სინათლის გაგზავნა ათასობით მილზე - მაღალი ძაბვის კაბელების საიდუმლოებისა და ინოვაციების შესწავლა

თანამედროვე ენერგოსისტემებში მაღალი ძაბვის კაბელები სასიცოცხლო როლს ასრულებენ. ქალაქებში მიწისქვეშა ელექტრო ქსელებიდან დაწყებული მთებსა და მდინარეებზე გადაჭიმული შორ მანძილზე გადამცემი ხაზებით დამთავრებული, მაღალი ძაბვის კაბელები უზრუნველყოფენ ელექტროენერგიის ეფექტურ, სტაბილურ და უსაფრთხო გადაცემას. ეს სტატია სიღრმისეულად შეისწავლის მაღალი ძაბვის კაბელებთან დაკავშირებულ სხვადასხვა ტექნოლოგიას, მათ შორის მათ სტრუქტურას, კლასიფიკაციას, წარმოების პროცესს, მუშაობის მახასიათებლებს, მონტაჟსა და მოვლა-პატრონობას.
1. მაღალი ძაბვის კაბელების ძირითადი სტრუქტურა

მაღალი ძაბვის კაბელები ძირითადად შედგება გამტარების, იზოლაციის ფენების, დამცავი და დამცავი ფენებისგან.

გამტარი დენის გადამცემი არხია და, როგორც წესი, სპილენძის ან ალუმინისგან მზადდება. სპილენძს კარგი გამტარობა და პლასტიურობა აქვს, ალუმინი კი შედარებით იაფია და მსუბუქია. მოქნილობის გასაზრდელად, ეს გამტარები, როგორც წესი, მრავალჯაჭვიანი დაგრეხილი მავთულის ფორმისაა.

საიზოლაციო ფენა მაღალი ძაბვის კაბელის ძირითადი ნაწილია, რომელიც როლს ასრულებს დენის გაჟონვის თავიდან აცილებასა და გამტარის გარე სამყაროსგან იზოლირებაში. გავრცელებული საიზოლაციო მასალებია ჯვარედინად შეკავშირებული პოლიეთილენი (XLPE), ზეთის ქაღალდი და ა.შ. XLPE-ს აქვს შესანიშნავი ელექტრული თვისებები, სითბოს წინააღმდეგობა და მექანიკური სიმტკიცე და ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე მაღალი ძაბვის კაბელებში.

დამცავი ფენა იყოფა შიდა და გარე დამცავ ფენად. შიდა ფარი გამოიყენება ელექტრული ველის ერთგვაროვნების უზრუნველსაყოფად და ადგილობრივი განმუხტვის მიერ იზოლაციის ფენის დაზიანების თავიდან ასაცილებლად; გარე ფარს შეუძლია შეამციროს გარე ელექტრომაგნიტური ველის ჩარევა კაბელზე და ასევე თავიდან აიცილოს კაბელის ელექტრომაგნიტური ზემოქმედება გარე სამყაროზე.

დამცავი ფენა ძირითადად იცავს კაბელს გარე ფაქტორებით გამოწვეული დაზიანებისგან, როგორიცაა მექანიკური დაზიანება, ქიმიური კოროზია და წყლის შეღწევა. ის, როგორც წესი, შედგება ლითონის ჯავშნისა და გარეთა გარსისგან. ლითონის ჯავშანს შეუძლია უზრუნველყოს მექანიკური სიმტკიცე, ხოლო გარეთა გარსს აქვს წყალგაუმტარი და ანტიკოროზიული ფუნქციები.

2. მაღალი ძაბვის კაბელების კლასიფიკაცია

ძაბვის დონის მიხედვით, მაღალი ძაბვის კაბელები შეიძლება დაიყოს საშუალო ძაბვის კაბელებად (ძირითადად 3-35 კვ), მაღალი ძაბვის კაბელებად (35-110 კვ), ულტრამაღალი ძაბვის კაბელებად (110-500 კვ) და ულტრამაღალი ძაბვის კაბელებად (500 კვ-ზე მეტი). სხვადასხვა ძაბვის დონის კაბელები განსხვავდება სტრუქტურული დიზაინით, იზოლაციის მოთხოვნებით და ა.შ.

საიზოლაციო მასალების თვალსაზრისით, ზემოთ ხსენებული XLPE კაბელებისა და ზეთის ქაღალდის კაბელების გარდა, არსებობს ასევე ეთილენ-პროპილენის რეზინის კაბელები. ზეთის ქაღალდის კაბელებს დიდი ისტორია აქვთ, მაგრამ მათი მაღალი მოვლა-პატრონობის ხარჯებისა და სხვა მიზეზების გამო, ისინი თანდათან შეიცვალა XLPE კაბელებით. ეთილენ-პროპილენის რეზინის კაბელს აქვს კარგი მოქნილობა და ამინდისადმი მდგრადობა და შესაფერისია ზოგიერთი განსაკუთრებული შემთხვევისთვის.
3. მაღალი ძაბვის კაბელის წარმოების პროცესი

მაღალი ძაბვის კაბელის წარმოება რთული და დელიკატური პროცესია.

