Ar eļļu un gāzi pildītu augstsprieguma kabeļu projektēšana un pielietošana

Pazemes augstsprieguma kabeļi ir izmantoti elektroenerģijas pārvadīšanai daudzus gadus, un gadu gaitā ir izstrādātas vairākas dažādas tehnoloģijas.

Izolētajiem gāzes un naftas cauruļvadiem ir tehniskie, vides un ekspluatācijas raksturlielumi, kas padara tos par ļoti labu alternatīvu, ja ir nepieciešama augstsprieguma pārvade ierobežotā telpā, piemēram, ja to nav iespējams izmantot. gaisvadu elektropārvades līnijas.

Augstsprieguma kabeļi Spānijā 400 kV spriegumam

Pārvades kabeļi ar gāzes un eļļas izolāciju (augstspiediena gāzes un eļļas kabeļi) ir droša un elastīga alternatīva gaisvadu līnijām un aizņem daudz mazāk vietas, vienlaikus nodrošinot tādu pašu jaudas pārvadi.

Tā kā tiem ir maza ietekme uz ainavu vai tā nav nekāda, un to minimālā elektromagnētiskā emisija nozīmē, ka tos var izmantot ēku tuvumā vai pat tajās, ar eļļu un gāzi pildītus augstsprieguma kabeļus var apsvērt plašam lietojumu klāstam.

Magnētiskā indikācija B, ko var izmērīt šādas konstrukcijas tuvumā, ir ļoti zema, daudz zemāka nekā līdzvērtīgai gaisvadu līnijai. 5 metru attālumā no caurulēm tas ir mazāks par 1 μT.

Tie ir piemēroti pazemes gaisvadu līniju turpināšanai, elektrostaciju pieslēgšanai elektrotīklam vai kā kompakts veids lielu rūpniecības uzņēmumu pieslēgšanai vispārējam tīklam.

Lietojot kabeļos ar paaugstinātu spiedienu, ievērojami palielinās kabeļa izolācijas dielektriskā izturība un samazinās tā biezums un attiecīgi izmaksas. Paaugstināts spiediens kabeļos, kas pildīti ar eļļu vai gāzi, tiek radīts izolācijas iekšpusē caur dobu serdi vai citām caurulēm gar kabeli, un tiek pielietots ārpus izolācijas, ja kabelis ir ievietots tērauda caurulē.

Kabeļu līnijas izbūve ar augstsprieguma gāzes pildījuma kabeļiem

Ar gāzi pildītajos kabeļos tiek izmantota ūdens iestrādāta izolācija ar noplicinātu slāni, kura slānī atrodas zem spiediena inerta gāze, kurai ir labas elektriskās īpašības un augsta siltumvadītspēja (slāpeklis, SF6 gāze utt.). Gaisa aizstāšana ar slāpekli vai SF6 gāzi novērš izolācijas oksidēšanu.

Pēc spiediena lieluma izšķir kabeļus ar zemu (0,7-1,5 atm), vidēju (līdz 3 atm) un augstu (12-15 atm) spiedienu. Pirmie divu veidu kabeļi galvenokārt ir izgatavoti no trīsfāzu kabeļiem 10-35 kV, bet augstspiediena kabeļi - vienfāzes 110-330 kV.

Viendzīslas eļļas pildīti kabeļi 110 kV ir izgatavoti ar vienu eļļu vadošu kanālu dobās serdes centrā, bet spriegumam 500 kV - ar centrālo kanālu serdē un kanāliem zem aizsargapvalka.

Trīsfāzu ar eļļu pildīta konstrukcija

Spiediena paaugstināšanai nepieciešams nostiprināt aizsargapvalku, virs tā uzliekot armatūras metāla sloksnes, kuras no korozijas aizsargā piemēroti pārklājumi, kā arī cinkota tērauda stiepļu bruņas.

Liels trūkums mūsdienu augstsprieguma līnijai, kas izgatavota ar eļļu pildītu kabeli, ir nepieciešamība pēc ļoti dārgām un sarežģītām palīgierīcēm, piemēram: padeves tvertnes, spiediena tvertnes, pieturas, savienotāji un gala savienotāji.

Impregnēšanas sastāva tilpumu izmaiņu kompensācija tiek veikta, izmantojot padeves ierīces, kas sastāv no padeves tvertnēm un spiediena tvertnes. Padeves tvertnes nodrošina, ka kabelī vai no tā tiek ievadīts liels eļļas daudzums ar nelielām spiediena izmaiņām, un spiediena tvertne uztur spiedienu kabelī, mainoties eļļas tilpumam.

Eļļa pārvietojas pa kabeli pa strāvu nesošā vada centrālo kanālu. Kabeļu līnija ir sadalīta ar ierobežojošām buksēm atsevišķās apdares daļās.

Ar eļļu pildīta kabeļa spēcīgākais konkurents ir spiediena gāzes kabelis. Salīdzinot ar eļļu pildītu augstsprieguma gāzes pildījumu kabeli, tam ir nepieciešamas zemākas līnijas būvniecības izmaksas, nav nepieciešamas sarežģītas palīgiekārtas, un tas ir ļoti vienkāršs gan uzstādīšanā, gan ekspluatācijā.

