Modern güç sistemlerinde yüksek gerilim kabloları hayati bir rol oynamaktadır. Şehirlerdeki yer altı enerji şebekelerinden dağlar ve nehirler arasındaki 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, kurulum ve bakım dahil olmak üzere yüksek gerilim kablolarıyla ilgili çeşitli teknolojileri derinlemesine inceleyecektir.
1. Yüksek gerilim kablolarının temel yapısı
Yüksek gerilim kabloları esas olarak iletkenler, yalıtım katmanları, ekranlama katmanları ve koruyucu katmanlardan oluşur.
İletken, akımın 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 bükümlü teller şeklindedir.
Yalıtım katmanı, yüksek gerilim kablosunun önemli bir parçasıdır ve akım sızıntısını önlemede ve iletkeni dış dünyadan izole etmede rol oynar. Yaygın yalıtım malzemeleri arasında çapraz bağlı polietilen (XLPE), yağlı kağıt vb. yer alır. XLPE mükemmel elektriksel özelliklere, ısı direncine ve mekanik dayanıklılığa sahiptir ve modern yüksek voltaj kablolarında yaygın olarak kullanılır.
Koruma katmanı iç korumaya ve dış korumaya bölünmüştür. İç kalkan, elektrik alanını tekdüze hale getirmek ve yerel deşarjın yalıtım katmanına zarar vermesini önlemek için kullanılır; Dış kalkan, harici elektromanyetik alanın kablo üzerindeki girişimini azaltabilir ve ayrıca kablonun dış dünya üzerinde elektromanyetik etki yaratmasını da önleyebilir.
Koruyucu katman esas olarak kabloyu mekanik hasar, kimyasal korozyon ve su girişi gibi dış etkenlerden kaynaklanan hasarlara karşı korur. Genellikle metal zırh ve dış kılıftan oluşur. Metal zırh mekanik güç 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 olarak ayrılabilir. -gerilim kabloları (500kV'nin üzerinde). Farklı voltaj seviyelerindeki kablolar yapısal tasarım, yalıtım gereksinimleri vb. açısından farklılık gösterir.
Yalıtım malzemeleri açısından yukarıda bahsedilen XLPE kablolar ve yağlı kağıt kabloların yanı sıra etilen-propilen kauçuk kablolar da bulunmaktadır. Yağlı kağıt kabloların uzun bir geçmişi vardır ancak bakım maliyetlerinin yüksek olması ve diğer nedenlerden dolayı yerini yavaş yavaş XLPE kablolara bırakmıştır. Etilen propilen kauçuk kablo iyi bir 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 imalatı, iletkenin boyutsal doğruluğunu ve mekanik özelliklerini sağlamak için öncelikle bakır veya alüminyum hammaddelerinin gerilmesini, bükülmesini ve diğer işlemleri gerektirir. Bükme işlemi sırasında, iletkenin iletkenliğini arttırmak için tellerin telleri birbirine yakın düzenlenmelidir.
Yalıtım katmanının ekstrüzyonu önemli adımlardan biridir. XLPE yalıtım katmanı için XLPE malzemesi yüksek sıcaklıkta ekstrüde edilir ve iletken üzerine eşit şekilde sarılır. Ekstrüzyon işlemi sırasında, yalıtım katmanının kalitesini ve kalınlık tekdüzeliğini sağlamak için sıcaklık, basınç ve ekstrüzyon hızı gibi parametreler sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Koruyucu katman genellikle metal tel dokuma veya metal bant sarma yoluyla yapılır. İç ve dış kalkanların üretim süreçleri biraz farklıdır ancak her ikisinin de koruyucu katmanın bütünlüğünü ve iyi bir elektrik bağlantısını sağlaması gerekir.
Son olarak koruyucu tabakanın üretimi, metal zırhın döşenmesini ve dış kılıfın ekstrüzyonunu içerir. Metal zırh kabloya sıkı bir şekilde oturmalı, dış kılıfın ekstrüzyonu kabarcık ve çatlak gibi kusurlar olmadan düzgün 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 sızıntısını etkili bir şekilde önleyebilir, düşük dielektrik kaybı, iletim sırasında elektrik enerjisi kaybını azaltır ve iyi voltaj direnci, kablonun yüksek voltajlı bir ortamda güvenli bir şekilde çalışabilmesini sağlar.