გამტარების წარმოება თავდაპირველად მოითხოვს სპილენძის ან ალუმინის ნედლეულის გაჭიმვას, დაგრეხვას და სხვა პროცესებს, რათა უზრუნველყოფილი იყოს გამტარის განზომილებიანი სიზუსტე და მექანიკური თვისებები. დაგრეხვის პროცესში, გამტარის გამტარობის გასაუმჯობესებლად, ძაფების ძაფები მჭიდროდ უნდა იყოს განლაგებული.

საიზოლაციო ფენის ექსტრუზია ერთ-ერთი მთავარი ეტაპია. XLPE საიზოლაციო ფენისთვის, XLPE მასალა ექსტრუდირდება მაღალ ტემპერატურაზე და თანაბრად იხვევა გამტარზე. ექსტრუზიის პროცესის დროს, ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა და ექსტრუზიის სიჩქარე, მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს საიზოლაციო ფენის ხარისხი და სისქის ერთგვაროვნება.

დამცავი ფენა, როგორც წესი, მზადდება ლითონის მავთულის ქსოვით ან ლითონის ლენტით შეფუთვით. შიდა და გარე ფარების წარმოების პროცესები ოდნავ განსხვავებულია, მაგრამ ორივე შემთხვევაში უნდა იყოს უზრუნველყოფილი დამცავი ფენის მთლიანობა და კარგი ელექტრო კავშირი.

და ბოლოს, დამცავი ფენის წარმოება მოიცავს ლითონის ჯავშნის დაგებას და გარეთა გარსის ექსტრუზიას. ლითონის ჯავშანი მჭიდროდ უნდა ერგებოდეს კაბელს, ხოლო გარეთა გარსის ექსტრუზიამ უნდა უზრუნველყოს გლუვი იერსახე დეფექტების გარეშე, როგორიცაა ბუშტები და ბზარები.
4. მაღალი ძაბვის კაბელების მუშაობის მახასიათებლები

ელექტრული მახასიათებლების თვალსაზრისით, მაღალი ძაბვის კაბელებს უნდა ჰქონდეთ მაღალი იზოლაციის წინააღმდეგობა, დაბალი დიელექტრული დანაკარგი და კარგი ძაბვის წინააღმდეგობა. მაღალი იზოლაციის წინააღმდეგობა ეფექტურად უშლის ხელს დენის გაჟონვას, დაბალი დიელექტრული დანაკარგი ამცირებს ელექტროენერგიის დაკარგვას გადაცემის დროს, ხოლო კარგი ძაბვის წინააღმდეგობა უზრუნველყოფს კაბელის უსაფრთხო მუშაობას მაღალი ძაბვის გარემოში.

მექანიკური თვისებების თვალსაზრისით, კაბელს უნდა ჰქონდეს საკმარისი დაჭიმვის სიმტკიცე, მოხრის რადიუსი და დარტყმისადმი მდგრადობა. მონტაჟისა და ექსპლუატაციის დროს კაბელი შეიძლება დაექვემდებაროს გაჭიმვას, მოხრას და გარე ძალის ზემოქმედებას. თუ მექანიკური თვისებები არასაკმარისია, ადვილია კაბელის დაზიანება.

თერმული მახასიათებლები ასევე მნიშვნელოვანი ასპექტია. კაბელი მუშაობის დროს სითბოს გამოიმუშავებს, განსაკუთრებით მაღალი დატვირთვის პირობებში მუშაობისას. ამიტომ, კაბელს უნდა ჰქონდეს კარგი თბოგამძლეობა და შეეძლოს ნორმალურად მუშაობა გარკვეულ ტემპერატურულ დიაპაზონში, იზოლაციის დაბერების მსგავსი პრობლემების გარეშე. XLPE კაბელს აქვს შედარებით კარგი თბოგამძლეობა და შეუძლია დიდი ხნის განმავლობაში იმუშაოს მაღალ ტემპერატურაზე.
5. მაღალი ძაბვის კაბელების მონტაჟი და მოვლა-პატრონობა

მონტაჟის თვალსაზრისით, პირველი, რაც უნდა გააკეთოთ, არის მარშრუტის დაგეგმვა, რათა უზრუნველყოთ კაბელის გაყვანის მარშრუტი გონივრული და უსაფრთხო. გაყვანის პროცესის დროს ყურადღება უნდა მიექცეს კაბელის ზედმეტად გაჭიმვას, მოხრას და ექსტრუზიას. დიდ მანძილზე კაბელის გაყვანისას, მშენებლობის დასახმარებლად, როგორც წესი, გამოიყენება ისეთი აღჭურვილობა, როგორიცაა კაბელის კონვეიერები.

საკაბელო შეერთებების წარმოება მონტაჟის პროცესში მთავარი რგოლია. შეერთების ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს კაბელის ექსპლუატაციის საიმედოობაზე. შეერთებების დამზადებისას საჭიროა კაბელის გაშიშვლება, გაწმენდა, შეერთება და იზოლაცია. თითოეული ნაბიჯი უნდა განხორციელდეს პროცესის მოთხოვნების მკაცრად დაცვით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს შეერთების ელექტრული და მექანიკური თვისებების მოთხოვნებთან შესაბამისობა.

