I moderna kraftsystem spelar högspänningskablar en avgörande roll. Från underjordiska elnät i städer till långväga överföringsledningar över berg och floder, högspänningskablar säkerställer effektiv, stabil och säker överföring av elektrisk energi. Den här artikeln kommer att utforska på djupet de olika teknikerna relaterade till högspänningskablar, inklusive deras struktur, klassificering, tillverkningsprocess, prestandaegenskaper, installation och underhåll.
1. Grundläggande struktur för högspänningskablar
Högspänningskablar är huvudsakligen sammansatta av ledare, isoleringsskikt, skärmskikt och skyddsskikt.
Ledaren är överföringskanalen för ström och är vanligtvis gjord av koppar eller aluminium. Koppar har god ledningsförmåga och duktilitet, medan aluminium har relativt låg kostnad och låg vikt. Dessa ledare är vanligtvis i form av flertrådiga tvinnade trådar för att öka flexibiliteten.
Isoleringsskiktet är en viktig del av högspänningskabeln, som spelar en roll för att förhindra strömläckage och isolera ledaren från omvärlden. Vanliga isoleringsmaterial inkluderar tvärbunden polyeten (XLPE), oljepapper, etc. XLPE har utmärkta elektriska egenskaper, värmebeständighet och mekanisk hållfasthet och används ofta i moderna högspänningskablar.
Skärmskiktet är uppdelat i inre skärmning och yttre skärmning. Den inre skölden används för att göra det elektriska fältet enhetligt och förhindra lokal urladdning från att skada isoleringsskiktet; den yttre skärmen kan minska interferensen från det externa elektromagnetiska fältet på kabeln, och även förhindra att kabeln har en elektromagnetisk påverkan på omvärlden.
Skyddsskiktet skyddar främst kabeln från skador av yttre faktorer såsom mekanisk skada, kemisk korrosion och vatteninträngning. Det är vanligtvis sammansatt av metallpansar och yttre mantel. Metallpansringen kan ge mekanisk styrka, och den yttre manteln har vattentäta och korrosionsskyddande funktioner.
2. Klassificering av högspänningskablar
Enligt spänningsnivån kan högspänningskablar delas in i mellanspänningskablar (vanligen 3-35kV), högspänningskablar (35-110kV), ultrahögspänningskablar (110-500kV) och ultrahögspänningskablar -spänningskablar (över 500kV). Kablar med olika spänningsnivåer skiljer sig åt i strukturell design, isoleringskrav etc.
Ur isoleringsmaterialens synvinkel finns det förutom XLPE-kablar och olje-papperskablar som nämnts ovan även eten-propengummikablar. Oljepapperskablar har en lång historia, men på grund av deras höga underhållskostnader och andra skäl har de successivt ersatts av XLPE-kablar. Etenpropengummikabel har god flexibilitet och väderbeständighet och är lämplig för vissa speciella tillfällen.
3. Tillverkningsprocess för högspänningskabel
Tillverkningen av högspänningskabel är en komplex och känslig process.
Tillverkningen av ledare kräver först att koppar- eller aluminiumråmaterialen sträcks, vrids och andra processer för att säkerställa ledarens dimensionella noggrannhet och mekaniska egenskaper. Under vridningsprocessen måste strängarnas strängar vara tätt anordnade för att förbättra ledningsförmågan hos ledaren.
Extruderingen av isoleringsskiktet är ett av nyckelstegen. För XLPE-isoleringsskiktet extruderas XLPE-materialet vid hög temperatur och lindas jämnt på ledaren. Under extruderingsprocessen måste parametrar som temperatur, tryck och extruderingshastighet kontrolleras strikt för att säkerställa kvaliteten och tjocklekens enhetlighet hos isoleringsskiktet.
Skärmskiktet är vanligtvis tillverkat av metalltrådsvävning eller metalltejplindning. Tillverkningsprocesserna för de inre och yttre sköldarna är något olika, men båda måste säkerställa skärmskiktets integritet och god elektrisk anslutning.
Slutligen inkluderar tillverkningen av skyddsskiktet läggning av metallpansar och extrudering av den yttre manteln. Metallbepansringen ska sitta tätt på kabeln, och extruderingen av den yttre manteln ska säkerställa ett jämnt utseende utan defekter som bubblor och sprickor.
4. Prestandaegenskaper hos högspänningskablar
När det gäller elektrisk prestanda måste högspänningskablar ha hög isolationsresistans, låg dielektrisk förlust och bra spänningsresistans. Högt isolationsmotstånd kan effektivt förhindra strömläckage, låg dielektrisk förlust minskar förlusten av elektrisk energi under överföring och bra spänningsresistans säkerställer att kabeln kan fungera säkert i en högspänningsmiljö.
