Dalam sistem kuasa moden, kabel voltan tinggi memainkan peranan penting. Dari grid kuasa bawah tanah di bandar-bandar ke garisan penghantaran jarak jauh di seluruh gunung 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-ciri prestasi, pemasangan dan penyelenggaraan.
1. Struktur kabel voltan tinggi
Kabel voltan tinggi terutamanya terdiri daripada konduktor, lapisan penebat, lapisan pelindung dan lapisan perlindungan.
Konduktor adalah saluran penghantaran untuk arus dan biasanya diperbuat daripada tembaga atau aluminium. Tembaga mempunyai kekonduksian dan kemuluran yang baik, manakala aluminium agak rendah dalam kos dan ringan. Konduktor ini umumnya dalam bentuk wayar berpintal pelbagai strand untuk meningkatkan fleksibiliti.
Lapisan penebat adalah bahagian utama kabel voltan tinggi, yang memainkan peranan dalam mencegah kebocoran semasa dan mengasingkan konduktor dari dunia luar. Bahan penebat biasa termasuk polietilena silang (XLPE), kertas minyak, dan lain-lain. XLPE mempunyai sifat elektrik yang sangat baik, rintangan haba dan kekuatan mekanikal, dan digunakan secara meluas dalam kabel voltan tinggi moden.
Lapisan perisai dibahagikan kepada perisai dalaman dan perisai luar. Perisai dalaman digunakan untuk membuat seragam medan elektrik dan mencegah pelepasan tempatan daripada merosakkan lapisan penebat; Perisai luar dapat mengurangkan gangguan medan elektromagnet luaran pada kabel, dan juga menghalang kabel daripada mempunyai kesan elektromagnet di dunia luar.
Lapisan pelindung terutamanya melindungi kabel dari 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. Klasifikasi kabel voltan tinggi
Menurut tahap voltan, kabel voltan tinggi boleh dibahagikan kepada kabel voltan sederhana (umumnya 3-35kV), kabel voltan tinggi (35-110kV), kabel ultra-tinggi voltan (110-500kV) dan kabel ultra tinggi (di atas 500KV). Kabel tahap voltan yang berbeza berbeza dalam reka bentuk struktur, keperluan penebat, dll.
Dari perspektif bahan penebat, sebagai tambahan kepada kabel XLPE dan kabel kertas minyak yang disebutkan 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, mereka secara beransur-ansur digantikan oleh kabel XLPE. Kabel getah propilena etilena mempunyai fleksibiliti dan rintangan cuaca yang baik, dan sesuai untuk beberapa majlis khas.
3. Proses pembuatan kabel voltan tinggi
Pembuatan kabel voltan tinggi adalah proses yang kompleks dan halus.
Pembuatan konduktor pertama memerlukan bahan mentah tembaga atau aluminium untuk diregangkan, dipintal dan proses lain untuk memastikan ketepatan dimensi dan sifat mekanik konduktor. Semasa proses berpusing, helai helai mesti diatur dengan teliti untuk memperbaiki kekonduksian konduktor.
Penyemperitan lapisan penebat adalah salah satu langkah utama. Untuk lapisan penebat XLPE, bahan XLPE diekstrusi pada suhu tinggi dan sama rata dibungkus pada konduktor. Semasa proses penyemperitan, parameter seperti suhu, tekanan dan kelajuan penyemperitan mesti dikawal ketat untuk memastikan keseragaman kualiti dan ketebalan lapisan penebat.
Lapisan perisai biasanya dibuat oleh tenunan dawai logam atau pembalut pita logam. Proses pembuatan perisai dalaman dan luaran sedikit berbeza, tetapi kedua -duanya perlu memastikan integriti lapisan perisai dan sambungan elektrik yang baik.
Akhirnya, pengeluaran lapisan pelindung termasuk meletakkan perisai logam dan penyemperitan sarung luar. Perisai logam sepatutnya sesuai dengan kabel, dan penyemperitan sarung luar harus memastikan penampilan yang lancar tanpa kecacatan seperti gelembung dan retak.
4. Ciri-ciri prestasi kabel voltan tinggi
Dari segi prestasi elektrik, kabel voltan tinggi perlu mempunyai rintangan penebat yang tinggi, kehilangan dielektrik rendah dan rintangan voltan yang baik. Rintangan penebat yang tinggi dapat mencegah kebocoran semasa, kerugian 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 yang mencukupi, jejari lenturan dan rintangan kesan. Semasa pemasangan dan operasi, kabel mungkin tertakluk kepada kesan peregangan, lenturan dan luaran. Jika sifat mekanikal tidak mencukupi, mudah untuk menyebabkan kerosakan kabel.