მაღალი ძაბვის კაბელების ხანგრძლივი სტაბილური მუშაობისთვის აუცილებელია ტექნიკური მომსახურება. რეგულარული შემოწმებით შესაძლებელია დაუყოვნებლივ დადგინდეს, დაზიანებულია თუ არა კაბელის გარეგნული სახე ან გარსი. ამავდროულად, ზოგიერთი სატესტო მოწყობილობის გამოყენება ასევე შესაძლებელია კაბელის იზოლაციის მახასიათებლების და ნაწილობრივი განმუხტვის შესამოწმებლად. პრობლემების აღმოჩენის შემთხვევაში, ისინი დროულად უნდა შეკეთდეს ან შეიცვალოს.

6. მაღალი ძაბვის კაბელების გაუმართაობა და აღმოჩენა

მაღალი ძაბვის კაბელების ხშირი გაუმართაობაა იზოლაციის დაზიანება, გამტარის გათიშვა და შეერთების დაზიანება. იზოლაციის დაზიანება შეიძლება გამოწვეული იყოს იზოლაციის დაბერებით, ნაწილობრივი განმუხტვით ან გარეგანი გადაძაბვით. გამტარის გათიშვა, როგორც წესი, გამოწვეულია გარე მექანიკური ძალით ან ხანგრძლივი გადატვირთვის შედეგად. შეერთების დაზიანება შეიძლება გამოწვეული იყოს შეერთების წარმოების ცუდი პროცესით ან ექსპლუატაციის დროს ძლიერი გაცხელებით.

ამ ხარვეზების აღმოსაჩენად, არსებობს აღმოჩენის მრავალი მეთოდი. ნაწილობრივი განმუხტვის აღმოჩენა ფართოდ გამოყენებული მეთოდია. კაბელში ნაწილობრივი განმუხტვის შედეგად გენერირებული სიგნალის აღმოჩენით, შესაძლებელია დადგინდეს, არის თუ არა კაბელის შიგნით იზოლაციის დეფექტები. გამძლეობის ტესტს შეუძლია კაბელის გამძლეობის ძაბვის სიმძლავრის დადგენა და იზოლაციის პოტენციური პრობლემების აღმოჩენა. გარდა ამისა, ინფრაწითელი თერმული ვიზუალიზაციის ტექნოლოგიას შეუძლია კაბელის ზედაპირზე ტემპერატურის განაწილების დადგენა, რათა დადგინდეს, აქვს თუ არა კაბელს პრობლემები, როგორიცაა ადგილობრივი გადახურება.
7. მაღალი ძაბვის კაბელების გამოყენებისა და განვითარების ტენდენცია ენერგოსისტემებში

ენერგოსისტემებში, მაღალი ძაბვის კაბელები ფართოდ გამოიყენება ქალაქის ელექტროქსელის ტრანსფორმაციაში, დიდი ელექტროსადგურების გამავალ ხაზებში, წყალქვეშა კაბელის გადაცემასა და სხვა სფეროებში. ქალაქის ელექტროქსელებში, შეზღუდული სივრცის გამო, მიწისქვეშა კაბელების გამოყენებას შეუძლია სივრცის დაზოგვა და ქალაქის სილამაზის გაუმჯობესება. დიდი ელექტროსადგურების გამავალ ხაზებში ელექტროენერგიის შორეულ ქვესადგურებში გადასაცემად მაღალი ძაბვის კაბელების გამოყენებაა საჭირო. წყალქვეშა კაბელის გადაცემას შეუძლია ზღვიდან გადაკვეთა და კუნძულებისა და სანაპირო ზოლების სტაბილური ენერგომომარაგების უზრუნველყოფა.

ენერგეტიკული ტექნოლოგიების უწყვეტ განვითარებასთან ერთად, მაღალი ძაბვის კაბელებმაც გამოავლინეს განვითარების გარკვეული ტენდენციები. ერთ-ერთი მათგანია მაღალი ძაბვის დონის კაბელების კვლევა, განვითარება და გამოყენება. დიდ მანძილზე ელექტროენერგიის გადაცემის მოთხოვნის ზრდასთან ერთად, ყურადღების ცენტრში მოექცევა ულტრამაღალი ძაბვის კაბელების განვითარება. მეორე - კაბელების ინტელექტი. სენსორებისა და სხვა აღჭურვილობის კაბელში ინტეგრირებით, შესაძლებელია კაბელის მუშაობის სტატუსის რეალურ დროში მონიტორინგი და გაუმართაობის შესახებ გაფრთხილება, რითაც გაუმჯობესდება კაბელის მუშაობის საიმედოობა. მესამე - ეკოლოგიურად სუფთა კაბელების შემუშავება. გარემოს დაცვისადმი ადამიანების მოთხოვნების ზრდასთან ერთად, დაბალი დაბინძურების, გადამუშავებადი კაბელის მასალების კვლევა და განვითარება მომავალი განვითარების მიმართულება იქნება.