Nos sistemas de enerxía modernos, os cables de alta tensión xogan un papel vital. Desde redes de enerxía subterránea en 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. Este artigo explorará en profundidade as diversas tecnoloxías relacionadas con cables de alta tensión, incluída a súa estrutura, clasificación, proceso de fabricación, características de rendemento, instalación e mantemento.
1. Estrutura básica de cables de alta tensión
Os cables de alta tensión están compostos principalmente por condutores, capas de illamento, capas de blindaje e capas de protección.
O condutor é a canle de transmisión para a corrente e normalmente está feita de cobre ou aluminio. O cobre ten boa condutividade e ductilidade, mentres que o aluminio é relativamente baixo de custo e luz de peso. Estes condutores xeralmente están en forma de fíos torcidos de varias cadeas para aumentar a flexibilidade.
A capa de illamento é unha parte clave do cable de alta tensión, que desempeña un papel na prevención das fugas actuais e illando o condutor do mundo exterior. Os materiais illantes comúns inclúen polietileno reticulado (XLPE), papel de aceite, etc. XLPE ten excelentes propiedades eléctricas, resistencia á calor e resistencia mecánica, e é moi utilizada en cables modernos de alta tensión.
A capa de blindaje divídese en blindaje interior e blindaje exterior. O escudo interno úsase para facer o uniforme de campo eléctrico e evitar que a descarga local dane 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 de protección protexe principalmente o cable contra os danos por factores externos como os danos mecánicos, a corrosión química e a intrusión da auga. Normalmente está composto por armadura metálica e vaina exterior. A armadura metálica pode proporcionar resistencia mecánica e a vaina exterior ten funcións impermeables e anticorrosión.
2. Clasificación de 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 cables ultra-altos (superiores a 500kV). Os cables de diferentes niveis de tensión difiren no deseño estrutural, os requisitos de illamento, etc.
Desde a perspectiva de materiais illantes, ademais dos cables XLPE e os cables de papel de aceite mencionados anteriormente, tamén hai cables de goma de etileno-propileno. Os cables de papel de aceite teñen unha longa historia, pero debido aos seus elevados custos de mantemento e outras razóns, foron substituídos gradualmente por cables XLPE. O cable de goma de etileno propileno ten boa flexibilidade e resistencia ao tempo e é adecuado para algunhas ocasións especiais.
3. Proceso de fabricación de cable de alta tensión
A fabricación de cable 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, as vertentes das vertentes deben estar estreitamente dispostas 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 envolto uniformemente no condutor. Durante o proceso de extrusión, os parámetros como a temperatura, a presión e a velocidade de extrusión deben controlarse estrictamente para garantir a uniformidade de calidade e grosor da capa de illamento.
A capa de blindaje normalmente está feita por teceduría de metal ou envoltura de cinta metálica. Os procesos de fabricación dos escudos internos e exteriores son lixeiramente diferentes, pero ambos necesitan garantir a integridade da capa de blindaje e unha boa conexión eléctrica.
Finalmente, a produción da capa protectora inclúe a colocación da armadura metálica e a extrusión da vaina exterior. A armadura metálica debe encaixar firmemente no cable e a extrusión da vaina exterior debe asegurar un aspecto suave sen defectos como burbullas e fisuras.
4. Características de rendemento dos cables de alta tensión
En termos de rendemento eléctrico, os cables de alta tensión necesitan ter unha alta resistencia ao illamento, baixa perda dieléctrica e boa resistencia á tensión. A alta resistencia ao illamento pode evitar eficazmente as fugas de corrente, a baixa perda dieléctrica reduce a perda de enerxía eléctrica durante a transmisión e a boa resistencia á tensión asegura que o cable pode funcionar con seguridade nun ambiente de alta tensión.
En termos de propiedades mecánicas, o cable debería ter resistencia á tracción suficiente, radio de flexión e resistencia ao impacto. Durante a instalación e operación, o cable pode estar sometido a estiramento, flexión e impacto de forza externa. Se as propiedades mecánicas son insuficientes, é fácil causar danos por cable.
O rendemento térmico tamén é un aspecto importante. O cable xerará calor durante a operación, especialmente cando se execute baixo carga alta. Polo tanto, o cable debe ter unha boa resistencia á calor e poder traballar 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 termos de instalación, o primeiro que hai que facer é planificar o camiño para asegurarse de que a ruta de colocación do cable sexa razoable e segura. Durante o proceso de colocación, débese ter coidado de evitar estiramentos excesivos, dobrar e extrusión do cable. Para a colocación de cable de longa distancia, normalmente úsanse equipos como os transportadores de cable para axudar á construción.
A produción de xuntas por cable é unha ligazón clave no proceso de instalación. A calidade da articulación afecta directamente á fiabilidade operativa do cable. Ao facer xuntas, o cable debe ser desposuído, limpado, conectado e illado. Hai que realizar cada paso de acordo cos requisitos do proceso para asegurarse de que as propiedades eléctricas e mecánicas da articulación cumpran os requisitos.
Os traballos de mantemento son esenciais para o funcionamento estable a longo prazo de cables de alta tensión. As inspeccións regulares poden detectar pronto se a aparencia do cable está danada ou a vaina está danada. Ao mesmo tempo, tamén se poden usar algúns equipos de proba para probar o rendemento do illamento e a descarga parcial do cable. Se se atopan problemas, deberían ser reparados ou substituídos a tempo.
6. Fallo e detección de cables de alta tensión
Os fallos comúns de cables de alta tensión inclúen o desglose de illamento, a desconexión do condutor e o fracaso nas articulacións. O desglose do illamento pode ser causado polo envellecemento do illamento, a descarga parcial ou a sobretensión externa. A desconexión do condutor normalmente é causada por forza externa mecánica ou sobrecarga a longo prazo. O fallo nas articulacións pode ser causado por un mal proceso de fabricación de articulacións ou calefacción grave 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 por descarga parcial no cable, pódese determinar se hai defectos de illamento dentro do cable. A proba de tensión de soporte pode detectar a capacidade de tensión 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 sobrecalentamento local.
7. Aplicación e tendencia de desenvolvemento de cables de alta tensión nos sistemas de enerxía
Nos sistemas de enerxía, os cables de alta tensión son amplamente utilizados na transformación da rede de enerxía urbana, liñas saíntes de grandes centrais, transmisión de cables submarinos 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 saíntes de grandes centrais requiren o uso de cables de alta tensión para transmitir electricidade a subestacións distantes. A transmisión de cable submarino pode realizar unha transmisión de enerxía cruzada e proporcionar unha alimentación estable para illas e zonas costeiras.
Co desenvolvemento continuo da tecnoloxía de enerxía, os cables de alta tensión tamén demostraron algunhas tendencias de desenvolvemento. Un é a investigación e desenvolvemento e aplicación de cables con niveis de tensión máis altos. Co aumento da demanda de transmisión de potencia de longa distancia, o desenvolvemento de cables de tensión ultra alta converterase nun foco. O segundo é a intelixencia dos cables. Ao integrar sensores e outros equipos no cable, pódese conseguir o control en tempo real do estado de funcionamento do cable e aviso de fallos, mellorando así a fiabilidade operativa do cable. O terceiro é o desenvolvemento de cables ecolóxicos. A medida que os requisitos das persoas para a protección ambiental aumentan, a investigación e o desenvolvemento de pouca contaminación, os materiais de cable reciclables serán unha dirección futura de desenvolvemento.
Tempo de publicación: setembro 24-2024