Dans les systèmes électriques modernes, les câbles à haute tension jouent un rôle vital. Des réseaux électriques souterrains dans les villes aux lignes de transmission longue distance à travers les montagnes et les rivières, les câbles à haute tension garantissent une transmission efficace, stable et sûre de l'énergie électrique. Cet article explorera en profondeur les différentes technologies liées aux câbles à haute tension, y compris leur structure, leur classification, leur processus de fabrication, les caractéristiques de performance, l'installation et la maintenance.
1. Structure basique 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 pour le courant et est généralement en cuivre ou en aluminium. Le cuivre a une bonne conductivité et une bonne ductilité, tandis que l'aluminium est relativement faible en coût et en poids léger. Ces conducteurs se présentent généralement sous la forme de fils torsadés multi-brins pour augmenter la flexibilité.
La couche d'isolation est un élément clé du câble haute tension, qui joue un rôle dans la prévention des fuites de courant et l'isolement du conducteur du monde extérieur. Les matériaux isolants courants comprennent le polyéthylène réticulé (XLPE), le papier à huile, etc. XLPE a d'excellentes propriétés électriques, une résistance à la chaleur et une résistance mécanique, et est largement utilisé dans les câbles modernes à haute tension.
La couche de blindage est divisée en blindage intérieur et blindage extérieur. Le bouclier intérieur est utilisé pour rendre le champ électrique uniforme et empêcher la décharge locale d'endommager la couche d'isolation; Le bouclier externe peut réduire l'interférence du champ électromagnétique externe sur le câble et empêcher également le câble d'avoir un impact électromagnétique sur le monde extérieur.
La couche protectrice protège principalement le câble des dommages par des facteurs externes tels que les dommages mécaniques, la corrosion chimique et l'intrusion de l'eau. Il est généralement composé d'armure métallique et de gaine externe. L'armure métallique peut fournir une résistance mécanique et la gaine externe a des fonctions étanches et anti-corrosion.
2. Classification des câbles haute tension
Selon le niveau de tension, les câbles à haute tension peuvent être divisés en câbles de tension moyenne (généralement 3-35kV), des câbles haute tension (35-110kV), des câbles ultra-haute tension (110-500kV) et des câbles à ultra-tension (au-dessus de 500 kV). Les câbles de différents niveaux de tension diffèrent dans la conception structurelle, les exigences d'isolation, etc.
Du point de vue des matériaux isolants, en plus des câbles XLPE et des câbles de papier à huile mentionnés ci-dessus, il existe également des câbles en caoutchouc éthylène-propylène. Les câbles à papier à pétrole ont une longue histoire, mais en raison de leurs coûts d'entretien 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 une 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 assurer 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 d'isolation est l'une des étapes clés. Pour la couche d'isolation XLPE, le matériau XLPE est extrudé à haute température et enveloppé 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 l'uniformité de qualité et d'épaisseur de la couche d'isolation.
La couche de blindage est généralement fabriquée par le tissage métallique ou l'emballage du ruban métallique. Les processus de fabrication des boucliers intérieurs et extérieurs sont légèrement différents, mais les deux doivent assurer l'intégrité de la couche de blindage et une bonne connexion électrique.
Enfin, la production de la couche de protection comprend la pose de l'armure métallique et l'extrusion de la gaine externe. L'armure métallique doit s'adapter étroitement sur le câble, et l'extrusion de la gaine externe doit assurer un aspect lisse sans défauts tels que des bulles et des fissures.
4. Caractéristiques de performance des câbles à haute tension
En termes de performances électriques, les câbles à haute tension doivent avoir une résistance à l'isolation élevée, une faible perte diélectrique et une bonne résistance à la tension. Une résistance à l'isolation élevée peut effectivement empêcher 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 suffisante, un rayon de flexion et une résistance à l'impact. Pendant l'installation et le fonctionnement, le câble peut être soumis à l'étirement, à la flexion et à l'impact de la force externe. Si les propriétés mécaniques sont insuffisantes, il est facile de causer des dommages aux câbles.
