Nei moderni sistemi di alimentazione, i cavi ad alta tensione svolgono un ruolo vitale. Dalle griglie elettriche sotterranee nelle città alle linee di trasmissione a lunga distanza attraverso montagne e fiumi, i cavi ad alta tensione garantiscono una trasmissione efficiente, stabile e sicura dell'energia elettrica. Questo articolo esplorerà in modo approfondito le varie tecnologie relative ai cavi ad alta tensione, tra cui la loro struttura, classificazione, processo di produzione, caratteristiche delle prestazioni, installazione e manutenzione.
1. Struttura bassa di cavi ad alta tensione
I cavi ad alta tensione sono principalmente composti da conduttori, strati di isolamento, strati di protezione e strati protettivi.
Il conduttore è il canale di trasmissione per la corrente ed è generalmente realizzato in rame o alluminio. Il rame ha una buona conduttività e duttilità, mentre l'alluminio ha un peso relativamente basso e di peso. Questi conduttori sono generalmente sotto forma di fili attorcigliati a più fili per aumentare la flessibilità.
Lo strato di isolamento è una parte fondamentale del cavo ad alta tensione, che svolge un ruolo nella prevenzione delle perdite di corrente e nell'isolamento del conduttore dal mondo esterno. I materiali isolanti comuni includono polietilene reticolato (XLPE), carta olio, ecc. XLPE ha eccellenti proprietà elettriche, resistenza al calore e resistenza meccanica ed è ampiamente utilizzato nei moderni cavi ad alta tensione.
Lo strato di schermatura è diviso in schermatura interna e protezione esterna. Lo scudo interno viene utilizzato per rendere l'uniforme del campo elettrico e impedire alla scarica locale di danneggiare lo strato di isolamento; Lo scudo esterno può ridurre l'interferenza del campo elettromagnetico esterno sul cavo e anche impedire al cavo di avere un impatto elettromagnetico sul mondo esterno.
Lo strato protettivo protegge principalmente il cavo dai danni da fattori esterni come danno meccanico, corrosione chimica e intrusione di acqua. Di solito è composto da armatura in metallo e guaina esterna. L'armatura in metallo può fornire resistenza meccanica e la guaina esterna ha funzioni impermeabili e anticorrosivi.
2. Classificazione dei cavi ad alta tensione
Secondo il livello di tensione, i cavi ad alta tensione possono essere divisi in cavi di media tensione (generalmente 3-35kV), cavi ad alta tensione (35-110KV), cavi ultra-ad alta tensione (110-500KV) e cavi ultra-alti (sopra 500KV). I cavi di diversi livelli di tensione differiscono nella progettazione strutturale, nei requisiti di isolamento, ecc.
Dal punto di vista dei materiali isolanti, oltre ai cavi XLPE e ai cavi della carta olio sopra menzionati, ci sono anche cavi di gomma etilene-propilene. I cavi della carta petrolifera hanno una lunga storia, ma a causa dei loro elevati costi di manutenzione e altri motivi, sono stati gradualmente sostituiti dai cavi XLPE. Il cavo in gomma etilene propilene ha una buona flessibilità e resistenza alle intemperie ed è adatto per alcune occasioni speciali.
3. Processo di produzione del cavo ad alta tensione
La produzione di cavo ad alta tensione è un processo complesso e delicato.
La produzione di conduttori richiede innanzitutto le materie prime rame o in alluminio da allungare, intrecciati e altri processi per garantire l'accuratezza dimensionale e le proprietà meccaniche del conduttore. Durante il processo di torsione, i fili dei fili devono essere strettamente disposti per migliorare la conduttività del conduttore.
L'estrusione dello strato di isolamento è uno dei passaggi chiave. Per lo strato di isolamento XLPE, il materiale XLPE viene estruso ad alta temperatura e uniformemente avvolto sul conduttore. Durante il processo di estrusione, i parametri come la temperatura, la pressione e la velocità di estrusione devono essere strettamente controllati per garantire l'uniformità della qualità e dello spessore dello strato di isolamento.
Lo strato di schermatura è generalmente realizzato da filo metallico o avvolgimento del nastro metallico. I processi di produzione degli scudi interni ed esterni sono leggermente diversi, ma entrambi devono garantire l'integrità dello strato di schermatura e una buona connessione elettrica.
Infine, la produzione dello strato protettivo include la posa dell'armatura metallica e l'estrusione della guaina esterna. L'armatura in metallo dovrebbe adattarsi saldamente al cavo e l'estrusione della guaina esterna dovrebbe garantire un aspetto regolare senza difetti come bolle e fessure.
4. Caratteristiche delle prestazioni dei cavi ad alta tensione
In termini di prestazioni elettriche, i cavi ad alta tensione devono avere un'elevata resistenza all'isolamento, una bassa perdita dielettrica e una buona resistenza alla tensione. L'elevata resistenza all'isolamento può impedire effettivamente la perdita di corrente, una bassa perdita dielettrica riduce la perdita di energia elettrica durante la trasmissione e una buona resistenza alla tensione garantisce che il cavo possa funzionare in modo sicuro in un ambiente ad alta tensione.
