현대 전력 시스템에서 고전압 케이블은 중요한 역할을 합니다. 도시의 지하 전력망부터 산과 강을 가로지르는 장거리 송전선까지, 고전압 케이블은 전기 에너지의 효율적이고 안정적이며 안전한 전송을 보장합니다. 이 기사에서는 구조, 분류, 제조 공정, 성능 특성, 설치 및 유지 관리를 포함하여 고전압 케이블과 관련된 다양한 기술을 심층적으로 살펴봅니다.
1.고압케이블의 기본구조
고전압 케이블은 주로 도체, 절연층, 차폐층 및 보호층으로 구성됩니다.
도체는 전류의 전달 채널이며 일반적으로 구리 또는 알루미늄으로 만들어집니다. 구리는 전도성과 연성이 좋은 반면, 알루미늄은 상대적으로 가격이 저렴하고 무게도 가볍습니다. 이러한 도체는 일반적으로 유연성을 높이기 위해 여러 가닥으로 꼬인 전선 형태입니다.
절연층은 초고압 케이블의 핵심 부품으로 누전을 방지하고 도체를 외부와 격리시키는 역할을 한다. 일반적인 절연 재료로는 가교 폴리에틸렌(XLPE), 오일페이퍼 등이 있습니다. XLPE는 전기적 특성, 내열성 및 기계적 강도가 뛰어나 현대 초고압 케이블에 널리 사용됩니다.
차폐층은 내부 차폐와 외부 차폐로 구분됩니다. 내부 실드는 전기장을 균일하게 하고 국부적인 방전으로 인해 절연층이 손상되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 외부 실드는 케이블에 대한 외부 전자기장의 간섭을 줄이고 케이블이 외부 세계에 전자기 영향을 미치는 것을 방지할 수 있습니다.
보호층은 주로 기계적 손상, 화학적 부식, 물 침입 등 외부 요인에 의한 손상으로부터 케이블을 보호합니다. 일반적으로 금속 갑옷과 외피로 구성됩니다. 금속 갑옷은 기계적 강도를 제공할 수 있으며 외부 피복에는 방수 및 부식 방지 기능이 있습니다.
2. 고압케이블의 분류
고전압 케이블은 전압 수준에 따라 중압 케이블(일반적으로 3~35kV), 고전압 케이블(35~110kV), 초고압 케이블(110~500kV), 초고압 케이블로 나눌 수 있습니다. -전압 케이블(500kV 이상). 다양한 전압 레벨의 케이블은 구조 설계, 절연 요구 사항 등이 다릅니다.
절연재의 관점에서 보면 위에서 언급한 XLPE 케이블, 유성 케이블 외에 에틸렌-프로필렌 고무 케이블도 있습니다. 기름 종이 케이블은 오랜 역사를 가지고 있지만 높은 유지 관리 비용 및 기타 이유로 인해 점차 XLPE 케이블로 대체되었습니다. 에틸렌 프로필렌 고무 케이블은 유연성과 내후성이 우수하며 일부 특별한 경우에 적합합니다.
3. 고압케이블의 제조공정
고전압 케이블의 제조는 복잡하고 섬세한 공정입니다.
도체를 제조하려면 먼저 도체의 치수 정확성과 기계적 특성을 보장하기 위해 구리 또는 알루미늄 원료를 늘리거나 비틀거나 기타 공정을 거쳐야 합니다. 꼬임 과정에서 도체의 전도성을 향상시키기 위해 가닥의 가닥이 밀접하게 배열되어야 합니다.
단열층의 압출은 핵심 단계 중 하나입니다. XLPE 절연층의 경우 XLPE 소재를 고온에서 압출하여 도체에 고르게 감쌉니다. 압출 공정 중에 절연층의 품질과 두께 균일성을 보장하려면 온도, 압력, 압출 속도와 같은 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다.
차폐층은 일반적으로 금속 와이어 직조 또는 금속 테이프 포장으로 만들어집니다. 내부 및 외부 실드의 제조 공정은 약간 다르지만 둘 다 차폐층의 무결성과 양호한 전기 연결을 보장해야 합니다.
마지막으로, 보호층의 생산에는 금속 갑옷의 배치와 외피의 압출이 포함됩니다. 금속 갑옷은 케이블에 단단히 고정되어야 하며 외부 피복의 압출은 기포 및 균열과 같은 결함 없이 매끄러운 외관을 보장해야 합니다.
4. 고전압 케이블의 성능 특성
전기적 성능 측면에서 고전압 케이블은 절연 저항이 높고 유전 손실이 낮으며 내전압성이 좋아야 합니다. 높은 절연 저항은 전류 누출을 효과적으로 방지할 수 있고, 낮은 유전 손실은 전송 중 전기 에너지 손실을 줄이며, 우수한 내전압은 케이블이 고전압 환경에서 안전하게 작동할 수 있도록 보장합니다.
