Nos sistemas de alimentación modernos, os cables de alta tensión xogan un papel fundamental. Desde redes eléctricas subterráneas nas cidades ata liñas de transmisión de longa distancia a través de montañas e ríos, os cables de alta tensión garanten unha transmisión eficiente, estable e segura de enerxía eléctrica. Neste artigo exploraranse en profundidade as diversas tecnoloxías relacionadas cos cables de alta tensión, incluíndo a súa estrutura, clasificación, proceso de fabricación, características de rendemento, instalación e mantemento.
1.Estrutura básica dos cables de alta tensión
Os cables de alta tensión están compostos principalmente por condutores, capas de illamento, capas de blindaxe e capas protectoras.
O condutor é a canle de transmisión da corrente e normalmente está feito de cobre ou aluminio. O cobre ten unha boa condutividade e ductilidade, mentres que o aluminio ten un custo relativamente baixo e un peso lixeiro. Estes condutores son xeralmente en forma de fíos trenzados de varias cadeas para aumentar a flexibilidade.
A capa de illamento é unha parte fundamental do cable de alta tensión, que ten un papel importante na prevención de fugas de corrente e illamento do condutor do mundo exterior. Os materiais illantes comúns inclúen o polietileno reticulado (XLPE), o papel de aceite, etc. O XLPE ten excelentes propiedades eléctricas, resistencia á calor e resistencia mecánica, e úsase amplamente nos cables modernos de alta tensión.
A capa de blindaxe divídese en blindaxe interior e blindaxe exterior. O escudo interior úsase para uniformizar o campo eléctrico e evitar que as descargas locais danen a capa de illamento; o escudo exterior pode reducir a interferencia do campo electromagnético externo no cable e tamén evitar que o cable teña un impacto electromagnético no mundo exterior.
A capa protectora protexe principalmente o cable de danos causados por factores externos, como danos mecánicos, corrosión química e intrusión de auga. Adoita estar composto por unha armadura metálica e unha vaina exterior. A armadura metálica pode proporcionar resistencia mecánica e a vaíña exterior ten funcións impermeables e anticorrosión.
2. Clasificación dos cables de alta tensión
Segundo o nivel de tensión, os cables de alta tensión pódense dividir en cables de media tensión (xeralmente 3-35kV), cables de alta tensión (35-110kV), cables de ultra-alta tensión (110-500kV) e ultra-alto. -cables de tensión (superiores a 500kV). Os cables de diferentes niveis de tensión difiren no deseño estrutural, requisitos de illamento, etc.
Desde a perspectiva dos materiais illantes, ademais dos cables XLPE e os cables de papel aceite mencionados anteriormente, tamén hai cables de caucho de etileno-propileno. Os cables de papel de aceite teñen unha longa historia, pero debido aos seus altos custos de mantemento e outras razóns, foron substituíndose aos poucos por cables XLPE. O cable de goma de etileno propileno ten unha boa flexibilidade e resistencia á intemperie, e é axeitado para algunhas ocasións especiais.
3. Proceso de fabricación de cable de alta tensión
A fabricación de cables de alta tensión é un proceso complexo e delicado.
A fabricación de condutores require primeiro que as materias primas de cobre ou aluminio sexan estiradas, torcidas e outros procesos para garantir a precisión dimensional e as propiedades mecánicas do condutor. Durante o proceso de torsión, os fíos dos fíos deben estar ben dispostos para mellorar a condutividade do condutor.
A extrusión da capa de illamento é un dos pasos clave. Para a capa de illamento XLPE, o material XLPE extrúese a alta temperatura e envólvese uniformemente no condutor. Durante o proceso de extrusión, os parámetros como a temperatura, a presión e a velocidade de extrusión deben controlarse rigorosamente para garantir a calidade e a uniformidade do grosor da capa de illamento.
A capa de protección adoita facerse mediante teceduría de fío metálico ou envoltura de cinta metálica. Os procesos de fabricación dos escudos interior e exterior son lixeiramente diferentes, pero ambos deben garantir a integridade da capa de blindaxe e unha boa conexión eléctrica.
Finalmente, a produción da capa protectora inclúe a colocación da armadura metálica e a extrusión da vaíña exterior. A armadura metálica debe encaixar firmemente no cable e a extrusión da funda exterior debe garantir un aspecto suave sen defectos como burbullas e fendas.
4. Características de rendemento dos cables de alta tensión
En canto ao rendemento eléctrico, os cables de alta tensión deben ter unha alta resistencia de illamento, baixas perdas dieléctricas e unha boa resistencia á tensión. A alta resistencia de illamento pode evitar eficazmente a fuga de corrente, a baixa perda dieléctrica reduce a perda de enerxía eléctrica durante a transmisión e unha boa resistencia á tensión garante que o cable poida funcionar con seguridade nun ambiente de alta tensión.