In termini di proprietà meccaniche, il cavo dovrebbe avere una resistenza alla trazione sufficiente, il raggio di flessione e la resistenza all'impatto. Durante l'installazione e il funzionamento, il cavo può essere sottoposto a stretching, flessione e impatto di forza esterna. Se le proprietà meccaniche sono insufficienti, è facile causare danni ai cavi.
Anche le prestazioni termiche sono un aspetto importante. Il cavo genererà calore durante il funzionamento, soprattutto quando si esegue a carico elevato. Pertanto, il cavo deve avere una buona resistenza al calore ed essere in grado di funzionare normalmente all'interno di un certo intervallo di temperatura senza problemi come l'invecchiamento dell'isolamento. Il cavo XLPE ha una resistenza di calore relativamente buona e può funzionare a lungo a temperature più elevate.
5. Installazione e manutenzione dei cavi ad alta tensione
In termini di installazione, la prima cosa da fare è pianificare il percorso per garantire che il percorso di posa del cavo sia ragionevole e sicuro. Durante il processo di posa, si dovrebbe fare attenzione per evitare allungamenti, flessioni e estrusione eccessive del cavo. Per la posa del cavo a lunga distanza, le apparecchiature come i trasportatori di cavi vengono generalmente utilizzati per aiutare la costruzione.
La produzione di giunti via cavo è un collegamento chiave nel processo di installazione. La qualità del giunto influisce direttamente sull'affidabilità operativa del cavo. Quando si effettuano giunti, il cavo deve essere spogliato, pulito, collegato e isolato. Ogni passo deve essere eseguito rigorosamente in conformità con i requisiti di processo per garantire che le proprietà elettriche e meccaniche del giunto soddisfino i requisiti.
I lavori di manutenzione sono essenziali per il funzionamento stabile a lungo termine dei cavi ad alta tensione. Le ispezioni regolari possono rilevare prontamente se l'aspetto del cavo è danneggiato o la guaina è danneggiata. Allo stesso tempo, alcune apparecchiature di test possono anche essere utilizzate per testare le prestazioni dell'isolamento e lo scarico parziale del cavo. Se si riscontrano problemi, dovrebbero essere riparati o sostituiti in tempo.
6. Fallimento e rilevamento di cavi ad alta tensione
I guasti comuni di cavi ad alta tensione comprendono la rottura dell'isolamento, la disconnessione del conduttore e l'insufficienza articolare. La rottura dell'isolamento può essere causata dall'invecchiamento dell'isolamento, scarica parziale o sovratensione esterna. La disconnessione del conduttore è generalmente causata da forza esterna meccanica o sovraccarico a lungo termine. L'insufficienza articolare può essere causata da un scarso processo di produzione articolare o da un grave riscaldamento durante il funzionamento.
Per rilevare questi guasti, ci sono molti metodi di rilevamento. Il rilevamento di scarico parziale è un metodo comunemente usato. Riflettendo il segnale generato dalla scarica parziale nel cavo, si può determinare se ci sono difetti di isolamento all'interno del cavo. Il test di tensione di resistenza può rilevare la capacità di tensione di resistenza del cavo e trovare potenziali problemi di isolamento. Inoltre, la tecnologia di imaging termico a infrarossi può rilevare la distribuzione della temperatura sulla superficie del cavo, in modo da scoprire se il cavo ha problemi come il surriscaldamento locale.
7. Applicazione e tendenza allo sviluppo dei cavi ad alta tensione nei sistemi di alimentazione
Nei sistemi di alimentazione, i cavi ad alta tensione sono ampiamente utilizzati nella trasformazione della griglia di potenza urbana, nelle linee in uscita di grandi centrali elettriche, nella trasmissione dei cavi sottomarini e altri campi. Nelle griglie elettriche urbane, a causa dello spazio limitato, l'uso di cavi sotterranei può risparmiare spazio e migliorare la bellezza della città. Le linee in uscita di grandi centrali elettriche richiedono l'uso di cavi ad alta tensione per trasmettere elettricità a sottostazioni distanti. La trasmissione dei cavi sottomarini può realizzare la trasmissione di energia cross-mare e fornire un alimentatore stabile per isole e aree costiere.
Con il continuo sviluppo della tecnologia di potenza, i cavi ad alta tensione hanno anche mostrato alcune tendenze di sviluppo. Uno è la ricerca e lo sviluppo e l'applicazione di cavi con livelli di tensione più elevati. Con l'aumento della domanda di trasmissione di potenza a lunga distanza, lo sviluppo di cavi di tensione ad altissima tensione diventerà un focus. Il secondo è l'intelligenza dei cavi. Integrando sensori e altre apparecchiature nel cavo, è possibile ottenere un monitoraggio in tempo reale dello stato operativo del cavo e l'avviso di guasti, migliorando così l'affidabilità operativa del cavo. Il terzo è lo sviluppo di cavi ecologici. Con l'aumentare dei requisiti delle persone per la protezione ambientale, la ricerca e lo sviluppo di materiali via cavo riciclabili a basso inquinamento saranno una direzione di sviluppo futura.
Tempo post: set-24-2024