En els sistemes elèctrics moderns, els cables d'alta tensió juguen un paper vital. Des de xarxes elèctriques subterrànies a les ciutats fins a línies de transmissió de llarga distància a través de muntanyes i rius, els cables d'alta tensió garanteixen una transmissió eficient, estable i segura de l'energia elèctrica. Aquest article explorarà en profunditat les diferents tecnologies relacionades amb els cables d'alta tensió, incloent la seva estructura, classificació, procés de fabricació, característiques de rendiment, instal·lació i manteniment.
1.Estructura bàsica dels cables d'alta tensió
Els cables d'alta tensió estan formats principalment per conductors, capes d'aïllament, capes de blindatge i capes de protecció.
El conductor és el canal de transmissió del corrent i normalment està fet de coure o alumini. El coure té una bona conductivitat i ductilitat, mentre que l'alumini té un cost relativament baix i un pes lleuger. Aquests conductors solen tenir forma de cables trenats multifils per augmentar la flexibilitat.
La capa d'aïllament és una part clau del cable d'alta tensió, que juga un paper en la prevenció de fuites de corrent i aïlla el conductor del món exterior. Els materials aïllants comuns inclouen polietilè reticulat (XLPE), paper d'oli, etc. El XLPE té excel·lents propietats elèctriques, resistència a la calor i resistència mecànica, i s'utilitza àmpliament en els cables d'alta tensió moderns.
La capa de blindatge es divideix en blindatge interior i blindatge exterior. L'escut interior s'utilitza per uniformitzar el camp elèctric i evitar que les descàrregues locals danyin la capa d'aïllament; l'escut exterior pot reduir la interferència del camp electromagnètic extern al cable i també evitar que el cable tingui un impacte electromagnètic al món exterior.
La capa protectora protegeix principalment el cable dels danys per factors externs com ara danys mecànics, corrosió química i intrusió d'aigua. Normalment es compon d'una armadura metàl·lica i una funda exterior. L'armadura metàl·lica pot proporcionar resistència mecànica i la funda exterior té funcions impermeables i anticorrosió.
2. Classificació dels cables d'alta tensió
Segons el nivell de tensió, els cables d'alta tensió es poden dividir en cables de mitjana tensió (generalment 3-35kV), cables d'alta tensió (35-110kV), cables d'ultra-alta tensió (110-500kV) i ultra-alts. -cables de tensió (superiors a 500kV). Els cables de diferents nivells de tensió difereixen en el disseny estructural, requisits d'aïllament, etc.
Des de la perspectiva dels materials aïllants, a més dels cables XLPE i els cables de paper d'oli esmentats anteriorment, també hi ha cables de cautxú d'etilè-propilè. Els cables de paper d'oli tenen una llarga història, però a causa dels seus elevats costos de manteniment i altres motius, s'han substituït gradualment per cables XLPE. El cable de goma d'etilè propilè té una bona flexibilitat i resistència a la intempèrie, i és adequat per a algunes ocasions especials.
3. Procés de fabricació de cable d'alta tensió
La fabricació de cables d'alta tensió és un procés complex i delicat.
La fabricació de conductors requereix primer que les matèries primeres de coure o alumini siguin estirades, retorçades i altres processos per garantir la precisió dimensional i les propietats mecàniques del conductor. Durant el procés de torsió, els fils dels fils han d'estar ben disposats per millorar la conductivitat del conductor.
L'extrusió de la capa d'aïllament és un dels passos clau. Per a la capa d'aïllament XLPE, el material XLPE s'extrudeix a alta temperatura i s'embolica uniformement al conductor. Durant el procés d'extrusió, els paràmetres com la temperatura, la pressió i la velocitat d'extrusió s'han de controlar estrictament per garantir la qualitat i la uniformitat del gruix de la capa d'aïllament.
La capa de blindatge es fa normalment mitjançant teixit de filferro metàl·lic o embolcall de cinta metàl·lica. Els processos de fabricació dels blindatges interiors i exteriors són lleugerament diferents, però tots dos han de garantir la integritat de la capa de blindatge i una bona connexió elèctrica.
Finalment, la producció de la capa protectora inclou la col·locació de l'armadura metàl·lica i l'extrusió de la funda exterior. L'armadura metàl·lica ha d'ajustar-se perfectament al cable i l'extrusió de la funda exterior ha de garantir un aspecte suau sense defectes com ara bombolles i esquerdes.
4. Característiques de rendiment dels cables d'alta tensió
Pel que fa al rendiment elèctric, els cables d'alta tensió han de tenir una alta resistència d'aïllament, baixa pèrdua dielèctrica i una bona resistència a la tensió. L'alta resistència d'aïllament pot prevenir eficaçment les fuites de corrent, la baixa pèrdua dielèctrica redueix la pèrdua d'energia elèctrica durant la transmissió i la bona resistència a la tensió garanteix que el cable pugui funcionar amb seguretat en un entorn d'alta tensió.
