Dans les systèmes électriques modernes, les câbles haute tension jouent un rôle essentiel. Des réseaux électriques souterrains dans les villes aux lignes de transport longue distance traversant les montagnes et les rivières, les câbles à haute tension assurent un transport efficace, stable et sûr de l'énergie électrique. Cet article explorera en profondeur les différentes technologies liées aux câbles haute tension, y compris leur structure, leur classification, leur processus de fabrication, leurs caractéristiques de performance, leur installation et leur maintenance.
1. Structure de base des câbles haute tension
Les câbles haute tension sont principalement composés de conducteurs, de couches d'isolation, de couches de blindage et de couches de protection.
Le conducteur est le canal de transmission du courant et est généralement en cuivre ou en aluminium. Le cuivre a une bonne conductivité et ductilité, tandis que l'aluminium est relativement peu coûteux et léger. Ces conducteurs se présentent généralement sous forme de fils torsadés multibrins pour augmenter la flexibilité.
La couche isolante est un élément clé du câble haute tension, qui joue un rôle dans la prévention des fuites de courant et dans l'isolation du conducteur du monde extérieur. Les matériaux isolants courants comprennent le polyéthylène réticulé (XLPE), le papier huilé, etc. Le XLPE possède d'excellentes propriétés électriques, une excellente résistance à la chaleur et une résistance mécanique et est largement utilisé dans les câbles haute tension modernes.
La couche de blindage est divisée en blindage interne et blindage externe. Le bouclier intérieur est utilisé pour uniformiser le champ électrique et empêcher les décharges locales d'endommager la couche isolante ; le blindage extérieur peut réduire les interférences du champ électromagnétique externe sur le câble et également empêcher le câble d'avoir un impact électromagnétique sur le monde extérieur.
La couche protectrice protège principalement le câble des dommages causés par des facteurs externes tels que les dommages mécaniques, la corrosion chimique et l'intrusion d'eau. Il est généralement composé d'une armure métallique et d'une gaine extérieure. L'armure métallique peut fournir une résistance mécanique et la gaine extérieure a des fonctions imperméables et anticorrosion.
2. Classification des câbles haute tension
Selon le niveau de tension, les câbles haute tension peuvent être divisés en câbles moyenne tension (généralement 3-35 kV), câbles haute tension (35-110 kV), câbles ultra haute tension (110-500 kV) et câbles ultra haute tension. -câbles de tension (au-dessus de 500kV). Les câbles de différents niveaux de tension diffèrent par leur conception structurelle, leurs exigences d'isolation, etc.
Du point de vue des matériaux isolants, outre les câbles XLPE et les câbles en papier huilé mentionnés ci-dessus, il existe également des câbles en caoutchouc éthylène-propylène. Les câbles en papier huilé ont une longue histoire, mais en raison de leurs coûts de maintenance élevés et d'autres raisons, ils ont progressivement été remplacés par des câbles XLPE. Le câble en caoutchouc éthylène-propylène a une bonne flexibilité et résistance aux intempéries et convient à certaines occasions spéciales.
3. Processus de fabrication du câble haute tension
La fabrication de câbles haute tension est un processus complexe et délicat.
La fabrication de conducteurs nécessite d'abord que les matières premières en cuivre ou en aluminium soient étirées, tordues et autres processus pour garantir la précision dimensionnelle et les propriétés mécaniques du conducteur. Pendant le processus de torsion, les brins des brins doivent être étroitement disposés pour améliorer la conductivité du conducteur.
L’extrusion de la couche isolante est l’une des étapes clés. Pour la couche d'isolation XLPE, le matériau XLPE est extrudé à haute température et enroulé uniformément sur le conducteur. Pendant le processus d'extrusion, des paramètres tels que la température, la pression et la vitesse d'extrusion doivent être strictement contrôlés pour garantir la qualité et l'uniformité de l'épaisseur de la couche isolante.
La couche de blindage est généralement réalisée par tissage de fils métalliques ou par enroulement de ruban métallique. Les processus de fabrication des blindages intérieur et extérieur sont légèrement différents, mais tous deux doivent garantir l'intégrité de la couche de blindage et une bonne connexion électrique.
Enfin, la réalisation de la couche de protection comprend la pose de l'armure métallique et l'extrusion de la gaine extérieure. L'armure métallique doit être bien ajustée sur le câble et l'extrusion de la gaine extérieure doit garantir un aspect lisse sans défauts tels que bulles et fissures.
4. Caractéristiques de performance des câbles haute tension
En termes de performances électriques, les câbles haute tension doivent présenter une résistance d’isolation élevée, de faibles pertes diélectriques et une bonne résistance à la tension. Une résistance d'isolation élevée peut empêcher efficacement les fuites de courant, une faible perte diélectrique réduit la perte d'énergie électrique pendant la transmission et une bonne résistance à la tension garantit que le câble peut fonctionner en toute sécurité dans un environnement à haute tension.
