การส่งแสงผ่านหลายพันไมล์-สำรวจความลึกลับและนวัตกรรมของสายไฟฟ้าแรงสูง

ในระบบพลังงานที่ทันสมัยสายเคเบิลแรงดันสูงมีบทบาทสำคัญ จากกริดพลังงานใต้ดินในเมืองไปจนถึงสายส่งทางไกลข้ามภูเขาและแม่น้ำสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าสูงช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีประสิทธิภาพมีประสิทธิภาพมีความมั่นคงและปลอดภัยของพลังงานไฟฟ้า บทความนี้จะสำรวจในเชิงลึกเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสายเคเบิลแรงดันสูงรวมถึงโครงสร้างการจำแนกกระบวนการผลิตลักษณะประสิทธิภาพการติดตั้งและการบำรุงรักษา
1. โครงสร้างสายไฟของสายไฟสูง

สายเคเบิลแรงดันสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวนำชั้นฉนวนชั้นป้องกันและชั้นป้องกัน

ตัวนำคือช่องสัญญาณสำหรับปัจจุบันและมักจะทำจากทองแดงหรืออลูมิเนียม ทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าและความเหนียวที่ดีในขณะที่อลูมิเนียมค่อนข้างต่ำในราคาและน้ำหนักเบา ตัวนำเหล่านี้โดยทั่วไปอยู่ในรูปแบบของสายบิดหลายเส้นเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น

เลเยอร์ฉนวนเป็นส่วนสำคัญของสายเคเบิลแรงดันสูงซึ่งมีบทบาทในการป้องกันการรั่วไหลของกระแสและแยกตัวนำออกจากโลกภายนอก วัสดุฉนวนทั่วไป ได้แก่ โพลีเอทิลีนเชื่อมโยงข้าม (XLPE), กระดาษน้ำมัน ฯลฯ XLPE มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลและใช้กันอย่างแพร่หลายในสายเคเบิลแรงดันสูงที่ทันสมัย

ชั้นป้องกันแบ่งออกเป็นการป้องกันภายในและการป้องกันภายนอก โล่ด้านในใช้ในการสร้างเครื่องแบบสนามไฟฟ้าและป้องกันการปลดปล่อยในท้องถิ่นจากการทำลายชั้นฉนวน โล่ด้านนอกสามารถลดการรบกวนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกบนสายเคเบิลและยังป้องกันไม่ให้สายเคเบิลมีผลกระทบต่อแม่เหล็กไฟฟ้าในโลกภายนอก

ชั้นป้องกันส่วนใหญ่ปกป้องสายเคเบิลจากความเสียหายโดยปัจจัยภายนอกเช่นความเสียหายทางกลการกัดกร่อนทางเคมีและการบุกรุกของน้ำ มันมักจะประกอบด้วยชุดเกราะโลหะและปลอกด้านนอก เกราะโลหะสามารถให้ความแข็งแรงเชิงกลและปลอกด้านนอกมีฟังก์ชั่นกันน้ำและการกัดกร่อน

2. การจำแนกประเภทของสายไฟแรงสูง

ตามระดับแรงดันไฟฟ้าสายเคเบิลแรงดันสูงสามารถแบ่งออกเป็นสายไฟฟ้าแรงกลาง (โดยทั่วไป 3-35kV) สายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าสูง (35-110kV) สายเคเบิลแรงดันสูงพิเศษ (110-500kV) สายเคเบิลที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันแตกต่างกันในการออกแบบโครงสร้างข้อกำหนดของฉนวน ฯลฯ

จากมุมมองของวัสดุฉนวนนอกเหนือจากสายเคเบิล XLPE และสายเคเบิลกระดาษที่กล่าวถึงข้างต้นแล้วยังมีสายยางเอทิลีน-โปรตีน สายเคเบิลกระดาษมีประวัติยาวนาน แต่เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูงและเหตุผลอื่น ๆ พวกเขาค่อยๆถูกแทนที่ด้วยสายเคเบิล XLPE สายยางเอทิลีนโพรพิลีนมีความยืดหยุ่นและความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ดีและเหมาะสำหรับโอกาสพิเศษบางอย่าง
3. กระบวนการผลิตสายเคเบิลแรงดันสูง

การผลิตสายเคเบิลแรงดันสูงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อน

การผลิตตัวนำก่อนต้องใช้วัตถุดิบทองแดงหรืออลูมิเนียมที่จะยืดบิดบิดและกระบวนการอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำมิติและคุณสมบัติเชิงกลของตัวนำ ในระหว่างกระบวนการบิดจะต้องจัดเรียงเส้นของเส้นของเส้นอย่างใกล้ชิดเพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าของตัวนำ

การอัดขึ้นรูปของชั้นฉนวนเป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญ สำหรับเลเยอร์ฉนวน XLPE วัสดุ XLPE จะถูกอัดไว้ที่อุณหภูมิสูงและห่อหุ้มอย่างสม่ำเสมอบนตัวนำ ในระหว่างกระบวนการอัดรีดพารามิเตอร์เช่นอุณหภูมิความดันและความเร็วในการอัดรีดจะต้องถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและความหนาสม่ำเสมอของชั้นฉนวน

ชั้นป้องกันมักทำโดยการทอผ้าลวดโลหะหรือการห่อเทปโลหะ กระบวนการผลิตของโล่ด้านในและด้านนอกนั้นแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ทั้งคู่จำเป็นต้องมั่นใจในความสมบูรณ์ของชั้นป้องกันและการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ดี

ในที่สุดการผลิตชั้นป้องกันรวมถึงการวางเกราะโลหะและการอัดขึ้นรูปของปลอกด้านนอก ชุดเกราะโลหะควรพอดีกับสายเคเบิลอย่างแน่นหนาและการอัดขึ้นรูปของปลอกด้านนอกควรให้แน่ใจว่ามีลักษณะที่ราบรื่นโดยไม่มีข้อบกพร่องเช่นฟองและรอยแตก
4. ลักษณะการทำงานของสายไฟแรงสูง

ในแง่ของประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสายเคเบิลแรงดันสูงจำเป็นต้องมีความต้านทานฉนวนสูงการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำและความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานฉนวนสูงสามารถป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำช่วยลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าในระหว่างการส่งผ่านและความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่ดีทำให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง

ในแง่ของคุณสมบัติเชิงกลสายเคเบิลควรมีความต้านทานแรงดึงเพียงพอรัศมีการดัดและความต้านทานต่อแรงกระแทก ในระหว่างการติดตั้งและการทำงานสายเคเบิลอาจถูกยืดออกการดัดและแรงกระแทกภายนอก หากคุณสมบัติเชิงกลไม่เพียงพอมันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้สายเคเบิลเสียหาย

ประสิทธิภาพความร้อนก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน สายเคเบิลจะสร้างความร้อนในระหว่างการทำงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานภายใต้โหลดสูง ดังนั้นสายเคเบิลจะต้องมีความต้านทานความร้อนที่ดีและสามารถทำงานได้ตามปกติภายในช่วงอุณหภูมิที่แน่นอนโดยไม่มีปัญหาเช่นอายุฉนวน สายเคเบิล XLPE มีความต้านทานความร้อนค่อนข้างดีและสามารถทำงานได้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น
5. การติดตั้งและบำรุงรักษาสายไฟฟ้าแรงสูง

ในแง่ของการติดตั้งสิ่งแรกที่ต้องทำคือการวางแผนเส้นทางเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นทางการวางสายเคเบิลนั้นสมเหตุสมผลและปลอดภัย ในระหว่างกระบวนการวางควรใช้ความระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการยืดกล้ามเนื้อการดัดและการอัดขึ้นรูปมากเกินไป สำหรับการวางสายเคเบิลทางไกลอุปกรณ์เช่นสายพานสายเคเบิลมักใช้เพื่อช่วยในการก่อสร้าง

การผลิตข้อต่อสายเคเบิลเป็นลิงค์สำคัญในกระบวนการติดตั้ง คุณภาพของข้อต่อส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานของสายเคเบิล เมื่อทำข้อต่อสายเคเบิลจะต้องถูกถอดทำความสะอาดเชื่อมต่อและหุ้มฉนวน แต่ละขั้นตอนจะต้องดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามข้อกำหนดของกระบวนการเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าและเชิงกลของข้อต่อตรงตามข้อกำหนด

งานบำรุงรักษาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของสายเคเบิลแรงดันสูง การตรวจสอบเป็นประจำสามารถตรวจจับได้ทันทีว่าลักษณะของสายเคเบิลเสียหายหรือฝักเสียหาย ในเวลาเดียวกันอุปกรณ์ทดสอบบางอย่างสามารถใช้เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของฉนวนและการปล่อยสายเคเบิลบางส่วน หากพบปัญหาพวกเขาควรได้รับการซ่อมแซมหรือแทนที่ในเวลา

6. ความล้มเหลวและการตรวจจับสายไฟฟ้าแรงสูง

ความล้มเหลวทั่วไปของสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าสูงรวมถึงการสลายฉนวนการขาดการเชื่อมต่อตัวนำและความล้มเหลวร่วมกัน การสลายของฉนวนอาจเกิดจากการชราของฉนวนการปลดปล่อยบางส่วนหรือแรงดันไฟฟ้าภายนอก การขาดการเชื่อมต่อตัวนำมักเกิดจากแรงภายนอกเชิงกลหรือการโอเวอร์โหลดในระยะยาว ความล้มเหลวร่วมกันอาจเกิดจากกระบวนการผลิตร่วมที่ไม่ดีหรือการให้ความร้อนอย่างรุนแรงในระหว่างการดำเนินการ

เพื่อตรวจจับความผิดพลาดเหล่านี้มีวิธีการตรวจจับมากมาย การตรวจจับการปล่อยบางส่วนเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป โดยการตรวจจับสัญญาณที่เกิดจากการปล่อยบางส่วนในสายเคเบิลสามารถกำหนดได้ว่ามีข้อบกพร่องของฉนวนภายในสายเคเบิลหรือไม่ การทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่ทนได้สามารถตรวจจับความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าของสายเคเบิลและค้นหาปัญหาฉนวนที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้เทคโนโลยีการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดสามารถตรวจจับการกระจายอุณหภูมิบนพื้นผิวของสายเคเบิลเพื่อค้นหาว่าสายเคเบิลมีปัญหาเช่นความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นหรือไม่
7. การประยุกต์และแนวโน้มการพัฒนาของสายเคเบิลแรงดันสูงในระบบพลังงาน

ในระบบพลังงานมีการใช้สายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าสูงอย่างกว้างขวางในการแปลงกริดพลังงานในเมืองสายไฟออกของสถานีพลังงานขนาดใหญ่การส่งสายเคเบิลใต้น้ำและเขตข้อมูลอื่น ๆ ในกริดพลังงานในเมืองเนื่องจากพื้นที่ จำกัด การใช้สายเคเบิลใต้ดินสามารถประหยัดพื้นที่และปรับปรุงความงามของเมือง สายไฟขาออกของสถานีพลังงานขนาดใหญ่จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลแรงดันสูงเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าไปยังสถานีย่อยที่ห่างไกล การส่งสายเคเบิลใต้น้ำสามารถตระหนักถึงการส่งกำลังข้ามทะเลและจัดหาแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงสำหรับเกาะและพื้นที่ชายฝั่งทะเล

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีพลังงานสายเคเบิลแรงดันสูงได้แสดงแนวโน้มการพัฒนาบางอย่าง หนึ่งคือการวิจัยและพัฒนาและการประยุกต์ใช้สายเคเบิลที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการส่งพลังงานทางไกลการพัฒนาสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษจะกลายเป็นจุดสนใจ ประการที่สองคือความฉลาดของสายเคเบิล ด้วยการรวมเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ เข้ากับสายเคเบิลการตรวจสอบสถานะการทำงานของสายเคเบิลแบบเรียลไทม์และการเตือนความผิดพลาดสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการทำงานของสายเคเบิล ประการที่สามคือการพัฒนาสายเคเบิลที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เมื่อความต้องการของผู้คนสำหรับการเพิ่มการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมการวิจัยและการพัฒนาของวัสดุเคเบิลที่มีมลทินต่ำและรีไซเคิลได้จะเป็นทิศทางการพัฒนาในอนาคต