Vad gäller mekaniska egenskaper bör kabeln ha tillräcklig draghållfasthet, böjradie och slaghållfasthet. Under installation och drift kan kabeln utsättas för sträckning, böjning och yttre kraftpåverkan. Om de mekaniska egenskaperna är otillräckliga är det lätt att orsaka kabelskador.
Termisk prestanda är också en viktig aspekt. Kabeln genererar värme under drift, speciellt när den körs under hög belastning. Därför behöver kabeln ha bra värmebeständighet och kunna fungera normalt inom ett visst temperaturområde utan problem som isoleringsåldring. XLPE-kabel har relativt bra värmebeständighet och kan fungera länge vid högre temperaturer.
5. Installation och underhåll av högspänningskablar
När det gäller installationen är det första man ska göra att planera vägen för att säkerställa att kabeldragningsvägen är rimlig och säker. Under läggningsprocessen bör försiktighet iakttas för att undvika överdriven sträckning, böjning och extrudering av kabeln. För långdistanskabelläggning används vanligtvis utrustning som kabeltransportörer för att underlätta byggandet.
Tillverkning av kabelskarvar är en nyckelled i installationsprocessen. Kvaliteten på fogen påverkar direkt kabelns driftsäkerhet. När man gör skarvar behöver kabeln skalas, rengöras, anslutas och isoleras. Varje steg måste utföras strikt i enlighet med processkraven för att säkerställa att fogens elektriska och mekaniska egenskaper uppfyller kraven.
Underhållsarbete är väsentligt för en långsiktigt stabil drift av högspänningskablar. Regelbundna inspektioner kan snabbt upptäcka om kabelns utseende är skadad eller manteln är skadad. Samtidigt kan viss testutrustning också användas för att testa isoleringsprestanda och partiell urladdning av kabeln. Om problem upptäcks bör de repareras eller bytas ut i tid.
6. Fel och detektering av högspänningskablar
Vanliga fel på högspänningskablar inkluderar isolationsbrott, ledarbortkoppling och fogfel. Isolationsbrott kan orsakas av åldrande av isoleringen, partiell urladdning eller extern överspänning. Ledarbortkoppling orsakas vanligtvis av mekanisk yttre kraft eller långvarig överbelastning. Fogfel kan orsakas av dålig fogtillverkningsprocess eller kraftig uppvärmning under drift.
För att upptäcka dessa fel finns det många upptäcktsmetoder. Detektering av partiell urladdning är en vanlig metod. Genom att detektera signalen som genereras av partiell urladdning i kabeln kan man avgöra om det finns isolationsfel inuti kabeln. Motståndsspänningstestet kan detektera kabelns motståndsspänningskapacitet och hitta potentiella isoleringsproblem. Dessutom kan infraröd värmeavbildningsteknik detektera temperaturfördelningen på kabelns yta, för att ta reda på om kabeln har problem som lokal överhettning.
7.Trend för tillämpning och utveckling av högspänningskablar i kraftsystem
I kraftsystem används högspänningskablar i stor utsträckning vid transformation av kraftnät i städerna, utgående linjer från stora kraftverk, undervattenskablar och andra områden. I urbana elnät, på grund av begränsat utrymme, kan användningen av underjordiska kablar spara utrymme och förbättra stadens skönhet. De utgående ledningarna från stora kraftverk kräver användning av högspänningskablar för att överföra el till avlägsna transformatorstationer. Sjökabelöverföring kan realisera kraftöverföring över havet och ge stabil kraftförsörjning för öar och kustområden.
Med den ständiga utvecklingen av kraftteknik har även högspänningskablar visat vissa utvecklingstrender. En är forskning och utveckling och tillämpning av kablar med högre spänningsnivåer. Med den ökade efterfrågan på långväga kraftöverföring kommer utvecklingen av ultrahögspänningskablar att bli ett fokus. Den andra är intelligensen hos kablar. Genom att integrera sensorer och annan utrustning i kabeln kan realtidsövervakning av kabelns driftstatus och felvarning uppnås, vilket förbättrar kabelns driftsäkerhet. Det tredje är utvecklingen av miljövänliga kablar. När människors krav på miljöskydd ökar, kommer forskning och utveckling av lågföroreningar, återvinningsbara kabelmaterial att vara en framtida utvecklingsriktning.
Posttid: 2024-09-24