Modern güç sistemlerinde, yüksek gerilim kabloları hayati bir rol oynar. Şehirlerdeki yeraltı elektrik şebekelerinden dağlar ve nehirler boyunca uzanan uzun mesafeli iletim hatlarına kadar, yüksek gerilim kabloları elektrik enerjisinin verimli, istikrarlı ve güvenli bir şekilde iletilmesini sağlar. Bu makale, yapıları, sınıflandırmaları, üretim süreçleri, performans özellikleri, kurulumları ve bakımları dahil olmak üzere yüksek gerilim kablolarıyla ilgili çeşitli teknolojileri derinlemesine inceleyecektir.
1. Yüksek gerilim kablolarının temel yapısı
Yüksek gerilim kabloları temel olarak iletkenler, yalıtım katmanları, ekranlama katmanları ve koruyucu katmanlardan oluşur.
İletken, akım için iletim kanalıdır ve genellikle bakır veya alüminyumdan yapılır. Bakır iyi iletkenliğe ve sünekliğe sahipken, alüminyum nispeten düşük maliyetli ve hafiftir. Bu iletkenler genellikle esnekliği artırmak için çok telli bükülmüş teller biçimindedir.
Yalıtım katmanı, akım kaçağını önlemede ve iletkeni dış dünyadan izole etmede rol oynayan yüksek gerilim kablosunun önemli bir parçasıdır. Yaygın yalıtım malzemeleri arasında çapraz bağlı polietilen (XLPE), yağlı kağıt vb. bulunur. XLPE mükemmel elektriksel özelliklere, ısı direncine ve mekanik mukavemete sahiptir ve modern yüksek gerilim kablolarında yaygın olarak kullanılır.
Kalkanlama tabakası iç kalkanlama ve dış kalkanlama olarak ikiye ayrılır. İç kalkan, elektrik alanını düzgün hale getirmek ve yerel deşarjın yalıtım tabakasına zarar vermesini önlemek için kullanılır; dış kalkan, kablo üzerindeki dış elektromanyetik alanın girişimini azaltabilir ve ayrıca kablonun dış dünya üzerinde elektromanyetik bir etki yaratmasını önleyebilir.
Koruyucu katman, kabloyu mekanik hasar, kimyasal korozyon ve su girişi gibi dış etkenlerden kaynaklanan hasarlardan korur. Genellikle metal zırh ve dış kılıftan oluşur. Metal zırh mekanik dayanıklılık sağlayabilir ve dış kılıf su geçirmez ve korozyon önleyici işlevlere sahiptir.
2. Yüksek gerilim kablolarının sınıflandırılması
Gerilim seviyesine göre yüksek gerilim kabloları orta gerilim kabloları (genellikle 3-35kV), yüksek gerilim kabloları (35-110kV), ultra yüksek gerilim kabloları (110-500kV) ve ultra yüksek gerilim kabloları (500kV üzeri) olarak ayrılabilir. Farklı gerilim seviyelerindeki kablolar yapısal tasarım, yalıtım gereksinimleri vb. açısından farklılık gösterir.
Yalıtım malzemeleri açısından, yukarıda belirtilen XLPE kablolar ve yağlı kağıt kablolara ek olarak, etilen-propilen kauçuk kablolar da vardır. Yağlı kağıt kabloların uzun bir geçmişi vardır, ancak yüksek bakım maliyetleri ve diğer nedenlerden dolayı, bunlar yavaş yavaş XLPE kablolarla değiştirilmiştir. Etilen propilen kauçuk kablo iyi esnekliğe ve hava koşullarına dayanıklıdır ve bazı özel durumlar için uygundur.
3. Yüksek gerilim kablosunun üretim süreci
Yüksek gerilim kablosunun üretimi karmaşık ve hassas bir süreçtir.
İletkenlerin imalatında ilk olarak bakır veya alüminyum ham maddelerinin gerilmesi, bükülmesi ve iletkenin boyutsal doğruluğu ve mekanik özelliklerinin sağlanması için diğer işlemlerden geçirilmesi gerekir. Bükme işlemi sırasında iletkenin iletkenliğini iyileştirmek için tellerin telleri sıkı bir şekilde düzenlenmelidir.
Yalıtım katmanının ekstrüzyonu temel adımlardan biridir. XLPE yalıtım katmanı için XLPE malzemesi yüksek sıcaklıkta ekstrüde edilir ve iletkene eşit şekilde sarılır. Ekstrüzyon işlemi sırasında, yalıtım katmanının kalitesini ve kalınlık düzgünlüğünü sağlamak için sıcaklık, basınç ve ekstrüzyon hızı gibi parametreler sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Kalkanlama tabakası genellikle metal tel örgüsü veya metal bant sarma ile yapılır. İç ve dış kalkanların üretim süreçleri biraz farklıdır, ancak her ikisinin de kalkanlama tabakasının bütünlüğünü ve iyi elektrik bağlantısını sağlaması gerekir.
Son olarak, koruyucu tabakanın üretimi metal zırhın döşenmesini ve dış kılıfın ekstrüzyonunu içerir. Metal zırh kabloya sıkıca oturmalı ve dış kılıfın ekstrüzyonu kabarcıklar ve çatlaklar gibi kusurlar olmadan pürüzsüz bir görünüm sağlamalıdır.
4. Yüksek gerilim kablolarının performans özellikleri
Elektriksel performans açısından, yüksek gerilim kablolarının yüksek yalıtım direncine, düşük dielektrik kaybına ve iyi voltaj direncine sahip olması gerekir. Yüksek yalıtım direnci akım kaçağını etkili bir şekilde önleyebilir, düşük dielektrik kaybı iletim sırasında elektrik enerjisinin kaybını azaltır ve iyi voltaj direnci kablonun yüksek voltajlı bir ortamda güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar.