Pel que fa a les propietats mecàniques, el cable ha de tenir suficient resistència a la tracció, radi de flexió i resistència a l'impacte. Durant la instal·lació i el funcionament, el cable pot estar sotmès a estiraments, flexió i impactes de força externa. Si les propietats mecàniques són insuficients, és fàcil causar danys al cable.
El rendiment tèrmic també és un aspecte important. El cable generarà calor durant el funcionament, especialment quan s'executa amb una càrrega elevada. Per tant, el cable ha de tenir una bona resistència a la calor i poder funcionar amb normalitat dins d'un determinat rang de temperatura sense problemes com l'envelliment de l'aïllament. El cable XLPE té una resistència a la calor relativament bona i pot funcionar durant molt de temps a temperatures més altes.
5. Instal·lació i manteniment de cables d'alta tensió
Pel que fa a la instal·lació, el primer que cal fer és planificar el camí per assegurar-se que el camí de posada del cable sigui raonable i segur. Durant el procés de col·locació, s'ha de tenir cura d'evitar l'estirament excessiu, la flexió i l'extrusió del cable. Per a la col·locació de cables de llarga distància, normalment s'utilitzen equips com ara transportadors de cable per ajudar a la construcció.
La producció d'unions de cable és un enllaç clau en el procés d'instal·lació. La qualitat de l'articulació afecta directament la fiabilitat de funcionament del cable. Quan es fan juntes, cal pelar, netejar, connectar i aïllar el cable. Cada pas s'ha de dur a terme estrictament d'acord amb els requisits del procés per garantir que les propietats elèctriques i mecàniques de la junta compleixin els requisits.
Els treballs de manteniment són essencials per al funcionament estable a llarg termini dels cables d'alta tensió. Les inspeccions periòdiques poden detectar ràpidament si l'aspecte del cable està danyat o la funda està danyada. Al mateix temps, alguns equips de prova també es poden utilitzar per provar el rendiment d'aïllament i la descàrrega parcial del cable. Si es troben problemes, s'han de reparar o substituir a temps.
6. Falla i detecció de cables d'alta tensió
Els errors comuns dels cables d'alta tensió inclouen l'avaria de l'aïllament, la desconnexió del conductor i la fallada de la junta. L'avaria de l'aïllament pot ser causada per l'envelliment de l'aïllament, descàrrega parcial o sobretensió externa. La desconnexió del conductor sol ser causada per força externa mecànica o sobrecàrrega a llarg termini. La fallada de la junta pot ser causada per un mal procés de fabricació de la junta o per un escalfament greu durant el funcionament.
Per detectar aquests errors, hi ha molts mètodes de detecció. La detecció de descàrregues parcials és un mètode d'ús habitual. En detectar el senyal generat per la descàrrega parcial al cable, es pot determinar si hi ha defectes d'aïllament a l'interior del cable. La prova de tensió de resistència pot detectar la capacitat de tensió de resistència del cable i trobar possibles problemes d'aïllament. A més, la tecnologia d'imatge tèrmica infraroja pot detectar la distribució de la temperatura a la superfície del cable, per tal d'esbrinar si el cable té problemes com ara el sobreescalfament local.
7.Tendència d'aplicació i desenvolupament de cables d'alta tensió en sistemes elèctrics
En els sistemes elèctrics, els cables d'alta tensió s'utilitzen àmpliament en la transformació de la xarxa elèctrica urbana, les línies sortints de grans centrals elèctriques, la transmissió de cables submarí i altres camps. A les xarxes elèctriques urbanes, a causa de l'espai limitat, l'ús de cables subterranis pot estalviar espai i millorar la bellesa de la ciutat. Les línies sortints de les grans centrals elèctriques requereixen l'ús de cables d'alta tensió per transmetre electricitat a subestacions llunyanes. La transmissió per cable submarí pot realitzar la transmissió d'energia a través del mar i proporcionar un subministrament d'energia estable per a illes i zones costaneres.
Amb el desenvolupament continu de la tecnologia d'energia, els cables d'alta tensió també han mostrat algunes tendències de desenvolupament. Un és la recerca, desenvolupament i aplicació de cables amb nivells de tensió més alts. Amb l'augment de la demanda de transmissió d'energia a llarga distància, el desenvolupament de cables d'ultra alta tensió es convertirà en un focus. El segon és la intel·ligència dels cables. Mitjançant la integració de sensors i altres equips al cable, es pot aconseguir un seguiment en temps real de l'estat de funcionament del cable i l'avís d'errors, millorant així la fiabilitat de funcionament del cable. El tercer és el desenvolupament de cables respectuosos amb el medi ambient. A mesura que augmenten els requisits de protecció del medi ambient de les persones, la investigació i el desenvolupament de materials de cable reciclables i de baixa contaminació seran una direcció de desenvolupament futura.
Hora de publicació: 24-set-2024