Prestasi terma juga merupakan aspek penting. Kabel akan menjana haba semasa operasi, terutamanya apabila berjalan di bawah beban tinggi. Oleh itu, kabel perlu mempunyai rintangan haba yang baik dan dapat bekerja secara normal dalam julat suhu tertentu tanpa masalah seperti penuaan penebat. Kabel XLPE mempunyai rintangan haba yang agak baik dan boleh beroperasi untuk 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 jalan untuk memastikan bahawa laluan meletakkan kabel adalah munasabah dan selamat. Semasa proses meletakkan, penjagaan harus diambil untuk mengelakkan peregangan, lenturan dan penyemperitan kabel yang berlebihan. Untuk meletakkan kabel jarak jauh, peralatan seperti penghantar kabel biasanya digunakan untuk membantu pembinaan.
Pengeluaran sendi kabel adalah pautan utama dalam proses pemasangan. Kualiti sendi secara langsung mempengaruhi kebolehpercayaan operasi kabel. Apabila membuat sendi, kabel perlu dilucutkan, dibersihkan, disambungkan dan terlindung. Setiap langkah perlu dijalankan dengan ketat mengikut keperluan proses untuk memastikan sifat elektrik dan mekanikal bersama memenuhi keperluan.
Kerja penyelenggaraan adalah penting untuk operasi stabil jangka panjang kabel voltan tinggi. Pemeriksaan tetap dapat dengan segera mengesan sama ada penampilan kabel rosak atau sarung rosak. Pada masa yang sama, beberapa peralatan ujian juga boleh digunakan untuk menguji prestasi penebat dan pelepasan separa kabel. Sekiranya masalah dijumpai, mereka perlu dibaiki atau digantikan dalam masa.
6. Kegagalan dan pengesanan kabel voltan tinggi
Kegagalan umum kabel voltan tinggi termasuk kerosakan penebat, pemotongan konduktor, dan kegagalan bersama. Kerosakan penebat mungkin disebabkan oleh penuaan penebat, pelepasan separa, atau overvoltage luaran. Pemotongan konduktor biasanya disebabkan oleh daya luaran mekanikal atau beban jangka panjang. Kegagalan bersama mungkin disebabkan oleh proses pembuatan bersama yang lemah atau pemanasan yang teruk semasa operasi.
Untuk mengesan kesalahan ini, terdapat banyak kaedah pengesanan. Pengesanan pelepasan separa adalah kaedah yang biasa digunakan. Dengan mengesan isyarat yang dihasilkan oleh pelepasan separa dalam kabel, ia dapat ditentukan sama ada terdapat kecacatan penebat di dalam kabel. Ujian voltan bertahan dapat mengesan kapasiti voltan tahan kabel dan mencari masalah penebat yang berpotensi. Di samping itu, teknologi pengimejan haba inframerah dapat mengesan pengagihan suhu di permukaan kabel, untuk mengetahui sama ada kabel mempunyai masalah seperti terlalu panas tempatan.
7. Aplikasi dan trend pembangunan kabel voltan tinggi dalam sistem kuasa
Dalam sistem kuasa, kabel voltan tinggi digunakan secara meluas dalam transformasi grid kuasa bandar, garisan keluar stesen janakuasa besar, penghantaran kabel kapal selam dan medan lain. Di grid kuasa bandar, disebabkan oleh ruang yang terhad, penggunaan kabel bawah tanah dapat menjimatkan ruang dan meningkatkan keindahan kota. Garis keluar dari stesen kuasa besar memerlukan penggunaan kabel voltan tinggi untuk menghantar elektrik ke pencawang jauh. Penghantaran kabel kapal selam dapat merealisasikan penghantaran kuasa lintas laut dan menyediakan bekalan kuasa yang stabil untuk pulau-pulau dan kawasan pesisir.
Dengan perkembangan teknologi kuasa yang berterusan, kabel voltan tinggi juga menunjukkan beberapa trend pembangunan. Satu adalah penyelidikan dan pembangunan dan penggunaan 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 kesalahan dapat dicapai, dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan operasi kabel. Yang ketiga ialah pembangunan kabel mesra alam. Memandangkan keperluan rakyat untuk peningkatan perlindungan alam sekitar, penyelidikan dan pembangunan pencemaran rendah, bahan kabel yang boleh dikitar semula akan menjadi arah pembangunan masa depan.
Masa Post: Sep-24-2024