Mekanik özellikler açısından kablonun yeterli çekme dayanımı, bükülme yarıçapı ve darbe direncine sahip olması gerekir. Kablo, kurulum ve çalışma sırasında gerilmeye, bükülmeye ve dış kuvvet darbesine maruz kalabilir. Mekanik özellikler yetersizse kablo hasarına neden olmak kolaydır.
Termal performans da önemli bir husustur. Kablo, özellikle yüksek yük altında çalışırken, çalışma sırasında ısı üretecektir. Bu nedenle, kablonun iyi bir ısı direncine sahip olması ve yalıtım eskimesi gibi sorunlar olmadan belirli bir sıcaklık aralığında normal şekilde çalışabilmesi gerekir. XLPE kablo nispeten iyi bir ısı direncine sahiptir ve daha yüksek sıcaklıklarda uzun süre çalışabilir.
5. Yüksek gerilim kablolarının montajı ve bakımı
Kurulum açısından yapılacak ilk şey, kablo döşeme yolunun makul ve güvenli olduğundan emin olmak için yolu planlamaktır. Döşeme işlemi sırasında, kablonun aşırı gerilmesinden, bükülmesinden ve ekstrüzyonundan kaçınmak için dikkat edilmelidir. Uzun mesafeli kablo döşeme için, kablo konveyörleri gibi ekipmanlar genellikle inşaata yardımcı olmak için kullanılır.
Kablo ek yerlerinin üretimi, kurulum sürecinde önemli bir bağlantıdır. Ek yerinin kalitesi, kablonun çalışma güvenilirliğini doğrudan etkiler. Ek yerleri yapılırken, kablonun soyulması, temizlenmesi, bağlanması ve yalıtılması gerekir. Her adım, ek yerinin elektriksel ve mekanik özelliklerinin gereksinimleri karşıladığından emin olmak için kesinlikle işlem gereksinimlerine uygun olarak gerçekleştirilmelidir.
Yüksek gerilim kablolarının uzun vadeli istikrarlı çalışması için bakım çalışması esastır. Düzenli incelemeler, kablo görünümünün veya kılıfın hasar görüp görmediğini hemen tespit edebilir. Aynı zamanda, bazı test ekipmanları kablonun yalıtım performansını ve kısmi deşarjını test etmek için de kullanılabilir. Sorunlar bulunursa, zamanında onarılmalı veya değiştirilmelidir.
6. Yüksek gerilim kablolarının arızalanması ve tespiti
Yüksek gerilim kablolarının yaygın arızaları arasında yalıtım bozulması, iletken bağlantısının kesilmesi ve bağlantı arızası bulunur. Yalıtım bozulması, yalıtımın eskimesi, kısmi deşarj veya harici aşırı voltaj nedeniyle meydana gelebilir. İletken bağlantısının kesilmesi genellikle mekanik harici kuvvet veya uzun süreli aşırı yükleme nedeniyle meydana gelir. Bağlantı arızası, zayıf bağlantı üretim süreci veya çalışma sırasında aşırı ısınma nedeniyle meydana gelebilir.
Bu hataları tespit etmek için birçok tespit yöntemi vardır. Kısmi deşarj tespiti yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Kabloda kısmi deşarj tarafından üretilen sinyali tespit ederek, kablonun içinde yalıtım kusurları olup olmadığı belirlenebilir. Dayanım gerilimi testi, kablonun dayanım gerilimi kapasitesini tespit edebilir ve olası yalıtım sorunlarını bulabilir. Ayrıca, kızılötesi termal görüntüleme teknolojisi, kablonun yüzeyindeki sıcaklık dağılımını tespit ederek kablonun yerel aşırı ısınma gibi sorunları olup olmadığını tespit edebilir.
7. Güç sistemlerinde yüksek gerilim kablolarının uygulanması ve geliştirme eğilimi
Güç sistemlerinde, yüksek gerilim kabloları kentsel güç şebekesi dönüşümünde, büyük güç istasyonlarının çıkış hatlarında, denizaltı kablo iletiminde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. Kentsel güç şebekelerinde, sınırlı alan nedeniyle, yeraltı kablolarının kullanımı yerden tasarruf sağlayabilir ve şehrin güzelliğini artırabilir. Büyük güç istasyonlarının çıkış hatları, elektriği uzaktaki trafo merkezlerine iletmek için yüksek gerilim kablolarının kullanılmasını gerektirir. Denizaltı kablo iletimi, deniz aşırı güç iletimini gerçekleştirebilir ve adalar ve kıyı bölgeleri için istikrarlı güç kaynağı sağlayabilir.
Güç teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, yüksek gerilim kabloları da bazı gelişme eğilimleri göstermiştir. Bunlardan biri, daha yüksek gerilim seviyelerine sahip kabloların araştırılması, geliştirilmesi ve uygulanmasıdır. Uzun mesafeli güç iletimi için talebin artmasıyla, ultra yüksek gerilim kablolarının geliştirilmesi bir odak noktası haline gelecektir. İkincisi, kabloların zekasıdır. Sensörleri ve diğer ekipmanları kabloya entegre ederek, kablonun çalışma durumunun ve arıza uyarısının gerçek zamanlı izlenmesi sağlanabilir ve böylece kablonun çalışma güvenilirliği artırılabilir. Üçüncüsü, çevre dostu kabloların geliştirilmesidir. İnsanların çevre koruma gereksinimleri arttıkça, düşük kirliliğe sahip, geri dönüştürülebilir kablo malzemelerinin araştırılması ve geliştirilmesi gelecekteki bir geliştirme yönü olacaktır.
Gönderi zamanı: 24-Eyl-2024