In moderne kragstelsels speel hoëspanningskabels 'n belangrike rol. Van ondergrondse kragnetwerke in stede tot langafstand-transmissielyne oor berge en riviere, verseker hoëspanningskabels doeltreffende, stabiele en veilige oordrag van elektriese energie. Hierdie artikel sal die verskillende tegnologieë wat verband hou met hoëspanningskabels in diepte ondersoek, insluitend hul struktuur, klassifikasie, vervaardigingsproses, werkverrigtingseienskappe, installasie en onderhoud.
1. Basiese struktuur van hoogspanningskabels
Hoëspanningskabels bestaan hoofsaaklik uit geleiers, isolasielae, afskermingslae en beskermende lae.
Die geleier is die transmissiekanaal vir stroom en is gewoonlik van koper of aluminium gemaak. Koper het goeie geleidingsvermoë en rekbaarheid, terwyl aluminium relatief goedkoop en lig in gewig is. Hierdie geleiers is gewoonlik in die vorm van meerdradige gedraaide drade om buigsaamheid te verhoog.
Die isolasielaag is 'n sleuteldeel van die hoogspanningskabel, wat 'n rol speel in die voorkoming van stroomlekkasie en die isolering van die geleier van die buitewêreld. Algemene isolasiemateriale 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 afskerming word gebruik om die elektriese veld uniform te maak en te verhoed dat plaaslike ontlading die isolasielaag beskadig; die buitenste afskerming 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 die kabel hoofsaaklik teen skade deur eksterne faktore soos meganiese skade, chemiese korrosie en waterindringing. Dit bestaan gewoonlik uit metaalpantser en buitenste omhulsel. Die metaalpantser kan meganiese sterkte bied, en die buitenste omhulsel het waterdigte en anti-korrosie funksies.
2. Klassifikasie van hoogspanningskabels
Volgens die spanningsvlak kan hoëspanningskabels verdeel word in mediumspanningskabels (gewoonlik 3-35kV), hoëspanningskabels (35-110kV), ultrahoëspanningskabels (110-500kV) en ultrahoëspanningskabels (bo 500kV). Kabels van verskillende spanningsvlakke verskil in strukturele ontwerp, isolasievereistes, ens.
Vanuit die perspektief van isolerende materiale, benewens die bogenoemde XLPE-kabels en oliepapierkabels, is daar ook etileen-propileenrubberkabels. Oliepapierkabels het 'n lang geskiedenis, maar as gevolg van hul hoë onderhoudskoste en ander redes, is hulle geleidelik vervang deur XLPE-kabels. Etileen-propileenrubberkabel het goeie buigsaamheid en weerbestandheid, en is geskik vir spesiale geleenthede.
3. Vervaardigingsproses van hoogspanningskabel
Die vervaardiging van hoogspanningskabel is 'n komplekse en delikate proses.
Die vervaardiging van geleiers vereis eers dat die koper- of aluminium-grondstowwe gerek, gedraai en ander prosesse ondergaan word om die dimensionele akkuraatheid en meganiese eienskappe van die geleier te verseker. Tydens die draaiproses moet die drade van die drade noukeurig gerangskik word om die geleidingsvermoë van die geleier te verbeter.
Die ekstrusie van die isolasielaag is een van die belangrikste stappe. Vir die XLPE-isolasielaag word die XLPE-materiaal by hoë temperatuur geëkstrudeer en eweredig om 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 metaaldraadweefwerk of metaalbandomwikkeling. Die vervaardigingsprosesse van die binneste en buitenste skerms is effens anders, maar beide moet die integriteit van die afskermlaag en goeie elektriese verbinding verseker.