Trīsfāzu līnijas ierīkošana ar gāzes pildījumu kabeļiem

Ar gāzi pildīto kabeļu galvenā priekšrocība, salīdzinot ar ar eļļu pildītajiem kabeļiem, ir kabeļu līnijas gāzes padeves vienkāršība, iespēja novietot kabeli pa stāviem slīpiem un vertikāliem maršrutiem.

Visplašāk ar gāzi pildītie kabeļi tiek izmantoti spriegumam 10 — 35 kV.Pie 110 kV un lielāka sprieguma ar gāzi pildītiem kabeļiem, salīdzinot ar ar eļļu pildītajiem, ir mazāka impulsa izturība un lielāka termiskā pretestība. Tāpēc mūsu valstī šos kabeļus reti izmanto pie sprieguma 110 kV un vairāk.

Gluži pretēji, Eiropas valstīs ar eļļu pildīti kabeļi (Oil Filled Cable) tiek izmantoti retāk nekā ar gāzi pildīti kabeļi (gāzizolētas elektropārvades līnijas, GIL).

Eiropā šo tehnoloģiju sāka lietot aptuveni 70. gados. Tas ir īpaši izstrādāts, lai nodrošinātu iespēju aprakt augstsprieguma tīklus pilsētvidē. Šobrīd ir daudz pabeigtu projektu, kuros tiek izmantoti ar gāzi pildīti kabeļi spriegumam līdz 500 kV.

Ar gāzi pildīto kabeļu priekšrocība ir salīdzinoši liela drošības robeža avārijas spiediena krituma gadījumā, kas ļauj tos nekavējoties neatvienot, kad spiediens pazeminās.

Ar gāzi pildīta kabeļa dizains

Kabeļi tērauda cauruļvadā zem spiediena eļļas ir trīs viendzīslu kabeļi ar papīra izolāciju, kas piesūcināta ar minerāleļļu vai sintētisko eļļu (bez svina apvalka), kas atrodas tērauda cauruļvadā ar spiedeļļu līdz 15 atm.

Parasti izolācijas piesūcināšanai tiek izmantotas viskozākas eļļas, bet cauruļvada piepildīšanai tiek izmantotas mazāk viskozas eļļas. Šādas kabeļu līnijas tērauda cauruļvados ar zemspiediena eļļu izmanto 110–220 kV spriegumam.

Izolācija ir pārklāta ar sietu, kas izgatavots no metalizēta papīra vai perforētām vara sloksnēm, uz kurām tiek uzklāts blīvējuma pārklājums - polietilēna apvalks, kas neļauj mitrumam iekļūt kabelī transportēšanas laikā.

Uz blīvējuma pārklājuma spirāli tiek uzklātas divas vai trīs pusapaļas bronzas vai vara stieples, kas paredzētas, lai atvieglotu kabeļa ievilkšanu caurulē, turklāt tās notur fāzes noteiktā attālumā viena no otras, kas uzlabo eļļas cirkulāciju un nodrošina kabeļu sietu elektrisko kontaktu ar cauruļvadu.

Tērauda caurule, kas uztur spiedienu kabelī, ir uzticama aizsardzība pret mehāniskiem bojājumiem. Eļļas spiediens uz izolāciju tiek pārnests caur polietilēna apvalku.

Pāreja no gaisa uz kabeli

Augstsprieguma kabeļa vājā vieta parasti ir savienotāji. Viens no galvenajiem uzdevumiem augstsprieguma kabeļu līniju izstrādē ir tāda savienotāja izveide, kas ir ērts uzstādīšanai un kura elektriskā izturība nav mazāka par kabeļa stiprumu.

Kabeļu līnijas galos tiek uzstādīti gala savienotāji, bet ik pēc 1–1,5 km līnijas tiek uzstādīti puspieturas savienotāji (tie novērš brīvu eļļas apmaiņu starp blakus esošajiem cauruļvada posmiem).

Iepriekš iestatīto eļļas spiedienu cauruļvadā uztur automātiski strādājoša iekārta, kas piegādā eļļu cauruļvadam, kad spiediens pazeminās, un noņem lieko eļļu, kad spiediens paaugstinās.

Eļļu pildīto kabeļu savienotājos notiek strāvu nesošo vadu elektriskais pieslēgums un kabeļa eļļas kanālu pieslēgšana.

Serdes tiek saspiestas kopā un eļļas kanāla nepārtrauktību nodrošina doba tērauda caurule (eļļas klātbūtnes dēļ nav pieļaujama metināšana vai cietlodēšana).

Visā bukses garumā tiek uzklāts slīpēts vairogs (alvota vara pinums), un bukses ārpuse ir ievietota metāla korpusā.