Mekanik özellikler açısından kablonun yeterli çekme mukavemetine, bükülme yarıçapına ve darbe dayanımına sahip olması gerekir. Kurulum ve işletme sırasında kablo gerilme, bükülme ve dış kuvvet darbelerine maruz kalabilir. Mekanik özelliklerin yetersiz olması durumunda kablonun zarar görmesi 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 yalıtımın 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 ilk yapılması gereken, kablo döşeme yolunun makul ve güvenli olmasını sağlayacak şekilde yol planlamaktır. Döşeme işlemi sırasında kablonun aşırı gerilmesine, bükülmesine ve ekstrüzyona uğramamasına dikkat edilmelidir. Uzun mesafeli kablo döşemesi için, inşaata yardımcı olmak amacıyla genellikle kablo konveyörleri gibi ekipmanlar kullanılır.
Kablo bağlantılarının üretimi kurulum sürecinde önemli bir bağlantıdır. Bağlantının kalitesi kablonun çalışma güvenilirliğini doğrudan etkiler. Bağlantılar yapılırken kablonun soyulması, temizlenmesi, bağlanması ve yalıtılması gerekir. Bağlantının elektriksel ve mekanik özelliklerinin gereklilikleri karşıladığından emin olmak için her adımın kesinlikle proses gereksinimlerine uygun olarak gerçekleştirilmesi gerekir.
Yüksek gerilim kablolarının uzun süreli stabil çalışması için bakım çalışmaları şarttır. Düzenli denetimler, kablo görünümünün veya kılıfın hasar görüp görmediğini anında tespit edebilir. Aynı zamanda kablonun yalıtım performansını ve kısmi deşarjını test etmek için bazı test ekipmanları da kullanılabilir. Sorun bulunursa, bunların zamanında onarılması veya değiştirilmesi gerekir.
6. Yüksek gerilim kablolarının arızalanması ve tespiti
Yüksek gerilim kablolarındaki yaygın arızalar arasında yalıtım arızası, iletken bağlantısının kesilmesi ve bağlantı arızası yer alır. Yalıtım bozulması, yalıtımın eskimesi, kısmi deşarj veya harici aşırı gerilimden kaynaklanabilir. İletken bağlantısının kesilmesi genellikle mekanik dış kuvvet veya uzun süreli aşırı yükten kaynaklanır. Bağlantı arızası, zayıf bağlantı üretim prosesinden veya çalışma sırasında aşırı ısınmadan kaynaklanabilir.
Bu arızaların tespit edilebilmesi için birçok tespit yöntemi bulunmaktadır. Kısmi deşarj tespiti yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Kabloda kısmi boşalma sonucu oluşan sinyal tespit edilerek kablo içerisinde izolasyon kusurlarının olup olmadığı tespit edilebilir. Dayanım gerilimi testi, kablonun dayanma gerilimi kapasitesini tespit edebilir ve potansiyel yalıtım sorunlarını bulabilir. Ayrıca kızılötesi termal görüntüleme teknolojisi, kablonun yerel aşırı ısınma gibi sorunlarının olup olmadığını tespit etmek için kablo yüzeyindeki sıcaklık dağılımını tespit edebilmektedir.
7. Yüksek gerilim kablolarının güç sistemlerinde uygulanma ve gelişme eğilimi
Güç sistemlerinde, yüksek gerilim kabloları kentsel elektrik şebekesi dönüşümünde, büyük enerji santrallerinin giden hatlarında, denizaltı kablo iletiminde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kentsel elektrik şebekelerinde sınırlı alan nedeniyle yer altı kablolarının kullanılması yerden tasarruf sağlayabilir ve şehrin güzelliğini artırabilir. Büyük elektrik santrallerinin giden hatları, elektriği uzak trafo merkezlerine iletmek için yüksek voltaj kablolarının kullanılmasını gerektirir. Denizaltı kablo iletimi, denizler arası güç iletimini gerçekleştirebilir ve adalar ve kıyı bölgeleri için istikrarlı güç kaynağı sağlayabilir.
Güç teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte yüksek gerilim kabloları da bazı gelişim eğilimleri göstermiştir. Bunlardan biri, daha yüksek gerilim seviyelerine sahip kabloların araştırılması, geliştirilmesi ve uygulanmasıdır. Uzun mesafeli güç aktarımına olan talebin artmasıyla birlikte, ultra yüksek gerilim kablolarının geliştirilmesi odak noktası haline gelecektir. İkincisi ise kabloların zekasıdır. Sensörlerin ve diğer ekipmanların kabloya entegre edilmesiyle, kablonun çalışma durumunun gerçek zamanlı izlenmesi ve arıza uyarısı elde edilebilir, böylece kablonun çalışma güvenilirliği arttırılabilir. Üçüncüsü ise çevre dostu kabloların geliştirilmesidir. İnsanların çevre koruma gereksinimleri arttıkça, düşük kirlilik içeren, geri dönüştürülebilir kablo malzemelerinin araştırılması ve geliştirilmesi gelecekteki bir gelişme yönü olacaktır.
Gönderim zamanı: 24 Eylül 2024