Laastens sluit die produksie van die beskermende laag die lê van die metaalpantser en die ekstrusie van die buitenste omhulsel in. Die metaalpantser moet styf op die kabel pas, en die ekstrusie van die buitenste omhulsel 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 spanningsweerstand hê. Hoë isolasieweerstand kan stroomlekkasie effektief voorkom, lae diëlektriese verlies verminder die verlies van elektriese energie tydens oordrag, en goeie spanningsweerstand verseker dat die kabel veilig in 'n hoëspanningsomgewing kan werk.
Wat meganiese eienskappe betref, moet die kabel voldoende treksterkte, buigradius en impakweerstand hê. Tydens installasie en werking kan die kabel aan strek, buiging en eksterne krag-impak onderwerp word. Indien 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. Installasie en onderhoud van hoogspanningskabels
Wat installasie betref, is die eerste ding om te doen om die pad te beplan om te verseker dat die kabellêroete redelik en veilig is. Tydens die lêproses moet sorg gedra word om oormatige strek, buiging en ekstrusie van die kabel te vermy. Vir langafstand-kabellê word toerusting soos kabeltransporteurs gewoonlik gebruik om konstruksie te help.
Die produksie van kabelverbindings is 'n sleutelskakel in die installasieproses. Die kwaliteit van die verbinding beïnvloed direk die bedryfsbetroubaarheid van die kabel. Wanneer verbindings gemaak word, moet die kabel gestroop, skoongemaak, gekoppel en geïsoleer word. Elke stap moet streng volgens die prosesvereistes uitgevoer word om te verseker dat die elektriese en meganiese eienskappe van die verbinding aan die vereistes voldoen.
Onderhoudswerk is noodsaaklik vir die langtermyn stabiele werking van hoogspanningskabels. Gereelde inspeksies kan vinnig opspoor of die voorkoms van die kabel beskadig is of die omhulsel beskadig is. Terselfdertyd kan sommige toetsapparatuur ook gebruik word om die isolasieprestasie en gedeeltelike ontlading van die kabel te toets. Indien probleme gevind word, moet dit betyds herstel of vervang word.
6. Versuim en opsporing van hoogspanningskabels
Algemene foute van hoogspanningskabels sluit in isolasie-onderbreking, geleierontkoppeling en verbindingsversaking. Isolasie-onderbreking kan veroorsaak word deur isolasieveroudering, gedeeltelike ontlading of eksterne oorspanning. Geleierontkoppeling word gewoonlik veroorsaak deur meganiese eksterne krag of langtermyn-oorlading. Verbindingsversaking kan veroorsaak word deur swak verbindingvervaardigingsproses of erge verhitting tydens werking.
Om hierdie foute op te spoor, is daar baie opsporingsmetodes. Gedeeltelike ontladingsopsporing 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 isolasiedefekte binne die kabel is. Die weerstandspanningstoets kan die weerstandspanningskapasiteit van die kabel opspoor en potensiële isolasieprobleme vind. Daarbenewens kan infrarooi termiese beeldvormingstegnologie die temperatuurverspreiding op die oppervlak van die kabel opspoor, om uit te vind of die kabel probleme soos plaaslike oorverhitting het.
7. Toepassing en ontwikkelingstendens van hoogspanningskabels in kragstelsels
In kragstelsels word hoëspanningskabels 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 hoëspanningskabels om elektrisiteit na verafgeleë substasies oor te dra. Ondersese kabeltransmissie kan kruis-see kragtransmissie bewerkstellig en stabiele kragtoevoer vir eilande en kusgebiede bied.
Met die voortdurende ontwikkeling van kragtegnologie het hoëspanningskabels ook 'n paar ontwikkelingstendense getoon. Een 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 bereik word, wat die bedryfsbetroubaarheid van die kabel verbeter. Die derde is die ontwikkeling van omgewingsvriendelike kabels. Namate mense se vereistes vir omgewingsbeskerming toeneem, sal die navorsing en ontwikkeling van lae-besoedeling, herwinbare kabelmateriale 'n toekomstige ontwikkelingsrigting wees.
Plasingstyd: 24 September 2024