Reka bentuk dan penggunaan kabel voltan tinggi yang diisi minyak dan gas

Kabel voltan tinggi bawah tanah telah digunakan untuk menghantar elektrik selama bertahun-tahun dan beberapa teknologi yang berbeza telah dibangunkan selama ini.

Saluran paip gas dan minyak bertebat mempunyai ciri teknikal, alam sekitar dan operasi yang menjadikannya alternatif yang sangat baik apabila penghantaran voltan tinggi diperlukan dalam ruang yang terhad, contohnya apabila ia adalah mustahil untuk digunakan. talian kuasa atas.

Kabel voltan tinggi di Sepanyol untuk voltan 400 kV

Kabel penghantaran terlindung gas dan minyak (kabel gas dan minyak bertekanan tinggi) ialah alternatif yang selamat dan fleksibel kepada talian atas dan menggunakan lebih sedikit ruang sambil menyediakan penghantaran kuasa yang sama.

Memandangkan ia mempunyai sedikit atau tiada impak pada landskap dan pelepasan elektromagnet yang minimum bermakna ia boleh digunakan berhampiran atau bahkan di dalam bangunan, kabel voltan tinggi yang diisi minyak dan gas boleh dipertimbangkan untuk pelbagai aplikasi.

Petunjuk magnetik B yang boleh diukur berhampiran struktur sedemikian adalah sangat rendah, jauh lebih rendah daripada garis atas yang setara. Pada jarak 5 meter dari paip ia kurang daripada 1 μT.

Ia sesuai untuk menyediakan kesinambungan talian atas bawah tanah, menyambungkan stesen janakuasa ke grid kuasa atau sebagai cara padat untuk menyambungkan loji industri besar ke grid am.

Apabila digunakan dalam kabel dengan tekanan yang meningkat, kekuatan dielektrik penebat kabel meningkat dengan ketara, dan ketebalannya dan, dengan itu, kos dikurangkan. Peningkatan tekanan dalam kabel berisi minyak atau gas dijana di dalam penebat melalui teras berongga atau konduit lain di sepanjang kabel dan digunakan di luar penebat jika kabel diletakkan di dalam konduit keluli.

Pembinaan talian kabel dengan kabel berisi gas voltan tinggi

Kabel yang diisi gas menggunakan penebat yang dilaksanakan air dengan lapisan yang habis, di lapisannya terdapat gas lengai di bawah tekanan, yang mempunyai ciri elektrik yang baik dan kekonduksian terma yang tinggi (nitrogen, gas SF6, dll.). Menggantikan udara dengan nitrogen atau gas SF6 mengelakkan pengoksidaan penebat.

Mengikut magnitud tekanan, kabel dibezakan dengan tekanan rendah (0.7 — 1.5 atm), sederhana (sehingga 3 atm) dan tinggi (12 — 15 atm). Dua jenis kabel pertama terutamanya diperbuat daripada tiga fasa untuk 10 — 35 kV, dan kabel tekanan tinggi — fasa tunggal untuk 110 — 330 kV.

Kabel terisi minyak teras tunggal untuk 110 kV dibuat dengan satu saluran pengalir minyak di tengah teras berongga, dan untuk voltan 500 kV - dengan saluran pusat dalam teras dan saluran di bawah sarung pelindung.

Reka bentuk berisi minyak tiga fasa

Peningkatan tekanan memerlukan pengukuhan cangkerang pelindung dengan menggunakan jalur logam pengukuhan di atasnya, yang dilindungi daripada kakisan dengan salutan yang sesuai, serta perisai wayar keluli tergalvani.

Kelemahan utama talian voltan tinggi moden yang dibuat dengan kabel berisi minyak ialah keperluan untuk peralatan tambahan yang sangat mahal dan kompleks, seperti: tangki bekalan, tangki tekanan, henti, pengganding dan penyambung hujung.

Pampasan perubahan dalam isipadu komposisi impregnating dijalankan menggunakan peranti bekalan yang terdiri daripada tangki bekalan dan tangki tekanan. Tangki suapan memastikan bahawa sejumlah besar minyak dimasukkan ke dalam atau keluar dari kabel dengan sedikit perubahan dalam tekanan, dan tangki tekanan mengekalkan tekanan dalam kabel dengan sebarang perubahan dalam isipadu minyak.

Minyak bergerak di sepanjang kabel di sepanjang saluran tengah wayar pembawa arus. Talian kabel dibahagikan dengan mengehadkan sesendal kepada bahagian solekan yang berasingan.

