In moderne kragstelsels speel hoogspanningskabels 'n belangrike rol. Van ondergrondse kragnetwerke in stede tot langafstand-transmissielyne oor berge en riviere, hoogspanningskabels verseker doeltreffende, stabiele en veilige oordrag van elektriese energie. Hierdie artikel sal die verskillende tegnologieë wat met hoogspanningskabels verband hou, in diepte ondersoek, insluitend hul struktuur, klassifikasie, vervaardigingsproses, prestasie-eienskappe, installering en instandhouding.
1.Basiese struktuur van hoogspanningskabels
Hoëspanningskabels bestaan hoofsaaklik uit geleiers, isolasielae, afskermlae en beskermende lae.
Die geleier is die oordragkanaal vir stroom en word gewoonlik van koper of aluminium gemaak. Koper het goeie geleidingsvermoë en rekbaarheid, terwyl aluminium relatief laag in koste en lig in gewig is. Hierdie geleiers is oor die algemeen in die vorm van meerstrengige gedraaide drade om buigsaamheid te verhoog.
Die isolasielaag is 'n sleuteldeel van die hoogspanningskabel, wat 'n rol speel om stroomlekkasie te voorkom en die geleier van die buitewêreld te isoleer. Algemene isolasiemateriaal sluit in kruisgekoppelde poliëtileen (XLPE), oliepapier, ens. XLPE het uitstekende elektriese eienskappe, hittebestandheid en meganiese sterkte, en word wyd gebruik in moderne hoogspanningskabels.
Die afskermlaag word verdeel in binneste afskerming en buitenste afskerming. Die binneste skild word gebruik om die elektriese veld uniform te maak en te voorkom dat plaaslike ontlading die isolasielaag beskadig; die buitenste skild kan die interferensie van die eksterne elektromagnetiese veld op die kabel verminder, en ook verhoed dat die kabel 'n elektromagnetiese impak op die buitewêreld het.
Die beskermende laag beskerm hoofsaaklik die kabel teen skade deur eksterne faktore soos meganiese skade, chemiese korrosie en waterindringing. Dit is gewoonlik saamgestel uit metaalwapens en buitenste skede. Die metaalwapens kan meganiese sterkte verskaf, en die buitenste skede het waterdigte en anti-roesfunksies.
2. Klassifikasie van hoogspanningskabels
Volgens die spanningsvlak kan hoogspanningskabels verdeel word in mediumspanningkabels (gewoonlik 3-35kV), hoogspanningskabels (35-110kV), ultrahoëspanningskabels (110-500kV) en ultrahoë -spanningskabels (bo 500kV). Kabels van verskillende spanningsvlakke verskil in strukturele ontwerp, isolasievereistes, ens.
Uit die perspektief van isolasiemateriaal, is daar benewens die XLPE-kabels en olie-papierkabels hierbo genoem, ook etileen-propileenrubberkabels. Olie-papier kabels het 'n lang geskiedenis, maar weens hul hoë instandhoudingskoste en ander redes is dit geleidelik deur XLPE-kabels vervang. Etileenpropileenrubberkabel het goeie buigsaamheid en weerbestandheid, en is geskik vir sommige spesiale geleenthede.
3. Vervaardigingsproses van hoëspanningkabel
Die vervaardiging van hoëspanningskabels is 'n komplekse en delikate proses.
Die vervaardiging van geleiers vereis eers dat die koper- of aluminiumgrondstowwe gestrek, gedraai word en ander prosesse om die dimensionele akkuraatheid en meganiese eienskappe van die geleier te verseker. Tydens die draaiproses moet die stringe van die stringe nou gerangskik word om die geleidingsvermoë van die geleier te verbeter.
Die ekstrusie van die isolasielaag is een van die sleutelstappe. Vir die XLPE-isolasielaag word die XLPE-materiaal teen hoë temperatuur geëxtrudeer en eweredig op die geleier toegedraai. Tydens die ekstrusieproses moet parameters soos temperatuur, druk en ekstrusiespoed streng beheer word om die kwaliteit en dikte eenvormigheid van die isolasielaag te verseker.
Die afskermlaag word gewoonlik gemaak deur metaaldraadweef of metaalbandomhulsel. Die vervaardigingsprosesse van die binneste en buitenste skilde verskil effens, maar albei moet die integriteit van die afskermlaag en goeie elektriese verbinding verseker.
Laastens sluit die vervaardiging van die beskermende laag die lê van die metaalpantser en die ekstrusie van die buitenste skede in. Die metaalwapens moet styf op die kabel pas, en die ekstrusie van die buitenste skede moet 'n gladde voorkoms verseker sonder defekte soos borrels en krake.
4. Prestasie-eienskappe van hoogspanningskabels
Wat elektriese werkverrigting betref, moet hoëspanningskabels hoë isolasieweerstand, lae diëlektriese verlies en goeie spanningweerstand hê. Hoë isolasieweerstand kan stroomlekkasie effektief voorkom, lae diëlektriese verlies verminder die verlies aan elektriese energie tydens transmissie, en goeie spanningsweerstand verseker dat die kabel veilig in 'n hoëspanningsomgewing kan werk.
