Dalam sistem kuasa moden, kabel voltan tinggi memainkan peranan penting. Daripada grid kuasa bawah tanah di bandar-bandar hinggalah talian penghantaran jarak jauh merentasi pergunungan dan sungai, kabel voltan tinggi memastikan penghantaran tenaga elektrik yang cekap, stabil dan selamat. Artikel ini akan meneroka secara mendalam pelbagai teknologi yang berkaitan dengan kabel voltan tinggi, termasuk struktur, klasifikasi, proses pembuatan, ciri prestasi, pemasangan dan penyelenggaraannya.
1. Struktur asas kabel voltan tinggi
Kabel voltan tinggi terutamanya terdiri daripada konduktor, lapisan penebat, lapisan perisai dan lapisan pelindung.
Konduktor ialah saluran penghantaran arus dan biasanya diperbuat daripada kuprum atau aluminium. Kuprum mempunyai kekonduksian dan kemuluran yang baik, manakala aluminium agak murah dan ringan. Konduktor ini biasanya dalam bentuk dawai berpintal berbilang untai untuk meningkatkan fleksibiliti.
Lapisan penebat merupakan bahagian penting kabel voltan tinggi, yang memainkan peranan dalam mencegah kebocoran arus dan mengasingkan konduktor daripada dunia luar. Bahan penebat biasa termasuk polietilena berangkai silang (XLPE), kertas minyak, dan sebagainya. XLPE mempunyai sifat elektrik, rintangan haba dan kekuatan mekanikal yang sangat baik, dan digunakan secara meluas dalam kabel voltan tinggi moden.
Lapisan pelindung dibahagikan kepada pelindung dalaman dan pelindung luaran. Pelindung dalaman digunakan untuk menjadikan medan elektrik seragam dan mencegah pelepasan setempat daripada merosakkan lapisan penebat; pelindung luaran dapat mengurangkan gangguan medan elektromagnet luaran pada kabel, dan juga mencegah kabel daripada mempunyai kesan elektromagnet pada dunia luar.
Lapisan pelindung terutamanya melindungi kabel daripada kerosakan oleh faktor luaran seperti kerosakan mekanikal, kakisan kimia dan pencerobohan air. Ia biasanya terdiri daripada perisai logam dan sarung luar. Perisai logam boleh memberikan kekuatan mekanikal, dan sarung luar mempunyai fungsi kalis air dan anti-karat.
2. Pengelasan kabel voltan tinggi
Mengikut tahap voltan, kabel voltan tinggi boleh dibahagikan kepada kabel voltan sederhana (biasanya 3-35kV), kabel voltan tinggi (35-110kV), kabel voltan ultra tinggi (110-500kV) dan kabel voltan ultra tinggi (melebihi 500kV). Kabel dengan tahap voltan yang berbeza berbeza dari segi reka bentuk struktur, keperluan penebat, dan sebagainya.
Dari perspektif bahan penebat, selain kabel XLPE dan kabel kertas minyak yang dinyatakan di atas, terdapat juga kabel getah etilena-propilena. Kabel kertas minyak mempunyai sejarah yang panjang, tetapi disebabkan oleh kos penyelenggaraan yang tinggi dan sebab-sebab lain, ia secara beransur-ansur telah digantikan dengan kabel XLPE. Kabel getah etilena propilena mempunyai fleksibiliti dan rintangan cuaca yang baik, dan sesuai untuk beberapa majlis khas.
3. Proses pembuatan kabel voltan tinggi
Pembuatan kabel voltan tinggi merupakan satu proses yang rumit dan rumit.
Pembuatan konduktor memerlukan bahan mentah kuprum atau aluminium diregangkan, dipilin dan diproses dengan proses lain untuk memastikan ketepatan dimensi dan sifat mekanikal konduktor. Semasa proses memilin, untaian untaian mesti disusun rapat untuk meningkatkan kekonduksian konduktor.
Penyemperitan lapisan penebat adalah salah satu langkah utama. Bagi lapisan penebat XLPE, bahan XLPE diekstrusi pada suhu tinggi dan dibalut secara sekata pada konduktor. Semasa proses penyemperitan, parameter seperti suhu, tekanan dan kelajuan penyemperitan mesti dikawal ketat untuk memastikan kualiti dan keseragaman ketebalan lapisan penebat.
Lapisan pelindung biasanya dibuat dengan menenun dawai logam atau membalut pita logam. Proses pembuatan pelindung dalam dan luar sedikit berbeza, tetapi kedua-duanya perlu memastikan integriti lapisan pelindung dan sambungan elektrik yang baik.
Akhir sekali, penghasilan lapisan pelindung merangkumi peletakan perisai logam dan penyemperitan sarung luar. Perisai logam hendaklah dipasang rapat pada kabel, dan penyemperitan sarung luar hendaklah memastikan penampilan yang licin tanpa kecacatan seperti gelembung dan retakan.
4. Ciri-ciri prestasi kabel voltan tinggi
Dari segi prestasi elektrik, kabel voltan tinggi perlu mempunyai rintangan penebat yang tinggi, kehilangan dielektrik yang rendah dan rintangan voltan yang baik. Rintangan penebat yang tinggi dapat mencegah kebocoran arus dengan berkesan, kehilangan dielektrik yang rendah mengurangkan kehilangan tenaga elektrik semasa penghantaran, dan rintangan voltan yang baik memastikan kabel dapat beroperasi dengan selamat dalam persekitaran voltan tinggi.
