Trong các hệ thống năng lượng hiện đại, cáp điện áp cao đóng một vai trò quan trọng. Từ các lưới điện ngầm ở các thành phố đến các đường truyền đường dài trên các núi và sông, cáp điện áp cao đảm bảo truyền năng lượng điện hiệu quả, ổn định và an toàn. Bài viết này sẽ khám phá chuyên sâu các công nghệ khác nhau liên quan đến cáp điện áp cao, bao gồm cấu trúc, phân loại, quy trình sản xuất, đặc điểm hiệu suất, lắp đặt và bảo trì.
1. Cấu trúc của cáp điện áp cao
Cáp điện áp cao chủ yếu bao gồm các dây dẫn, lớp cách nhiệt, các lớp che chắn và các lớp bảo vệ.
Dây dẫn là kênh truyền cho dòng điện và thường được làm bằng đồng hoặc nhôm. Đồng có độ dẫn tốt và độ dẻo, trong khi nhôm có chi phí tương đối thấp và trọng lượng nhẹ. Các dây dẫn này thường ở dạng dây xoắn đa sợi để tăng tính linh hoạt.
Lớp cách nhiệt là một phần quan trọng của cáp điện áp cao, đóng vai trò ngăn ngừa rò rỉ hiện tại và cách ly dây dẫn khỏi thế giới bên ngoài. Các vật liệu cách điện phổ biến bao gồm polyetylen liên kết chéo (XLPE), giấy dầu, v.v ... XLPE có tính chất điện tuyệt vời, điện trở nhiệt và cường độ cơ học, và được sử dụng rộng rãi trong cáp điện áp cao hiện đại.
Lớp che chắn được chia thành che chắn bên trong và che chắn bên ngoài. Tấm chắn bên trong được sử dụng để làm cho đồng đều điện trường và ngăn chặn xả cục bộ làm hỏng lớp cách điện; Tấm chắn ngoài có thể làm giảm sự can thiệp của trường điện từ bên ngoài trên cáp, và cũng ngăn cáp có tác động điện từ ở thế giới bên ngoài.
Lớp bảo vệ chủ yếu bảo vệ cáp khỏi thiệt hại bởi các yếu tố bên ngoài như thiệt hại cơ học, ăn mòn hóa học và xâm nhập nước. Nó thường bao gồm áo giáp kim loại và vỏ ngoài. Bộ giáp kim loại có thể cung cấp sức mạnh cơ học, và vỏ ngoài có chức năng chống thấm và chống ăn mòn.
2. Phân loại cáp điện áp cao
Theo mức điện áp, cáp điện áp cao có thể được chia thành cáp điện áp trung bình (thường là 3-35kV), cáp điện áp cao (35-110kV), cáp cực cao (110-500kV). Cáp có mức điện áp khác nhau khác nhau trong thiết kế kết cấu, yêu cầu cách nhiệt, v.v.
Từ góc độ của vật liệu cách điện, ngoài các cáp XLPE và cáp giấy dầu được đề cập ở trên, còn có các loại cáp cao su ethylene-propylene. Cáp giấy dầu có một lịch sử lâu dài, nhưng do chi phí bảo trì cao và các lý do khác, chúng đã dần được thay thế bằng cáp XLPE. Cáp cao su ethylene propylene có tính linh hoạt và khả năng chống thời tiết tốt, và phù hợp cho một số dịp đặc biệt.
3. Quy trình sản xuất cáp điện áp cao
Việc sản xuất cáp điện áp cao là một quá trình phức tạp và tinh tế.
Việc sản xuất các dây dẫn trước tiên đòi hỏi các nguyên liệu thô bằng đồng hoặc nhôm được kéo dài, xoắn và các quy trình khác để đảm bảo độ chính xác và tính chất cơ học của dây dẫn. Trong quá trình xoắn, các sợi của các sợi phải được sắp xếp chặt chẽ để cải thiện độ dẫn của dây dẫn.
Sự đùn của lớp cách nhiệt là một trong những bước chính. Đối với lớp cách nhiệt XLPE, vật liệu XLPE được đùn ở nhiệt độ cao và được bọc đều trên dây dẫn. Trong quá trình đùn, các thông số như nhiệt độ, áp suất và tốc độ đùn phải được kiểm soát nghiêm ngặt để đảm bảo tính đồng nhất chất lượng và độ dày của lớp cách điện.
Lớp che chắn thường được làm bằng cách dệt dây kim loại hoặc gói băng kim loại. Các quy trình sản xuất của các tấm chắn bên trong và bên ngoài hơi khác nhau, nhưng cả hai đều cần đảm bảo tính toàn vẹn của lớp che chắn và kết nối điện tốt.
Cuối cùng, việc sản xuất lớp bảo vệ bao gồm việc đặt áo giáp kim loại và đùn của vỏ ngoài. Bộ giáp kim loại phải vừa vặn trên cáp, và việc ép vỏ ngoài phải đảm bảo sự xuất hiện mịn mà không có khuyết tật như bong bóng và vết nứt.
4. Đặc điểm hiệu suất của cáp điện áp cao
Về hiệu suất điện, cáp điện áp cao cần phải có điện trở cách nhiệt cao, mất điện môi thấp và điện áp tốt. Điện trở cách nhiệt cao có thể ngăn ngừa rò rỉ hiện tại một cách hiệu quả, tổn thất điện môi thấp làm giảm việc mất năng lượng điện trong quá trình truyền và điện áp tốt đảm bảo rằng cáp có thể hoạt động an toàn trong môi trường điện áp cao.
