Nos sistemas de energia modernos, os cabos de alta tensão desempenham um papel vital. De grades de energia subterrânea nas cidades a linhas de transmissão de longa distância entre montanhas e rios, os cabos de alta tensão garantem transmissão eficiente, estável e segura de energia elétrica. Este artigo explorará em profundidade as várias tecnologias relacionadas a cabos de alta tensão, incluindo sua estrutura, classificação, processo de fabricação, características de desempenho, instalação e manutenção.
1. Estrutura básica de cabos de alta tensão
Os cabos de alta tensão são compostos principalmente de condutores, camadas de isolamento, camadas de proteção e camadas de proteção.
O condutor é o canal de transmissão para corrente e geralmente é feito de cobre ou alumínio. O cobre tem boa condutividade e ductilidade, enquanto o alumínio é relativamente baixo em custo e leve peso. Esses condutores geralmente estão na forma de fios torcidos de várias falhas para aumentar a flexibilidade.
A camada de isolamento é uma parte essencial do cabo de alta tensão, que desempenha um papel na prevenção de vazamentos de corrente e isolando o condutor do mundo exterior. Os materiais isolantes comuns incluem polietileno reticulado (XLPE), papel de óleo, etc. O XLPE possui excelentes propriedades elétricas, resistência ao calor e resistência mecânica e é amplamente utilizada em cabos modernos de alta tensão.
A camada de blindagem é dividida em blindagem interna e blindagem externa. O escudo interno é usado para unir o campo elétrico e impedir que a descarga local danifique a camada de isolamento; A blindagem externa pode reduzir a interferência do campo eletromagnético externo no cabo e também impedir que o cabo tenha um impacto eletromagnético no mundo exterior.
A camada protetora protege principalmente o cabo dos danos por fatores externos, como danos mecânicos, corrosão química e intrusão de água. Geralmente é composto de armadura de metal e bainha externa. A armadura de metal pode fornecer resistência mecânica e a bainha externa possui funções impermeáveis e anticorrosão.
2. Classificação de cabos de alta tensão
De acordo com o nível de tensão, os cabos de alta tensão podem ser divididos em cabos de média tensão (geralmente 3-35kV), cabos de alta tensão (35-110kV), cabos de alta tensão (110-500kV) e babos ultra-tensão (acima de 500KV). Os cabos de diferentes níveis de tensão diferem no projeto estrutural, requisitos de isolamento etc.
Do ponto de vista dos materiais isolantes, além dos cabos XLPE e dos cabos de papel de óleo mencionados acima, também existem cabos de borracha de etileno-propileno. Os cabos de papel de óleo têm uma longa história, mas devido aos seus altos custos de manutenção e outros motivos, eles foram gradualmente substituídos por cabos XLPE. O cabo de borracha de etileno propileno tem boa flexibilidade e resistência ao clima e é adequado para algumas ocasiões especiais.
3. Processo de fabricação de cabo de alta tensão
A fabricação de cabo de alta tensão é um processo complexo e delicado.
A fabricação de condutores exige que as matérias -primas de cobre ou alumínio sejam esticadas, torcidas e outros processos para garantir a precisão dimensional e as propriedades mecânicas do condutor. Durante o processo de torção, os fios dos fios devem ser organizados de perto para melhorar a condutividade do condutor.
A extrusão da camada de isolamento é uma das etapas principais. Para a camada de isolamento XLPE, o material XLPE é extrudado em alta temperatura e embrulhado uniformemente no condutor. Durante o processo de extrusão, parâmetros como temperatura, pressão e velocidade de extrusão devem ser estritamente controlados para garantir a uniformidade da qualidade e espessura da camada de isolamento.
A camada de blindagem é geralmente feita por tecelagem de arame de metal ou embrulho de fita de metal. Os processos de fabricação dos escudos interno e externo são um pouco diferentes, mas ambos precisam garantir a integridade da camada de blindagem e uma boa conexão elétrica.
Finalmente, a produção da camada protetora inclui a colocação da armadura de metal e a extrusão da bainha externa. A armadura de metal deve caber firmemente no cabo, e a extrusão da bainha externa deve garantir uma aparência suave sem defeitos como bolhas e rachaduras.
4. Características de desempenho de cabos de alta tensão
Em termos de desempenho elétrico, os cabos de alta tensão precisam ter alta resistência ao isolamento, baixa perda dielétrica e boa resistência à tensão. A alta resistência ao isolamento pode efetivamente impedir o vazamento de corrente, a baixa perda dielétrica reduz a perda de energia elétrica durante a transmissão e a boa resistência à tensão garante que o cabo possa operar com segurança em um ambiente de alta tensão.
