие параметры, как температура, давление и скорость экструзии, должны строго контролировать, чтобы обеспечить однородность качества и толщины изоляционного слоя.
Экранирующий слой обычно производится с помощью металлической проводной ткачества или металлической ленты. Производственные процессы внутренних и внешних экранов немного отличаются, но оба должны обеспечить целостность экранирующего слоя и хорошее электрическое соединение.
Наконец, производство защитного слоя включает в себя укладку металлической брони и экструзию внешней оболочки. Металлическая доспеха должна плотно прилегать к кабелю, а экструзия внешней оболочки должна обеспечивать гладкий вид без дефектов, таких как пузырьки и трещины.
4. Производительные характеристики высоковольтных кабелей
С точки зрения электрических характеристик, кабели высокого напряжения должны иметь высокую изоляционную сопротивление, низкую диэлектрическую потерю и хорошее сопротивление напряжения. Высокая изоляционная сопротивление может эффективно предотвратить утечку тока, низкие диэлектрические потери снижают потерю электрической энергии во время передачи, а хорошее сопротивление напряжения гарантирует, что кабель может безопасно работать в высоковольтной среде.
С точки зрения механических свойств, кабель должен обладать достаточной прочностью растяжения, радиусом изгиба и воздействием. Во время установки и работы кабель может подвергаться воздействию растяжения, изгиба и внешнего силы. Если механические свойства недостаточны, легко вызвать повреждение кабеля.
Тепловые характеристики также являются важным аспектом. Кабель будет генерировать тепло во время работы, особенно при работе при высокой нагрузке. Следовательно, кабель должен иметь хорошую теплостойкость и иметь возможность нормально работать в определенном температурном диапазоне без таких проблем, как старение изоляции. Кабель XLPE имеет относительно хорошую теплостойкость и может долго работать при более высоких температурах.
5. Установка и техническое обслуживание кабелей высокого напряжения
С точки зрения установки, первое, что нужно сделать, это спланировать путь, чтобы обеспечить разумный и безопасный путь прокладки кабеля. Во время процесса укладки следует заботиться, чтобы избежать чрезмерного растяжения, изгиба и экструзии кабеля. Для укладки кабеля на длинные дистанции оборудование, такое как кабельные конвейеры, обычно используются для оказания помощи строительству.
Производство кабельных соединений является ключевой ссылкой в процессе установки. Качество соединения напрямую влияет на надежность работы кабеля. При изготовлении суставов кабель необходимо раздевать, очищать, подключить и изолировать. Каждый шаг должен выполняться строго в соответствии с требованиями процесса, чтобы обеспечить, чтобы электрические и механические свойства совместного соответствия соответствовали требованиям.
Работы по техническому обслуживанию необходимы для долгосрочной стабильной работы высоковольтных кабелей. Регулярные проверки могут быстро обнаружить, поврежден ли кабель или поврежден оболочка. В то же время, некоторое испытательное оборудование также может использоваться для проверки производительности изоляции и частичного разряда кабеля. Если проблемы обнаружены, они должны быть отремонтированы или заменены вовремя.
6. Отказ и обнаружение кабелей высокого напряжения
Общие сбои кабелей высоковольтных кабелей включают разбивку изоляции, разъединение проводника и сбой соединения. Разбивка изоляции может быть вызвана старением изоляции, частичным разрядом или внешним перенапряжением. Отключение проводника обычно вызвано механической внешней силой или долгосрочной перегрузкой. Сбой сустава может быть вызвана плохим производственным процессом сустава или тяжелым нагревом во время работы.
Чтобы обнаружить эти неисправности, существует много методов обнаружения. Обнаружение частичного разряда является обычно используемым методом. Обнаружая сигнал, генерируемый частичным разрядом в кабеле, можно определить, существуют ли изоляционные дефекты внутри кабеля. Проверенный тест напряжения может обнаружить выдержанную вместимость кабеля и найти потенциальные проблемы изоляции. Кроме того, технология инфракрасной тепловой визуализации может обнаружить распределение температуры на поверхности кабеля, чтобы выяснить, есть ли у кабеля такие проблемы, как локальное перегрев.
7. Применение и тенденция к развитию кабелей высоковольтных систем в энергетических системах
В энергетических системах высоковольтные кабели широко используются в трансформации городской энергосистемы, исходящих линий крупных электростанций, передачи подводных кабелей и других полей. В городских энергосистемах, из -за ограниченного пространства, использование подземных кабелей может сэкономить пространство и улучшить красоту города. Исходящие линии больших электростанций требуют использования высоковольтных кабелей для передачи электроэнергии на отдаленные подстанции. Передача подводной лодки может реализовать перекрестную электропередачу и обеспечить стабильный источник питания для островов и прибрежных районов.
Благодаря непрерывной разработке энергетических технологий, кабели высокого напряжения также показали некоторые тенденции разработки. Одним из них является исследование и разработки и применение кабелей с более высокими уровнями напряжения. С увеличением спроса на передачу электроэнергии на большие расстояния развитие сверхвысокого напряжения кабелей станет центром. Второе - интеллект кабелей. Интегрируя датчики и другое оборудование в кабель, может быть достигнут мониторинг рабочего состояния кабеля и предупреждения о разломах, что повышает надежность работы кабеля. Третий - это развитие экологически чистых кабелей. По мере увеличения требований людей к защите окружающей среды, исследование и разработка низких загрязнений, утилизируемые кабельные материалы станут будущим направлением разработки.
Время публикации: сентябрь-24-2024