Về mặt tính chất cơ học, cáp phải có đủ độ bền kéo, bán kính uốn và điện trở va chạm. Trong quá trình cài đặt và hoạt động, cáp có thể bị ảnh hưởng kéo dài, uốn và lực bên ngoài. Nếu các tính chất cơ học là không đủ, dễ dàng gây ra thiệt hại cáp.
Hiệu suất nhiệt cũng là một khía cạnh quan trọng. Cáp sẽ tạo ra nhiệt trong quá trình hoạt động, đặc biệt là khi chạy dưới tải cao. Do đó, cáp cần phải có khả năng chịu nhiệt tốt và có thể làm việc bình thường trong một phạm vi nhiệt độ nhất định mà không gặp vấn đề gì như lão hóa cách nhiệt. Cáp XLPE có điện trở nhiệt tương đối tốt và có thể hoạt động trong một thời gian dài ở nhiệt độ cao hơn.
5. Cài đặt và bảo trì cáp điện áp cao
Về mặt cài đặt, điều đầu tiên cần làm là lên kế hoạch cho đường dẫn để đảm bảo rằng đường dẫn cáp là hợp lý và an toàn. Trong quá trình đặt, nên cẩn thận để tránh kéo dài quá mức, uốn cong và đùn cáp. Đối với việc đặt cáp đường dài, các thiết bị như băng tải cáp thường được sử dụng để hỗ trợ xây dựng.
Việc sản xuất các khớp cáp là một liên kết chính trong quá trình cài đặt. Chất lượng của khớp ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy hoạt động của cáp. Khi làm khớp, cáp cần được tước, làm sạch, kết nối và cách điện. Mỗi bước cần được thực hiện nghiêm ngặt theo các yêu cầu của quy trình để đảm bảo rằng các tính chất điện và cơ học của khớp đáp ứng các yêu cầu.
Công việc bảo trì là điều cần thiết cho hoạt động ổn định dài hạn của cáp điện áp cao. Kiểm tra thường xuyên có thể phát hiện kịp thời xem sự xuất hiện của cáp có bị hỏng hay vỏ bị hư hại. Đồng thời, một số thiết bị thử nghiệm cũng có thể được sử dụng để kiểm tra hiệu suất cách điện và xả một phần của cáp. Nếu vấn đề được tìm thấy, chúng nên được sửa chữa hoặc thay thế kịp thời.
6. Thất bại và phát hiện cáp điện áp cao
Thất bại phổ biến của cáp điện áp cao bao gồm phân hủy cách điện, ngắt kết nối dây dẫn và lỗi chung. Phân tích cách nhiệt có thể được gây ra bởi sự lão hóa cách nhiệt, xả một phần hoặc quá điện áp bên ngoài. Ngắt kết nối dây dẫn thường được gây ra bởi lực bên ngoài cơ học hoặc quá tải dài hạn. Thất bại chung có thể được gây ra bởi quá trình sản xuất khớp kém hoặc sưởi ấm nghiêm trọng trong quá trình hoạt động.
Để phát hiện các lỗi này, có nhiều phương pháp phát hiện. Phát hiện phóng điện một phần là một phương pháp thường được sử dụng. Bằng cách phát hiện tín hiệu được tạo ra bằng cách phóng điện một phần trong cáp, có thể xác định xem có khuyết tật cách nhiệt bên trong cáp hay không. Thử nghiệm điện áp chịu được có thể phát hiện công suất điện áp chịu được của cáp và tìm các vấn đề cách nhiệt tiềm năng. Ngoài ra, công nghệ hình ảnh nhiệt hồng ngoại có thể phát hiện sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt cáp, để tìm hiểu xem cáp có vấn đề gì như quá nóng cục bộ hay không.
7. Xu hướng ứng dụng và phát triển của cáp điện áp cao trong hệ thống điện
Trong các hệ thống điện, cáp điện áp cao được sử dụng rộng rãi trong chuyển đổi lưới điện đô thị, các đường dây điện lớn, truyền cáp tàu ngầm và các trường khác. Trong lưới điện đô thị, do không gian hạn chế, việc sử dụng cáp ngầm có thể tiết kiệm không gian và cải thiện vẻ đẹp của thành phố. Các đường dây của các trạm năng lượng lớn yêu cầu sử dụng cáp điện áp cao để truyền điện đến các trạm biến áp xa. Truyền cáp ngầm có thể nhận ra truyền tải điện chéo và cung cấp nguồn điện ổn định cho các đảo và khu vực ven biển.
Với sự phát triển liên tục của công nghệ năng lượng, cáp điện áp cao cũng đã cho thấy một số xu hướng phát triển. Một là nghiên cứu và phát triển và ứng dụng cáp có mức điện áp cao hơn. Với sự gia tăng nhu cầu truyền tải điện đường dài, sự phát triển của cáp điện áp cực cao sẽ trở thành một trọng tâm. Thứ hai là trí thông minh của cáp. Bằng cách tích hợp các cảm biến và các thiết bị khác vào cáp, có thể đạt được giám sát thời gian thực về tình trạng hoạt động của cáp và cảnh báo lỗi, do đó cải thiện độ tin cậy hoạt động của cáp. Thứ ba là sự phát triển của cáp thân thiện với môi trường. Khi các yêu cầu của mọi người về bảo vệ môi trường tăng lên, việc nghiên cứu và phát triển ô nhiễm thấp, các vật liệu cáp có thể tái chế sẽ là một hướng phát triển trong tương lai.
Thời gian đăng: Tháng 9-24-2024