기계적 특성면에서 케이블은 충분한 인장강도, 굽힘반경, 충격저항성을 갖추어야 합니다. 설치 및 작동 중에 케이블이 늘어나거나 구부러지거나 외부 힘의 충격을 받을 수 있습니다. 기계적 성질이 불충분하면 케이블 손상이 발생하기 쉽습니다.
열 성능도 중요한 측면입니다. 케이블은 작동 중, 특히 고부하에서 작동할 때 열을 발생시킵니다. 따라서 케이블은 내열성이 좋아야 하며, 절연노화 등의 문제 없이 일정 온도 범위 내에서 정상적으로 작동할 수 있어야 합니다. XLPE 케이블은 내열성이 상대적으로 우수하고 더 높은 온도에서 오랫동안 작동할 수 있습니다.
5. 고압케이블의 설치 및 유지관리
설치에 있어서 가장 먼저 해야 할 일은 케이블 부설 경로가 합리적이고 안전한지 확인하기 위한 경로 계획을 세우는 것입니다. 부설 과정에서 케이블이 과도하게 늘어나거나 구부러지거나 돌출되지 않도록 주의해야 합니다. 장거리 케이블 부설의 경우 일반적으로 케이블 컨베이어와 같은 장비를 사용하여 시공을 보조합니다.
케이블 조인트 생산은 설치 과정의 핵심 링크입니다. 조인트의 품질은 케이블의 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 조인트를 만들 때 케이블을 벗겨내고 청소하고 연결하고 절연해야 합니다. 조인트의 전기적 및 기계적 특성이 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 각 단계를 공정 요구 사항에 따라 엄격하게 수행해야 합니다.
고압케이블의 장기간 안정적인 운용을 위해서는 유지보수 작업이 필수적입니다. 정기적인 검사를 통해 케이블 외관이 손상되었는지 또는 피복이 손상되었는지 신속하게 감지할 수 있습니다. 동시에 일부 테스트 장비를 사용하여 케이블의 절연 성능 및 부분 방전을 테스트할 수도 있습니다. 문제가 발견되면 적시에 수리하거나 교체해야 합니다.
6. 고전압 케이블의 고장 및 감지
고전압 케이블의 일반적인 고장에는 절연 파괴, 도체 단선, 접합 고장 등이 있습니다. 절연파괴는 절연노화, 부분방전, 외부과전압 등으로 인해 발생할 수 있습니다. 도체 분리는 일반적으로 기계적 외력이나 장기간의 과부하로 인해 발생합니다. 조인트 불량은 조인트 제조 공정 불량이나 작동 중 심한 발열로 인해 발생할 수 있습니다.
이러한 결함을 감지하기 위해 많은 감지 방법이 있습니다. 부분 방전 검출은 일반적으로 사용되는 방법입니다. 케이블 내부의 부분방전에 의해 발생하는 신호를 검출함으로써 케이블 내부의 절연불량 여부를 판단할 수 있습니다. 내전압 테스트를 통해 케이블의 내전압 용량을 감지하고 잠재적인 절연 문제를 찾아낼 수 있습니다. 또한 적외선 열화상 기술은 케이블 표면의 온도 분포를 감지하여 케이블에 국지적 과열과 같은 문제가 있는지 확인할 수 있습니다.
7.전력계통의 고압케이블 적용 및 개발 동향
전력 시스템에서 고전압 케이블은 도시 전력망 변환, 대규모 발전소의 송전선, 해저 케이블 전송 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 도시 전력망에서는 제한된 공간으로 인해 지하 케이블을 사용하면 공간을 절약하고 도시의 아름다움을 향상시킬 수 있습니다. 대규모 발전소의 나가는 선로에서는 먼 변전소까지 전기를 전송하기 위해 고전압 케이블을 사용해야 합니다. 해저케이블 송전은 해상 전력송전을 실현하고 도서지역과 연안지역에 안정적인 전력공급을 제공할 수 있다.
전력 기술의 지속적인 발전에 따라 고전압 케이블도 일부 개발 추세를 보여주었습니다. 하나는 더 높은 전압 레벨의 케이블을 연구, 개발하고 적용하는 것입니다. 장거리 송전 수요가 증가함에 따라 초고압 케이블 개발이 주목을 받게 될 것이다. 두 번째는 케이블의 지능이다. 센서 및 기타 장비를 케이블에 통합함으로써 케이블의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하고 오류 경고를 수행할 수 있어 케이블의 작동 신뢰성이 향상됩니다. 세 번째는 친환경 케이블 개발이다. 환경 보호에 대한 사람들의 요구가 증가함에 따라 오염이 적고 재활용 가능한 케이블 소재의 연구 개발이 미래 개발 방향이 될 것입니다.
게시 시간: 2024년 9월 24일