Dari segi sifat mekanikal, kabel harus mempunyai kekuatan tegangan, jejari lenturan dan rintangan hentaman yang mencukupi. Semasa pemasangan dan operasi, kabel mungkin terdedah kepada regangan, lenturan dan impak daya luaran. Jika sifat mekanikalnya tidak mencukupi, ia mudah menyebabkan kerosakan kabel.
Prestasi terma juga merupakan aspek penting. Kabel akan menghasilkan haba semasa operasi, terutamanya apabila dijalankan di bawah beban tinggi. Oleh itu, kabel perlu mempunyai rintangan haba yang baik dan dapat berfungsi secara normal dalam julat suhu tertentu tanpa masalah seperti penuaan penebat. Kabel XLPE mempunyai rintangan haba yang agak baik dan boleh beroperasi untuk jangka masa yang lama pada suhu yang lebih tinggi.
5. Pemasangan dan penyelenggaraan kabel voltan tinggi
Dari segi pemasangan, perkara pertama yang perlu dilakukan ialah merancang laluan bagi memastikan laluan peletakan kabel adalah munasabah dan selamat. Semasa proses peletakan, langkah berjaga-jaga perlu diambil untuk mengelakkan regangan, lenturan dan penyemperitan kabel yang berlebihan. Bagi peletakan kabel jarak jauh, peralatan seperti penghantar kabel biasanya digunakan untuk membantu pembinaan.
Penghasilan sambungan kabel merupakan penghubung utama dalam proses pemasangan. Kualiti sambungan secara langsung mempengaruhi kebolehpercayaan operasi kabel. Semasa membuat sambungan, kabel perlu dilucutkan, dibersihkan, disambungkan dan ditebat. Setiap langkah perlu dijalankan mengikut keperluan proses dengan ketat bagi memastikan sifat elektrik dan mekanikal sambungan memenuhi keperluan.
Kerja penyelenggaraan adalah penting untuk operasi kabel voltan tinggi yang stabil dalam jangka masa panjang. Pemeriksaan berkala dapat mengesan dengan segera sama ada rupa kabel rosak atau sarungnya rosak. Pada masa yang sama, beberapa peralatan ujian juga boleh digunakan untuk menguji prestasi penebat dan pelepasan separa kabel. Jika masalah ditemui, ia harus dibaiki atau diganti tepat pada masanya.
6. Kegagalan dan pengesanan kabel voltan tinggi
Kegagalan biasa kabel voltan tinggi termasuk kerosakan penebat, pemutusan konduktor dan kegagalan sambungan. Kerosakan penebat mungkin disebabkan oleh penuaan penebat, nyahcas separa atau voltan lampau luaran. Pemutusan konduktor biasanya disebabkan oleh daya luaran mekanikal atau beban lampau jangka panjang. Kegagalan sambungan mungkin disebabkan oleh proses pembuatan sambungan yang lemah atau pemanasan teruk semasa operasi.
Untuk mengesan kerosakan ini, terdapat banyak kaedah pengesanan. Pengesanan nyahcas separa adalah kaedah yang biasa digunakan. Dengan mengesan isyarat yang dihasilkan oleh nyahcas separa dalam kabel, ia boleh ditentukan sama ada terdapat kecacatan penebat di dalam kabel. Ujian voltan tahan boleh mengesan kapasiti voltan tahan kabel dan mencari potensi masalah penebat. Di samping itu, teknologi pengimejan terma inframerah boleh mengesan taburan suhu pada permukaan kabel, untuk mengetahui sama ada kabel mempunyai masalah seperti terlalu panas setempat.
7. Trend aplikasi dan pembangunan kabel voltan tinggi dalam sistem kuasa
Dalam sistem kuasa, kabel voltan tinggi digunakan secara meluas dalam transformasi grid kuasa bandar, talian keluar stesen janakuasa besar, penghantaran kabel dasar laut dan bidang lain. Dalam grid kuasa bandar, disebabkan oleh ruang yang terhad, penggunaan kabel bawah tanah dapat menjimatkan ruang dan meningkatkan keindahan bandar. Talian keluar stesen janakuasa besar memerlukan penggunaan kabel voltan tinggi untuk menghantar elektrik ke pencawang yang jauh. Penghantaran kabel dasar laut dapat merealisasikan penghantaran kuasa merentasi laut dan menyediakan bekalan kuasa yang stabil untuk pulau-pulau dan kawasan pantai.
Dengan perkembangan berterusan teknologi kuasa, kabel voltan tinggi juga telah menunjukkan beberapa trend pembangunan. Salah satunya ialah penyelidikan dan pembangunan serta aplikasi kabel dengan tahap voltan yang lebih tinggi. Dengan peningkatan permintaan untuk penghantaran kuasa jarak jauh, pembangunan kabel voltan ultra tinggi akan menjadi tumpuan. Yang kedua ialah kecerdasan kabel. Dengan mengintegrasikan sensor dan peralatan lain ke dalam kabel, pemantauan masa nyata status operasi kabel dan amaran kerosakan dapat dicapai, sekali gus meningkatkan kebolehpercayaan operasi kabel. Yang ketiga ialah pembangunan kabel mesra alam. Memandangkan keperluan orang ramai untuk perlindungan alam sekitar meningkat, penyelidikan dan pembangunan bahan kabel yang boleh dikitar semula dan rendah pencemaran akan menjadi hala tuju pembangunan masa hadapan.
Masa siaran: 24 Sep-2024