Pesaing terkuat kabel berisi minyak ialah kabel gas bertekanan. Berbanding dengan kabel berisi gas voltan tinggi yang diisi minyak, ia memerlukan kos pembinaan talian yang lebih rendah, tidak memerlukan peralatan tambahan yang kompleks, dan sangat mudah dalam kedua-dua pemasangan dan operasi.

Pemasangan talian tiga fasa dengan kabel berisi gas

Kelebihan utama kabel yang diisi gas berbanding dengan kabel yang diisi minyak adalah kesederhanaan membekalkan saluran kabel dengan gas, kemungkinan meletakkan kabel pada laluan condong dan menegak yang curam.

Kabel berisi gas paling banyak digunakan untuk voltan 10 — 35 kV.Pada voltan 110 kV dan lebih tinggi, kabel yang diisi gas, berbanding dengan yang diisi minyak, mempunyai kekuatan impuls yang lebih rendah dan rintangan haba yang lebih tinggi. Oleh itu, kabel ini jarang digunakan di negara kita pada voltan 110 kV dan ke atas.

Di negara-negara Eropah, sebaliknya, kabel berisi minyak (Oil Filled Cable) digunakan kurang kerap daripada kabel berisi gas (talian penghantaran berpenebat gas, GIL).

Teknologi ini mula diaplikasikan di Eropah kira-kira pada tahun 70-an. Ia direka khas untuk menyediakan kemungkinan menguburkan rangkaian voltan tinggi dalam persekitaran bandar. Pada masa ini, terdapat banyak projek yang telah siap menggunakan kabel berisi gas untuk voltan sehingga 500 kV.

Kelebihan kabel berisi gas ialah margin keselamatan yang agak besar sekiranya berlaku penurunan tekanan kecemasan, yang membolehkan kabel tersebut tidak diputuskan serta-merta apabila tekanan menurun.

Reka bentuk kabel berisi gas

Kabel dalam saluran paip keluli di bawah minyak tekanan ialah tiga kabel teras tunggal dengan penebat kertas yang diresapi dengan minyak mineral atau sintetik (tanpa sarung plumbum), yang terletak di saluran paip keluli dengan minyak tekanan sehingga 15 atm.

Biasanya, lebih banyak minyak likat digunakan untuk menghamili penebat, dan kurang minyak likat digunakan untuk mengisi saluran paip. Talian kabel sedemikian dalam saluran paip keluli dengan minyak bertekanan digunakan untuk voltan 110 - 220 kV.

Penebat ditutup dengan skrin yang diperbuat daripada kertas berlogam atau jalur tembaga berlubang, di mana salutan pengedap digunakan - sarung polietilena yang menghalang kelembapan daripada memasuki kabel semasa pengangkutan.

Dua atau tiga wayar gangsa atau tembaga separuh bulatan digunakan secara berpilin pada salutan pengedap, yang direka untuk memudahkan penarikan kabel ke dalam saluran, di samping itu, mereka mengekalkan fasa pada jarak tertentu antara satu sama lain, yang meningkatkan peredaran minyak dan memastikan sentuhan elektrik skrin kabel dengan saluran paip.

Tiub keluli, yang mengekalkan tekanan dalam kabel, adalah perlindungan yang boleh dipercayai terhadap kerosakan mekanikal. Tekanan minyak pada penebat dipindahkan melalui sarung polietilena.

Peralihan overhed kepada kabel

Titik lemah kabel voltan tinggi biasanya penyambung. Salah satu tugas utama dalam pembangunan talian kabel voltan tinggi ialah penciptaan penyambung yang mudah dipasang dan mempunyai kekuatan elektrik yang tidak kurang daripada kabel.

Penyambung hujung dipasang pada hujung talian kabel, dan penyambung separuh henti dipasang setiap 1 — 1.5 km talian (ia menghalang pertukaran minyak bebas antara bahagian saluran paip yang bersebelahan).

Tekanan minyak pratetap dalam saluran paip dikekalkan oleh unit operasi automatik yang membekalkan minyak ke saluran paip apabila tekanan menurun dan mengeluarkan minyak berlebihan apabila tekanan meningkat.

Dalam penyambung kabel yang diisi minyak, sambungan elektrik wayar pembawa arus dan sambungan saluran minyak kabel berlaku.

Teras ditekan bersama dan kesinambungan saluran minyak dipastikan oleh tiub keluli berongga (kimpalan atau pematerian tidak dibenarkan kerana kehadiran minyak).

Perisai tanah (jalinan tembaga tin) digunakan sepanjang keseluruhan sesendal, dan bahagian luar sesendal disertakan dalam perumah logam.