Wat meganiese eienskappe betref, moet die kabel voldoende treksterkte, buigradius en slagweerstand hê. Tydens installasie en werking kan die kabel aan strek, buiging en impak van eksterne krag onderwerp word. As die meganiese eienskappe onvoldoende is, is dit maklik om kabelskade te veroorsaak.
Termiese werkverrigting is ook 'n belangrike aspek. Die kabel sal hitte genereer tydens werking, veral wanneer dit onder hoë las loop. Daarom moet die kabel goeie hittebestandheid hê en normaal binne 'n sekere temperatuurreeks kan werk sonder probleme soos isolasieveroudering. XLPE-kabel het relatief goeie hittebestandheid en kan vir 'n lang tyd by hoër temperature werk.
5. Installering en instandhouding van hoogspanningskabels
Wat installasie betref, is die eerste ding om te doen om die pad te beplan om te verseker dat die kabellê-pad redelik en veilig is. Tydens die lêproses moet sorg gedra word om oormatige strek, buiging en ekstrusie van die kabel te vermy. Vir langafstand-kabellegging word toerusting soos kabelvervoerbande gewoonlik gebruik om konstruksie te help.
Die vervaardiging van kabelverbindings is 'n sleutelskakel in die installasieproses. Die kwaliteit van die gewrig beïnvloed direk die bedryfsbetroubaarheid van die kabel. Wanneer lasse gemaak word, moet die kabel gestroop, skoongemaak, verbind en geïsoleer word. Elke stap moet streng in ooreenstemming met die prosesvereistes uitgevoer word om te verseker dat die elektriese en meganiese eienskappe van die voeg aan die vereistes voldoen.
Instandhoudingswerk is noodsaaklik vir die langtermyn stabiele werking van hoogspanningskabels. Gereelde inspeksies kan dadelik vasstel of die kabelvoorkoms beskadig is of die skede beskadig is. Terselfdertyd kan sommige toetstoerusting ook gebruik word om die isolasieprestasie en gedeeltelike ontlading van die kabel te toets. As probleme gevind word, moet dit betyds herstel of vervang word.
6. Mislukking en opsporing van hoogspanningskabels
Algemene foute van hoogspanningskabels sluit in isolasie-afbreking, geleierontkoppeling en gewrigsbreking. Isolasie onklaarraking kan veroorsaak word deur isolasie veroudering, gedeeltelike ontlading, of eksterne oorspanning. Geleier ontkoppeling word gewoonlik veroorsaak deur meganiese eksterne krag of langtermyn oorlading. Gewrigsmislukking kan veroorsaak word deur swak gesamentlike vervaardigingsproses of erge verhitting tydens werking.
Om hierdie foute op te spoor, is daar baie opsporingsmetodes. Gedeeltelike ontslagopsporing is 'n algemeen gebruikte metode. Deur die sein wat deur gedeeltelike ontlading in die kabel gegenereer word op te spoor, kan bepaal word of daar isolasie-defekte binne die kabel is. Die weerstaanspanningstoets kan die weerstaanspanningskapasiteit van die kabel opspoor en potensiële isolasieprobleme vind. Boonop kan infrarooi termiese beeldtegnologie die temperatuurverspreiding op die oppervlak van die kabel opspoor om uit te vind of die kabel probleme soos plaaslike oorverhitting het.
7. Toepassing en ontwikkeling neiging van hoë-spanning kabels in krag stelsels
In kragstelsels word hoogspanningskabels wyd gebruik in stedelike kragnetwerktransformasie, uitgaande lyne van groot kragstasies, ondersese kabeltransmissie en ander velde. In stedelike kragnetwerke, as gevolg van beperkte ruimte, kan die gebruik van ondergrondse kabels ruimte bespaar en die skoonheid van die stad verbeter. Die uitgaande lyne van groot kragstasies vereis die gebruik van hoogspanningskabels om elektrisiteit na verafgeleë substasies oor te dra. Ondersese kabeltransmissie kan oorsee-kragoordrag realiseer en stabiele kragtoevoer vir eilande en kusgebiede verskaf.
Met die voortdurende ontwikkeling van kragtegnologie het hoëspanningskabels ook 'n paar ontwikkelingstendense getoon. Een daarvan is die navorsing en ontwikkeling en toepassing van kabels met hoër spanningsvlakke. Met die toename in die vraag na langafstand-kragoordrag, sal die ontwikkeling van ultrahoëspanningskabels 'n fokus word. Die tweede is die intelligensie van kabels. Deur sensors en ander toerusting in die kabel te integreer, kan intydse monitering van die kabel se bedryfstatus en foutwaarskuwing bewerkstellig word, waardeur die bedryfsbetroubaarheid van die kabel verbeter word. Die derde is die ontwikkeling van omgewingsvriendelike kabels. Namate mense se vereistes vir omgewingsbeskerming toeneem, sal die navorsing en ontwikkeling van lae-besoedeling, herwinbare kabelmateriaal 'n toekomstige ontwikkelingsrigting wees.
Postyd: 24 September 2024