Em termos de propriedades mecânicas, o cabo deve ter resistência à tração suficiente, raio de flexão e resistência ao impacto. Durante a instalação e operação, o cabo pode ser submetido a alongamento, flexão e impacto da força externa. Se as propriedades mecânicas forem insuficientes, é fácil causar danos ao cabo.
O desempenho térmico também é um aspecto importante. O cabo gerará calor durante a operação, especialmente ao funcionar sob alta carga. Portanto, o cabo precisa ter uma boa resistência ao calor e ser capaz de trabalhar normalmente dentro de uma certa faixa de temperatura sem problemas como o envelhecimento do isolamento. O cabo XLPE possui resistência ao calor relativamente boa e pode operar por um longo tempo a temperaturas mais altas.
5. Instalação e manutenção de cabos de alta tensão
Em termos de instalação, a primeira coisa a fazer é planejar o caminho para garantir que o caminho de posicionamento do cabo seja razoável e seguro. Durante o processo de posicionamento, deve -se tomar cuidado para evitar alongamentos, flexões e extrusão excessivas do cabo. Para o cabo de longa distância, equipamentos como transportadores de cabos geralmente são usados para ajudar a construção.
A produção de juntas de cabo é um link -chave no processo de instalação. A qualidade da junta afeta diretamente a confiabilidade operacional do cabo. Ao fazer juntas, o cabo precisa ser despojado, limpo, conectado e isolado. Cada etapa precisa ser realizada estritamente de acordo com os requisitos do processo para garantir que as propriedades elétricas e mecânicas da junta atendam aos requisitos.
O trabalho de manutenção é essencial para a operação estável a longo prazo de cabos de alta tensão. As inspeções regulares podem detectar imediatamente se a aparência do cabo está danificada ou a bainha está danificada. Ao mesmo tempo, alguns equipamentos de teste também podem ser usados para testar o desempenho do isolamento e a descarga parcial do cabo. Se os problemas forem encontrados, eles devem ser reparados ou substituídos no tempo.
6. falha e detecção de cabos de alta tensão
As falhas comuns de cabos de alta tensão incluem quebra de isolamento, desconexão do condutor e falha articular. A quebra de isolamento pode ser causada pelo envelhecimento do isolamento, descarga parcial ou sobretensão externa. A desconexão do condutor é geralmente causada por força externa mecânica ou sobrecarga de longo prazo. A falha da articulação pode ser causada por um mau processo de fabricação articular ou aquecimento grave durante a operação.
Para detectar essas falhas, existem muitos métodos de detecção. A detecção de descarga parcial é um método comumente usado. Ao detectar o sinal gerado por descarga parcial no cabo, pode -se determinar se existem defeitos de isolamento dentro do cabo. O teste de tensão de resistência pode detectar a capacidade de tensão de resistência do cabo e encontrar possíveis problemas de isolamento. Além disso, a tecnologia de imagem térmica infravermelha pode detectar a distribuição de temperatura na superfície do cabo, para descobrir se o cabo tem problemas como superaquecimento local.
7. Aplicação e tendência de desenvolvimento de cabos de alta tensão em sistemas de energia
Nos sistemas de energia, os cabos de alta tensão são amplamente utilizados na transformação da grade de energia urbana, linhas de saída de grandes usinas, transmissão de cabos submarinos e outros campos. Nas redes de energia urbana, devido ao espaço limitado, o uso de cabos subterrâneos pode economizar espaço e melhorar a beleza da cidade. As linhas de saída das grandes usinas exigem o uso de cabos de alta tensão para transmitir eletricidade a subestações distantes. A transmissão de cabos submarinos pode realizar a transmissão de energia cruzada e fornecer fonte de alimentação estável para ilhas e áreas costeiras.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de energia, os cabos de alta tensão também mostraram algumas tendências de desenvolvimento. Uma é a pesquisa, desenvolvimento e aplicação de cabos com níveis de tensão mais altos. Com o aumento da demanda por transmissão de energia de longa distância, o desenvolvimento de cabos de tensão ultra-alta se tornará um foco. O segundo é a inteligência dos cabos. Ao integrar sensores e outros equipamentos no cabo, podem ser alcançados o monitoramento em tempo real do status operacional e o aviso de falha do cabo, melhorando assim a confiabilidade operacional do cabo. O terceiro é o desenvolvimento de cabos ecológicos. À medida que os requisitos das pessoas para a proteção ambiental aumentam, a pesquisa e o desenvolvimento de materiais a cabo recicláveis e de baixa poluição serão uma direção futura de desenvolvimento.
Tempo de postagem: 24 de setembro-2024