Ar eļļu piepildīta augstsprieguma kabeļa kabeļa bukse

Spiediena gāzes tērauda cauruļvada kabeļi atšķiras no iepriekšējās konstrukcijas tikai ar to, ka minerāleļļas vai sintētiskās eļļas vietā cauruļvads ir piepildīts ar saspiestu inertu gāzi, parasti slāpekli ar spiedienu aptuveni 12-15 atm. Šādu kabeļu priekšrocība ir līnijas apgādes sistēmas ievērojama vienkāršošana un izmaksu samazināšana.

Kabeļu izolācija ir pakļauta ne tikai nepārtrauktai rūpnieciskās frekvences sprieguma iedarbībai, bet arī impulsu spriegumam, jo ​​kabeļi ir tieši savienoti ar gaisvadu līnijām vai atvērto apakšstaciju un sadales iekārtu elektroiekārtām, kas uztver ietekmi. atmosfēras viļņi. 

Ar eļļu pildīta kabeļa impulsa stiprums ir lielāks nekā ar gāzi pildītam kabelim neatkarīgi no tajos esošās eļļas vai gāzes spiediena vērtībām. Jebkura veida kabeļiem impulsa pārrāvuma spriegumu var palielināt, samazinot papīra sloksņu biezumu, t.i. samazinot atstarpes starp tām. Vislielākie pārrāvuma spriegumi ir ar eļļu pildītiem kabeļiem vai kabeļiem zem ārējā gāzes spiediena, kur izolācijas spraugas ir aizpildītas ar impregnējošu maisījumu.

Ar gāzi pildītus augstsprieguma kabeļus pazemes kolektorā (tunelī) var viegli pārvietot starp kabeļiem, taču šāda veida uzstādīšanai gandrīz nav nepieciešama apkope

Augstspiediena gāzes un eļļas izolācijas kabeļu cauruļvadi jau vairākus gadu desmitus ir pierādījuši savu tehnisko uzticamību, jo papildus ļoti labām pārvades īpašībām tie nodrošina izcilu drošību ekspluatācijā un pat bojājumu gadījumā.

Kabeļu līniju izolācijas stāvoklis ekspluatācijas laikā tiek pārbaudīts ar profilaktiskām pārbaudēm, kas ļauj identificēt rupjus izolācijas integritātes pārkāpumus un tās defektus (fāzes zemējums, vadu pārrāvumi utt.), kā arī izmērīt izolācijas pretestību, noplūdes strāvas, dielektrisko zudumu leņķi utt.

Jāņem vērā, ka kabeļu līniju izolācijai profilaktiskās pārbaudes ir vienīgā metode, kā atklāt defektīvus plankumus izolācijā, jo kabeļu līnija nav pieejama pārbaudei un profilaktiskajam remontam. Tāpēc kabeļu līniju izolācijas profilaktiskajai pārbaudei vajadzētu ātri noteikt kabeļu izolācijas defektus un tādējādi samazināt tīkla avārijas situāciju.

Papildus rakstam - Siemens izstrādā gāzes pārvades līniju

Jaunā līnija ir paredzēta līdz pat piecu gigavatu (GW) jaudas pārsūtīšanai vienā sistēmā. Vācijas Federālā ekonomikas un enerģētikas ministrija šim attīstības projektam piešķir 3,78 miljonus eiro.

Līdzstrāvas elektrības vadi tiks balstīta uz esošās gāzes izolētās elektropārvades līnijas (TL) tehnoloģiju, kas sastāv no divām koncentriskām alumīnija caurulēm. Kā izolācijas vide tiek izmantots gāzu maisījums.Līdz šim gāzes izolētas kabeļu līnijas bija pieejamas tikai maiņstrāvai.

Pārvades tīkla paplašināšana ir nepieciešama, lai līdz 2050. gadam 80% no Vācijas elektroenerģijas pieprasījuma tiktu nodrošināti ar atjaunojamiem energoresursiem.

Saražotā elektroenerģija vēja turbīnas valsts ziemeļu daļā un gar Vācijas piekrasti, pēc iespējas efektīvāk būs jātransportē uz kravu centriem Vācijas dienvidu daļā.Līdzstrāvas pārraide ir vislabāk piemērota šim nolūkam, jo ​​tai ir zemi elektriskie zudumi salīdzinājumā ar maiņstrāvas pārvadi.

Tīkla attīstību, izmantojot augstsprieguma līdzstrāvu (HVDC), izmantojot gaisvadu elektropārvades līnijas un ar gāzi izolētas līdzstrāvas pārvades līnijas, kas atrodas pazemē noteiktos apgabalos, var realizēt, izmantojot ievērojami mazāk resursu nekā trīsfāzu tehnoloģija.

«Pazemes līdzstrāvas pārvade ir būtiska Vācijas pārejai uz jaunu elektroenerģijas struktūru, jo tās attīstība sākotnēji notiks Vācijā. Vēlāk būs diezgan iespējamas uzziņas no citām ES valstīm vai citām pasaules valstīm. Jebkurā gadījumā, attīstot līdzstrāvas gāzes pārvades līniju, Vācijai būs vadošā loma nākotnes pārvades sistēmu projektēšanā,» sacīja Deniss Imamovičs, Siemens Energy Management par gāzes pārvades sistēmām atbildīgais.