현대 전력 시스템에서는 고전압 케이블이 중요한 역할을합니다. 도시의 지하 전력 그리드에서 산과 강을 가로 지르는 장거리 전송 라인에 이르기까지 고전압 케이블은 전기 에너지의 효율적이고 안정적이며 안전한 전송을 보장합니다. 이 기사는 구조, 분류, 제조 공정, 성능 특성, 설치 및 유지 보수를 포함하여 고전압 케이블과 관련된 다양한 기술을 깊이 탐구합니다.
1. 고전압 케이블의 기본 구조
고전압 케이블은 주로 도체, 절연 층, 차폐 층 및 보호 층으로 구성됩니다.
도체는 전류의 전송 채널이며 일반적으로 구리 또는 알루미늄으로 만들어집니다. 구리는 전도도와 연성이 우수하지만 알루미늄은 비용이 상대적으로 낮고 무게가 낮습니다. 이 도체는 일반적으로 유연성을 높이기 위해 다중 가닥 꼬인 와이어의 형태입니다.
절연 층은 고전압 케이블의 핵심 부분으로, 전류 누출을 방지하고 외부 세계에서 도체를 분리하는 역할을합니다. 일반적인 절연 재료에는 가교 폴리에틸렌 (XLPE), 오일 페이퍼 등이 포함됩니다. XLPE는 우수한 전기 특성, 내열성 및 기계적 강도를 가지며 현대식 고전압 케이블에 널리 사용됩니다.
차폐 층은 내부 차폐 및 외부 차폐로 나뉩니다. 내부 방패는 전기장을 균일하게 만들고 로컬 배출이 절연 층을 손상시키는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 외부 방패는 케이블의 외부 전자기장의 간섭을 줄이고 케이블이 외부 세계에 전자기적 영향을 미치는 것을 방지 할 수 있습니다.
보호 층은 주로 기계적 손상, 화학 부식 및 물 침입과 같은 외부 요인으로 케이블이 손상을 방지합니다. 일반적으로 금속 갑옷과 외피로 구성됩니다. 금속 갑옷은 기계적 강도를 제공 할 수 있으며 외부 외피에는 방수 및 반응 방지 기능이 있습니다.
2. 고전압 케이블의 분류
전압 레벨에 따르면, 고전압 케이블은 중간 전압 케이블 (일반적으로 3-35kV), 고전압 케이블 (35-110kV), 초 고전압 케이블 (110-500kV) 및 초고속 카이블 (500kV 이상)으로 나눌 수 있습니다. 다른 전압 레벨의 케이블은 구조 설계, 단열 요구 사항 등이 다릅니다.
절연 재료의 관점에서, 위에서 언급 한 XLPE 케이블 및 오일 페이퍼 케이블 외에도 에틸렌 프로필렌 고무 케이블도 있습니다. 오일 페이퍼 케이블은 오랜 역사를 가지고 있지만 유지 보수 비용이 높고 다른 이유로 인해 점차 XLPE 케이블로 대체되었습니다. 에틸렌 프로필렌 고무 케이블은 유연성과 날씨 저항성이 우수하며 특별한 경우에는 적합합니다.
3. 고전압 케이블의 제조 공정
고전압 케이블의 제조는 복잡하고 섬세한 공정입니다.
도체의 제조는 먼저 구리 또는 알루미늄 원료를 늘리거나 비틀어지고 기타 공정을 요구하여 도체의 치수 정확도와 기계적 특성을 보장해야합니다. 비틀림 과정에서, 가닥의 가닥은 도체의 전도성을 향상시키기 위해 밀접하게 배열되어야한다.
절연층의 압출은 주요 단계 중 하나입니다. XLPE 절연 층의 경우, XLPE 재료는 고온에서 압출되어 도체에 골고루 감겨집니다. 압출 공정 동안, 절연 층의 품질 및 두께 균일 성을 보장하기 위해 온도, 압력 및 압출 속도와 같은 파라미터를 엄격하게 제어해야합니다.
차폐 층은 일반적으로 금속 와이어 직조 또는 금속 테이프 포장으로 만들어집니다. 내부 및 외부 방패의 제조 공정은 약간 다르지만 차폐 층의 무결성과 우수한 전기 연결을 보장해야합니다.
마지막으로, 보호 층의 생산에는 금속 갑옷의 배치 및 외피의 압출이 포함됩니다. 금속 갑옷은 케이블에 단단히 맞아야하며 외피의 압출은 기포 및 균열과 같은 결함없이 부드러운 외관을 보장해야합니다.
4. 고전압 케이블의 성능 특성
전기 성능 측면에서, 고전압 케이블은 높은 절연 저항, 낮은 유전 손실 및 우수한 전압 저항을 가져야합니다. 높은 절연 저항은 전류 누출을 효과적으로 방지 할 수 있고, 유전체 손실이 낮 으면 전송 중 전기 에너지 손실이 줄어들고, 전압 저항이 우수한 전압 저항은 고전압 환경에서 케이블이 안전하게 작동 할 수 있도록합니다.