En termes de propriétés mécaniques, le câble doit avoir une résistance à la traction, un rayon de courbure et une résistance aux chocs suffisants. Pendant l'installation et le fonctionnement, le câble peut être soumis à des étirements, des flexions et à des impacts de forces externes. Si les propriétés mécaniques sont insuffisantes, il est facile d'endommager le câble.
La performance thermique est également un aspect important. Le câble générera de la chaleur pendant le fonctionnement, en particulier lorsqu'il fonctionne sous une charge élevée. Par conséquent, le câble doit avoir une bonne résistance à la chaleur et être capable de fonctionner normalement dans une certaine plage de température sans problèmes tels que le vieillissement de l'isolation. Le câble XLPE a une relativement bonne résistance à la chaleur et peut fonctionner longtemps à des températures plus élevées.
5. Installation et maintenance des câbles haute tension
En termes d'installation, la première chose à faire est de planifier le chemin pour s'assurer que le chemin de pose des câbles est raisonnable et sûr. Pendant le processus de pose, il convient de veiller à éviter un étirement, une flexion et une extrusion excessifs du câble. Pour la pose de câbles sur de longues distances, des équipements tels que des convoyeurs à câbles sont généralement utilisés pour faciliter la construction.
La réalisation des joints de câbles est un maillon clé du processus d'installation. La qualité du joint affecte directement la fiabilité de fonctionnement du câble. Lors de la réalisation des joints, le câble doit être dénudé, nettoyé, connecté et isolé. Chaque étape doit être effectuée en stricte conformité avec les exigences du processus afin de garantir que les propriétés électriques et mécaniques du joint répondent aux exigences.
Les travaux de maintenance sont essentiels au fonctionnement stable à long terme des câbles haute tension. Des inspections régulières peuvent détecter rapidement si l'apparence du câble est endommagée ou si la gaine est endommagée. Dans le même temps, certains équipements de test peuvent également être utilisés pour tester les performances d'isolation et la décharge partielle du câble. Si des problèmes sont détectés, ils doivent être réparés ou remplacés à temps.
6. Panne et détection des câbles haute tension
Les défaillances courantes des câbles haute tension comprennent la rupture de l'isolation, la déconnexion des conducteurs et la rupture des joints. La rupture de l'isolation peut être causée par un vieillissement de l'isolation, une décharge partielle ou une surtension externe. La déconnexion des conducteurs est généralement causée par une force mécanique externe ou une surcharge à long terme. Une défaillance du joint peut être causée par un mauvais processus de fabrication du joint ou par un échauffement important pendant le fonctionnement.
Afin de détecter ces défauts, il existe de nombreuses méthodes de détection. La détection des décharges partielles est une méthode couramment utilisée. En détectant le signal généré par une décharge partielle dans le câble, il est possible de déterminer s'il existe des défauts d'isolation à l'intérieur du câble. Le test de tension de tenue peut détecter la capacité de tension de tenue du câble et détecter d'éventuels problèmes d'isolation. De plus, la technologie d'imagerie thermique infrarouge peut détecter la répartition de la température à la surface du câble, afin de savoir si le câble présente des problèmes tels qu'une surchauffe locale.
7. Tendance d’application et de développement des câbles haute tension dans les systèmes électriques
Dans les systèmes électriques, les câbles haute tension sont largement utilisés dans la transformation du réseau électrique urbain, les lignes de départ des grandes centrales électriques, la transmission par câble sous-marin et d'autres domaines. Dans les réseaux électriques urbains, en raison de l'espace limité, l'utilisation de câbles souterrains peut économiser de l'espace et améliorer la beauté de la ville. Les lignes de départ des grandes centrales électriques nécessitent l'utilisation de câbles à haute tension pour transporter l'électricité vers des sous-stations distantes. La transmission par câble sous-marin peut réaliser une transmission d'énergie transmaritime et fournir une alimentation électrique stable aux îles et aux zones côtières.
Avec le développement continu de la technologie électrique, les câbles haute tension ont également montré certaines tendances de développement. L’un est la recherche, le développement et l’application de câbles avec des niveaux de tension plus élevés. Avec l’augmentation de la demande de transport d’énergie sur de longues distances, le développement de câbles ultra haute tension deviendra une priorité. La seconde est l’intelligence des câbles. En intégrant des capteurs et d'autres équipements dans le câble, une surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement du câble et un avertissement de panne peuvent être obtenus, améliorant ainsi la fiabilité de fonctionnement du câble. Le troisième est le développement de câbles respectueux de l'environnement. À mesure que les exigences des gens en matière de protection de l'environnement augmentent, la recherche et le développement de matériaux de câbles recyclables et peu polluants constitueront une orientation de développement future.
Heure de publication : 24 septembre 2024