Les performances thermiques sont 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 pouvoir travailler normalement dans une certaine plage de température sans problèmes tels que le vieillissement de l'isolation. Le câble XLPE a une résistance à la chaleur relativement bonne et peut fonctionner pendant une longue période à des températures plus élevées.
5. Installation et maintenance des câbles à haute tension
En termes d'installation, la première chose à faire est de planifier le chemin pour s'assurer que le chemin de pose du câble est raisonnable et sûr. Pendant le processus de pose, il faut prendre soin d'éviter les étirements, la flexion et l'extrusion excessifs du câble. Pour la pose de câbles à longue distance, des équipements tels que les convoyeurs de câbles sont généralement utilisés pour aider la construction.
La production de joints de câble est un lien clé du processus d'installation. La qualité de l'articulation affecte directement la fiabilité de fonctionnement du câble. Lors de la fabrication des joints, le câble doit être dépouillé, nettoyé, connecté et isolé. Chaque étape doit être effectuée strictement conformément aux exigences du processus pour garantir que les propriétés électriques et mécaniques de l'articulation répondent aux exigences.
Les travaux d'entretien sont essentiels pour le fonctionnement stable à long terme des câbles à haute tension. Les 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 trouvés, ils doivent être réparés ou remplacés dans le temps.
6. Échec et détection des câbles à haute tension
Les défaillances courantes des câbles à haute tension comprennent la dégradation de l'isolation, la déconnexion du conducteur et la défaillance articulaire. La dégradation de l'isolation peut être causée par le vieillissement de l'isolation, la décharge partielle ou la surtension externe. La déconnexion du conducteur est généralement causée par une force externe mécanique ou une surcharge à long terme. La défaillance articulaire peut être causée par un mauvais processus de fabrication articulaire ou un chauffage sévère pendant le fonctionnement.
Afin de détecter ces défauts, il existe de nombreuses méthodes de détection. La détection de décharge partielle est une méthode couramment utilisée. En détectant le signal généré par une décharge partielle dans le câble, il peut être déterminé s'il y a des défauts d'isolation à l'intérieur du câble. Le test de tension traitant peut détecter la capacité de tension de traitant du câble et trouver des problèmes d'isolation potentiels. De plus, la technologie d'imagerie thermique infrarouge peut détecter la distribution de température à la surface du câble, afin de savoir si le câble a des problèmes tels que la surchauffe locale.
7. Application et tendance de développement des câbles à haute tension dans les systèmes d'alimentation
Dans les systèmes d'alimentation, les câbles à haute tension sont largement utilisés dans la transformation du réseau électrique urbain, les lignes sortantes de grandes centrales électriques, la transmission de câbles sous-marins et d'autres champs. Dans les réseaux d'énergie urbaine, en raison d'un espace limité, l'utilisation de câbles souterrains peut économiser de l'espace et améliorer la beauté de la ville. Les lignes sortantes des grandes centrales nécessitent l'utilisation de câbles à haute tension pour transmettre l'électricité à des sous-stations distantes. La transmission des câbles sous-marins peut réaliser la transmission de puissance transversale et fournir une alimentation stable pour les îles et les zones côtières.
Avec le développement continu de la technologie de puissance, les câbles à haute tension ont également montré certaines tendances de développement. L'une est la recherche et le développement et l'application de câbles avec des niveaux de tension plus élevés. Avec l'augmentation de la demande de transmission de puissance à longue distance, le développement de câbles à ultra-haute tension deviendra un objectif. Le second est l'intelligence des câbles. En intégrant les capteurs et autres équipements dans le câble, la surveillance en temps réel de l'état de fonctionnement du câble et l'avertissement de défaut peuvent être obtenues, 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 personnes en matière de protection de l'environnement augmentent, la recherche et le développement de matériaux câblés à faible pollution et recyclables seront une direction de développement futur.
Heure du poste: sept-24-2024