En termos de propiedades mecánicas, o cable debe ter suficiente resistencia á tracción, radio de flexión e resistencia ao impacto. Durante a instalación e o funcionamento, o cable pode estar sometido a estiramentos, flexións e impactos de forza externa. Se as propiedades mecánicas son insuficientes, é fácil causar danos no cable.
O rendemento térmico tamén é un aspecto importante. O cable xerará calor durante o funcionamento, especialmente cando se executa con carga elevada. Polo tanto, o cable debe ter unha boa resistencia á calor e poder funcionar normalmente dentro dun determinado rango de temperatura sen problemas como o envellecemento do illamento. O cable XLPE ten unha resistencia á calor relativamente boa e pode funcionar durante moito tempo a temperaturas máis altas.
5. Instalación e mantemento de cables de alta tensión
En canto á instalación, o primeiro que hai que facer é planificar o camiño para garantir que o camiño de tendido de cables sexa razoable e seguro. Durante o proceso de tendido, débese ter coidado de evitar estiramentos, flexións e extrusións excesivas do cable. Para a colocación de cables a longa distancia, adoitan empregarse equipos como transportadores de cables para axudar á construción.
A produción de unións de cables é un elo clave no proceso de instalación. A calidade da unión afecta directamente a fiabilidade de funcionamento do cable. Ao facer unións, o cable debe ser pelado, limpo, conectado e illado. Cada paso debe realizarse estrictamente de acordo cos requisitos do proceso para garantir que as propiedades eléctricas e mecánicas da unión cumpran os requisitos.
Os traballos de mantemento son esenciais para o funcionamento estable a longo prazo dos cables de alta tensión. As inspeccións periódicas poden detectar rapidamente se a aparencia do cable está danada ou a funda. Ao mesmo tempo, algúns equipos de proba tamén se poden usar para probar o rendemento de illamento e a descarga parcial do cable. Se se atopan problemas, deben ser reparados ou substituídos a tempo.
6. Avaría e detección de cables de alta tensión
Os fallos comúns dos cables de alta tensión inclúen a avaría do illamento, a desconexión dos condutores e a falla das unións. A avaría do illamento pode deberse ao envellecemento do illamento, a descarga parcial ou a sobretensión externa. A desconexión do condutor adoita ser causada por forzas mecánicas externas ou sobrecargas a longo prazo. O fallo da articulación pode ser causado por un proceso de fabricación deficiente da articulación ou por un forte quecemento durante o funcionamento.
Para detectar estes fallos, hai moitos métodos de detección. A detección de descarga parcial é un método de uso común. Ao detectar o sinal xerado pola descarga parcial no cable, pódese determinar se hai defectos de illamento no interior do cable. A proba de tensión de resistencia pode detectar a capacidade de tensión de resistencia do cable e atopar posibles problemas de illamento. Ademais, a tecnoloxía de imaxe térmica infravermella pode detectar a distribución da temperatura na superficie do cable, para descubrir se o cable ten problemas como o sobreenriquecido local.
7.Tendencia de aplicación e desenvolvemento de cables de alta tensión en sistemas de enerxía
Nos sistemas de enerxía, os cables de alta tensión úsanse amplamente na transformación da rede eléctrica urbana, as liñas de saída de grandes centrais eléctricas, a transmisión por cable submarino e outros campos. Nas redes eléctricas urbanas, debido ao espazo limitado, o uso de cables subterráneos pode aforrar espazo e mellorar a beleza da cidade. As liñas de saída das grandes centrais requiren o uso de cables de alta tensión para transmitir enerxía eléctrica a subestacións distantes. A transmisión por cable submarino pode realizar a transmisión de enerxía a través do mar e proporcionar subministración de enerxía estable para illas e zonas costeiras.
Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía de enerxía, os cables de alta tensión tamén mostraron algunhas tendencias de desenvolvemento. Unha delas é a investigación, desenvolvemento e aplicación de cables con niveis de tensión máis altos. Co aumento da demanda de transmisión de enerxía a longa distancia, o desenvolvemento de cables de ultra alta tensión converterase nun foco. O segundo é a intelixencia dos cables. Ao integrar sensores e outros equipos no cable, pódese conseguir un seguimento en tempo real do estado de funcionamento do cable e a advertencia de fallos, mellorando así a fiabilidade de funcionamento do cable. O terceiro é o desenvolvemento de cables respectuosos co medio ambiente. A medida que aumentan os requisitos de protección ambiental das persoas, a investigación e o desenvolvemento de materiais de cable reciclables e de baixa contaminación serán unha dirección de desenvolvemento futuro.
Hora de publicación: 24-09-2024