Nos sistemas de energia modernos, os cabos de alta tensão desempenham um papel vital. Desde redes elétricas subterrâneas nas cidades até linhas de transmissão de longa distância através de montanhas e rios, os cabos de alta tensão garantem uma transmissão eficiente, estável e segura de energia elétrica. Este artigo explorará em profundidade as diversas tecnologias relacionadas aos 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 blindagem e camadas de proteção.
O condutor é o canal de transmissão da corrente e geralmente é feito de cobre ou alumínio. O cobre tem boa condutividade e ductilidade, enquanto o alumínio tem custo relativamente baixo e peso leve. Esses condutores geralmente têm a forma de fios trançados multifilamentos para aumentar a flexibilidade.
A camada de isolamento é uma parte fundamental do cabo de alta tensão, que desempenha um papel na prevenção de fuga de corrente e no isolamento do condutor do mundo exterior. Os materiais isolantes comuns incluem polietileno reticulado (XLPE), papel oleado, etc. O XLPE possui excelentes propriedades elétricas, resistência ao calor e resistência mecânica, e é amplamente utilizado em cabos modernos de alta tensão.
A camada de blindagem é dividida em blindagem interna e blindagem externa. A blindagem interna é utilizada para uniformizar o campo elétrico e evitar que descargas locais danifiquem a camada de isolamento; a blindagem externa pode reduzir a interferência do campo eletromagnético externo no cabo e também evitar que o cabo tenha um impacto eletromagnético no mundo exterior.
A camada protetora protege principalmente o cabo contra danos causados por fatores externos, como danos mecânicos, corrosão química e entrada de água. Geralmente é composto de armadura metálica e bainha externa. A armadura metálica pode fornecer resistência mecânica e a bainha externa tem funções à prova d'água e anticorrosiva.
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 ultra-alta tensão (110-500kV) e cabos de ultra-alta tensão. -cabos de tensão (acima de 500kV). Cabos de diferentes níveis de tensão diferem em design estrutural, requisitos de isolamento, etc.
Do ponto de vista dos materiais isolantes, além dos cabos XLPE e cabos óleo-papel mencionados acima, existem também cabos de borracha de etileno-propileno. Os cabos de papel oleado têm uma longa história, mas devido aos seus altos custos de manutenção e outros motivos, foram gradualmente substituídos por cabos XLPE. O cabo de borracha de etileno propileno tem boa flexibilidade e resistência às intempéries e é adequado para algumas ocasiões especiais.
3. Processo de fabricação de cabos de alta tensão
A fabricação de cabos de alta tensão é um processo complexo e delicado.
A fabricação de condutores requer primeiro 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 estar bem dispostos 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 enrolado uniformemente no condutor. Durante o processo de extrusão, parâmetros como temperatura, pressão e velocidade de extrusão devem ser rigorosamente controlados para garantir a qualidade e uniformidade da espessura da camada de isolamento.
A camada de blindagem é geralmente feita por tecelagem de fio metálico ou envolvimento de fita metálica. Os processos de fabricação das blindagens interna e externa são ligeiramente 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 metálica e a extrusão da bainha externa. A armadura metálica deve caber firmemente no cabo, e a extrusão da bainha externa deve garantir uma aparência lisa, 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 de isolamento, baixa perda dielétrica e boa resistência à tensão. A alta resistência de isolamento pode prevenir eficazmente 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, raio de curvatura e resistência ao impacto suficientes. Durante a instalação e operação, o cabo pode estar sujeito a estiramento, flexão e impacto de 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 quando estiver sob carga elevada. Portanto, o cabo precisa ter boa resistência ao calor e ser capaz de funcionar normalmente dentro de uma determinada faixa de temperatura sem problemas como envelhecimento do isolamento. O cabo XLPE tem resistência ao calor relativamente boa e pode operar por muito tempo em 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 colocação do cabo seja razoável e seguro. Durante o processo de assentamento, deve-se ter cuidado para evitar estiramento, flexão e extrusão excessivos do cabo. Para assentamento de cabos de longa distância, equipamentos como transportadores de cabos são geralmente usados para auxiliar na construção.
A produção de juntas de cabos é um elo fundamental no processo de instalação. A qualidade da junta afeta diretamente a confiabilidade operacional do cabo. Ao fazer juntas, o cabo precisa ser desencapado, 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.
Os trabalhos de manutenção são essenciais para o funcionamento estável a longo prazo dos cabos de alta tensão. Inspeções regulares podem detectar imediatamente se a aparência do cabo está danificada ou se o revestimento está danificado. Ao mesmo tempo, alguns equipamentos de teste também podem ser usados para testar o desempenho do isolamento e a descarga parcial do cabo. Se forem encontrados problemas, eles deverão ser reparados ou substituídos a tempo.
6. Falha e detecção de cabos de alta tensão
Falhas comuns de cabos de alta tensão incluem quebra de isolamento, desconexão de condutores e falha de junta. A ruptura do isolamento pode ser causada por envelhecimento do isolamento, descarga parcial ou sobretensão externa. A desconexão do condutor geralmente é causada por força mecânica externa ou sobrecarga de longo prazo. A falha da junta pode ser causada por um processo de fabricação de junta inadequado ou por forte aquecimento durante a operação.
Para detectar essas falhas, existem vários métodos de detecção. A detecção de descarga parcial é um método comumente usado. Ao detectar o sinal gerado pela descarga parcial no cabo, pode-se determinar se existem defeitos de isolamento no interior do cabo. O teste de tensão suportável pode detectar a capacidade de tensão suportável 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, de modo a descobrir se o cabo apresenta problemas como superaquecimento local.
7. Tendência de aplicação e 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 rede elétrica urbana, linhas de saída de grandes centrais elétricas, transmissão de cabos submarinos e outros campos. Nas redes elétricas urbanas, devido ao espaço limitado, o uso de cabos subterrâneos pode economizar espaço e melhorar a beleza da cidade. As linhas de saída de grandes centrais eléctricas requerem a utilização de cabos de alta tensão para transmitir electricidade a subestações distantes. A transmissão por cabo submarino pode realizar a transmissão de energia através do mar e fornecer fornecimento de energia estável para ilhas e áreas costeiras.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de energia, os cabos de alta tensão também apresentaram algumas tendências de desenvolvimento. Uma delas é a pesquisa, desenvolvimento e aplicação de cabos com níveis de tensão mais elevados. Com o aumento da procura de transmissão de energia de longa distância, o desenvolvimento de cabos de ultra-alta tensão tornar-se-á um foco. A segunda é a inteligência dos cabos. Ao integrar sensores e outros equipamentos no cabo, é possível obter monitoramento em tempo real do status operacional do cabo e aviso de falhas, melhorando assim a confiabilidade operacional do cabo. A terceira é o desenvolvimento de cabos ecológicos. À medida que aumentam as exigências das pessoas em termos de protecção ambiental, a investigação e o desenvolvimento de materiais de cabos recicláveis e de baixa poluição serão uma direcção de desenvolvimento futuro.
Horário da postagem: 24 de setembro de 2024