기계적 특성 측면에서 케이블은 충분한 인장 강도, 굽힘 반경 및 충격 저항을 가져야합니다. 설치 및 작동 중에 케이블은 스트레칭, 굽힘 및 외부 힘 영향을받을 수 있습니다. 기계적 특성이 충분하지 않으면 케이블 손상이 쉽습니다.
열 성능도 중요한 측면입니다. 케이블은 작동 중에, 특히 높은 하중에서 작동 할 때 열이 발생합니다. 따라서 케이블은 내열성이 우수하고 절연 노화와 같은 문제없이 특정 온도 범위 내에서 정상적으로 작동 할 수 있어야합니다. XLPE 케이블은 비교적 우수한 내열성을 가지며 더 높은 온도에서 오랫동안 작동 할 수 있습니다.
5. 고전압 케이블의 설치 및 유지 보수
설치 측면에서, 가장 먼저해야 할 일은 케이블 레이어링 경로가 합리적이고 안전한 지 확인하는 경로를 계획하는 것입니다. 배치 과정에서 케이블의 과도한 스트레칭, 굽힘 및 압출을 피하기 위해주의를 기울여야합니다. 장거리 케이블 레이어링의 경우 케이블 컨베이어와 같은 장비는 일반적으로 건설을 지원하는 데 사용됩니다.
케이블 조인트의 생산은 설치 프로세스의 핵심 링크입니다. 조인트의 품질은 케이블의 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 조인트를 만들 때 케이블을 제거, 청소, 연결 및 절연해야합니다. 각 단계는 조인트의 전기 및 기계적 특성이 요구 사항을 충족하도록 보장하기 위해 공정 요구 사항에 따라 엄격하게 수행해야합니다.
유지 보수 작업은 고전압 케이블의 장기 안정적인 작동에 필수적입니다. 정기적 인 검사는 케이블 모양이 손상되었는지 또는 외피가 손상되었는지 즉시 감지 할 수 있습니다. 동시에 일부 테스트 장비를 사용하여 절연 성능과 케이블의 부분 방전을 테스트 할 수도 있습니다. 문제가 발견되면 제 시간에 수리 또는 교체해야합니다.
6. 고전압 케이블의 고장 및 감지
고전압 케이블의 일반적인 고장에는 단열 고장, 도체 단절 및 관절 실패가 포함됩니다. 절연 붕괴는 단열 노화, 부분 방전 또는 외부 과전압으로 인해 발생할 수 있습니다. 도체 단절은 일반적으로 기계적 외부 힘 또는 장기 과부하로 인해 발생합니다. 관절 부전은 공동 제조 공정이 열악하거나 작동 중 심한 가열로 인해 발생할 수 있습니다.
이러한 결함을 감지하기 위해 많은 탐지 방법이 있습니다. 부분 방전 감지는 일반적으로 사용되는 방법입니다. 케이블에서 부분 방전에 의해 생성 된 신호를 감지함으로써 케이블 내에 절연 결함이 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 견딜 수있는 전압 테스트는 케이블의 견딜 수있는 전압 용량을 감지하고 잠재적 인 단열 문제를 찾을 수 있습니다. 또한 적외선 열 이미징 기술은 케이블 표면의 온도 분포를 감지하여 케이블에 로컬 과열과 같은 문제가 있는지 알아낼 수 있습니다.
7. 전력 시스템에서 고전압 케이블의 응용 및 개발 추세
전력 시스템에서 고전압 케이블은 도시 전력 그리드 변환, 대형 발전소의 나가는 라인, 잠수함 케이블 변속기 및 기타 필드에 널리 사용됩니다. 도시 전력망에서는 공간이 제한되어 있기 때문에 지하 케이블을 사용하면 공간을 절약하고 도시의 아름다움을 향상시킬 수 있습니다. 대형 발전소의 나가는 라인은 고전압 케이블을 사용하여 전기를 먼 변전소로 전달해야합니다. 잠수함 케이블 전송은 시아파 전력 전송을 실현하고 섬과 해안 지역에 안정적인 전원 공급 장치를 제공 할 수 있습니다.
전력 기술의 지속적인 개발로 고전압 케이블도 일부 개발 추세를 보여주었습니다. 하나는 전압 수준이 높은 케이블의 연구 개발 및 응용 프로그램입니다. 장거리 전력 전송에 대한 수요가 증가함에 따라 초고 전압 케이블의 개발이 초점이 될 것입니다. 두 번째는 케이블의 지능입니다. 센서 및 기타 장비를 케이블에 통합함으로써 케이블의 작동 상태 및 결함 경고를 실시간으로 모니터링하여 케이블의 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 세 번째는 환경 친화적 인 케이블의 개발입니다. 환경 보호에 대한 사람들의 요구 사항이 증가함에 따라, 저온, 재활용 가능한 케이블 재료의 연구 및 개발은 미래의 개발 방향이 될 것입니다.
후 시간 : 24-2024 년 9 월