Sendal kabel kabel voltan tinggi yang diisi minyak

Kabel dalam saluran paip keluli gas bertekanan berbeza daripada reka bentuk sebelumnya hanya kerana bukannya minyak mineral atau sintetik, saluran paip diisi dengan gas lengai termampat, biasanya nitrogen pada tekanan kira-kira 12-15 atm. Kelebihan kabel tersebut ialah pemudahan yang ketara dan pengurangan kos sistem bekalan talian.

Penebat kabel terdedah bukan sahaja kepada pendedahan berterusan kepada voltan frekuensi industri, tetapi juga kepada voltan impuls, kerana kabel disambungkan terus ke talian atas atau kepada peralatan elektrik pencawang terbuka dan gear suis yang merasakan kesannya. gelombang atmosfera. 

Kekuatan impuls kabel berisi minyak adalah lebih tinggi daripada kabel berisi gas, tanpa mengira nilai tekanan minyak atau gas di dalamnya. Untuk sebarang jenis kabel, voltan pecahan impuls boleh ditingkatkan dengan mengurangkan ketebalan jalur kertas, i.e. dengan mengurangkan jurang antara mereka. Kabel atau kabel yang diisi minyak di bawah tekanan gas luaran, di mana jurang dalam penebat diisi dengan sebatian impregnating, mempunyai voltan pecahan tertinggi.

Kabel voltan tinggi yang berisi gas dalam manifold bawah tanah (terowong) boleh dialihkan dengan mudah antara kabel, tetapi pemasangan jenis ini hampir tidak memerlukan penyelenggaraan.

Talian paip kabel gas dan penebat minyak bertekanan tinggi telah membuktikan kebolehpercayaan teknikalnya selama beberapa dekad, kerana ia memberikan keselamatan yang luar biasa dalam operasi dan juga sekiranya berlaku kerosakan, sebagai tambahan kepada ciri penghantarannya yang sangat baik.

Keadaan penebat talian kabel semasa operasi diperiksa melalui ujian pencegahan, yang memungkinkan untuk mengenal pasti pelanggaran kasar terhadap integriti penebat dan kecacatan di dalamnya (pembumian fasa, putus wayar, dll.), serta untuk ukur rintangan penebat, arus bocor, sudut kehilangan dielektrik, dsb.

Perlu diingatkan bahawa untuk penebat talian kabel, ujian pencegahan adalah satu-satunya kaedah untuk mengesan bintik-bintik yang rosak dalam penebat, kerana talian kabel tidak boleh diakses untuk pemeriksaan dan pembaikan pencegahan. Oleh itu, ujian pencegahan penebat talian kabel harus cepat mengenal pasti kecacatan dalam penebat kabel dan oleh itu mengurangkan kecemasan rangkaian.

Sebagai tambahan kepada artikel - Siemens sedang membangunkan talian penghantaran gas

Talian baharu itu direka untuk menghantar sehingga lima gigawatt (GW) kuasa bagi setiap sistem. Kementerian Hal Ehwal Ekonomi dan Tenaga Persekutuan Jerman memberi 3.78 juta euro untuk projek pembangunan ini.

Wayar elektrik arus terus akan berdasarkan teknologi talian penghantaran (TL) terlindung gas sedia ada, yang terdiri daripada dua paip aluminium sepusat. Campuran gas digunakan sebagai medium penebat.Sehingga kini, talian kabel berpenebat gas hanya tersedia untuk arus ulang alik.

Perluasan rangkaian penghantaran adalah perlu jika 80% daripada permintaan elektrik Jerman akan dipenuhi oleh sumber tenaga boleh diperbaharui menjelang 2050.

Elektrik yang dihasilkan turbin angin di bahagian utara negara dan di sepanjang pantai Jerman, perlu diangkut secekap mungkin ke pusat pengangkutan di bahagian selatan Jerman.Penghantaran DC paling sesuai untuk ini kerana kehilangan elektriknya yang rendah berbanding dengan penghantaran AC.

Pembangunan rangkaian menggunakan arus terus voltan tinggi (HVDC) menggunakan talian penghantaran atas dan talian penghantaran arus terus terlindung gas yang diletakkan di bawah tanah di kawasan tertentu boleh direalisasikan menggunakan sumber yang jauh lebih sedikit daripada teknologi tiga fasa .

"Transmisi arus terus bawah tanah adalah penting untuk peralihan Jerman kepada struktur elektrik baharu, kerana pembangunannya pada mulanya akan berlaku di Jerman. Kemudian, pertanyaan daripada negara EU lain atau negara lain di seluruh dunia akan menjadi sangat mungkin. Walau apa pun, dengan pembangunan talian penghantaran gas arus terus, Jerman akan memainkan peranan utama dalam reka bentuk sistem penghantaran masa hadapan," kata Denis Imamovic, bertanggungjawab untuk sistem penghantaran gas di Siemens Energy Management.