摘要:在社会经济飞速发展的背景下,城市化进程的步伐不断加快,电力成为各个行业发展必要的要素,如居民生活、工作生产、医疗卫生等都需要使用电力。目前,我国能源资源和能源需求呈现逆向分布的情况,需要建设容量大、距离远的高压输电线路,是我国电力企业进一步发展的方向和趋势,也是满足电力需求的有效方式。在环保理念下,电力电缆输电系统以其外界影响小、供电可靠、土地资源利用高等特点,得到普遍的应用。文章中分析高压电力电缆的关键技术,进行相应的展望探究。
关键词:高压电力电缆 关键技术 现状 展望
高压电缆作为我国电力电网的重要内容,在电网运行中,如果电缆出现安全问题,对整个电网运行有着直接影响,影响其安全性,导致供电中断,影响电力传输质量,影响人们的生产和生活。因此,电力企业相关工作人员,需要解决高压电缆的实际情况,做好高压电缆的检查工作,加强日常维护工作,保证高压电力安全、稳定的运行,实现电力企业的可持续发展战略。
一、高压电缆的关键技术分析
1.高压油浸纸绝缘电缆。油浸纸绝缘电缆是一种最高达到高压等级的电力电缆,从其浸渍剂的不同主要有滴干纸绝缘你、充油绝缘等类型。此种类型的电缆有着非常高的耐压强度,其化学性能较为稳定,耐电晕性能较好。同时,其制作工艺相对较为复杂,后期维护成本比较高,敷设位差小等。如2009年,我国在海南联网海底电缆工程中,使用交流500kV的充油电缆,是目前电压等级比较高的海底电缆工程项目。油浸纸绝缘电缆在海底电缆中的应用,标志着此种类型类型的制造、配套设备和运行等技术比较成熟。
2.高压挤包绝缘电缆技术。相对于油浸纸绝缘电缆来说,此种电缆技术发展较晚,虽然在20世纪50年代时,100kV的高压挤包绝缘电缆已经被制造,但是,其技术并不成熟,在实际的应用中存在很多安全问题,经过科研人员的研究,在1972年研究出更高等级的高压电缆。此种电缆技术的制作工艺较为简单,维护也比较便捷,传输的容量大。在柔性直流输电工程中,挤包绝缘电缆技术的应用,体现出我国高压挤包绝缘电缆制造和应用有了新的发展和突破。
3.高温超导电缆技术。超导电缆技术主要是在低温条件下,利用材料阻值为零或者小的特点。此项技术可以削弱电流输送环节由于温度升高的影响,降低电缆线路运行环节的损耗,提高线路输送容量,输送量大,其性价比越高。超导电缆从直流低温超导电缆发展到交流高温超导电缆,虽然已经研发出临界温度最高点的高温超导电缆,其配套的冷却设备造价比较高高温超导电缆技术作为一种新技术,是电力电缆行业发展的号宗地按,随着高温超导电缆技术的推进,推动电力行业的发展,为电力行业改革带来巨大动力。
4.聚乙烯技术。在常温条件下,聚乙烯是一种电气性能好的绝缘材料,在高压电力电缆绝缘中广泛应用。通过辐照或者化学方式,进行聚乙烯的交联处理,得到交联聚乙烯,在高温情况下,可以提高电气性能和机械性能,是电力电缆绝缘的最佳选择。和充油电缆相比,交联聚乙烯电缆不需要相应的供油系统,防火措施非常简单,可以进行高落差或者垂直形式的敷设,在安装中,要是施工现场清洁、干燥。交联聚乙烯体积膨胀系数比较大,压缩模量比较小,使得其在应用中存在一些机械性能问题,对其应用范围有着限制和影响。
二、高压电力电缆的运行现状分析
1.保护区不够规范。随着我国电力行业的发展,高压电缆保护区建设不断推进,常常会在保护区栽植不常见的植物或者建造建筑物。一些个体为了利益,在保护区栽种生长较快的树木,如桉树。一般来说,如桉树等生长较快的树木,两年可以生长超过5米,如果声场环境较好,一年内可以生长7米,如果栽种的密度较高,对输电线路有着深远的影响。此种问题的出现,主要是高压电缆架设和使用中,线路经过区域形成保护区,按照国家法律进行保护,部分保护区的人通过土地转让等方式,大量的重视果树或者速生树木,甚至建造一些违章建筑物,对线路设备产生威胁,有着非常大的人身安全风险。
2.覆冰凝冻危害。电力电缆面临的覆冰凝霜主要受到风速风向、温度和水分含量等因素影响,一般来说,冬季和初春是其发生的高峰时期,如果气温下降到-5~0℃,风速在3~15m/s时,加上大雾或者小雨等天气,就会电力电缆形成雨凇,随着气温的下降,冻雨和湿雪就会变成雨凇,冰面也会快速增加,形成较厚的冰层。当温度下降到-15~-8℃的情况下,冰层外侧会积覆雾凇,导致电力电缆表面形成复合冰层,使得电缆的负担增加。当电缆出现覆冰的情况,风速对其具有加剧作用。一般来说,高压电缆的位置相对较高,处于凝冻的状态,如果风速增加,使得凝冻加剧,严重时造成电缆损坏或者断裂,给电力电缆产生严重的危害。
三、高压电力电缆的发展趋势
1.油浸纸绝缘电缆逐渐被交联聚乙烯电缆代替。相对于油浸纸绝缘电缆来说,交联聚乙烯电缆有着非常明显的优势。交联聚乙烯电缆具有非常好的耐热性能和机械性能,在敷设安装时简便快捷,电气性能好,其绝缘电阻值高。在防火措施方面,交联聚乙烯电缆更加简便经济,发生事故后修复比较方便。交联聚乙烯电缆可以进行高落差或者垂直性敷设。从目前的发展技术来说,交联聚乙烯是一种较为过时的绝缘材料,在可靠性和稳定性研究不够深入,随着相关研究的深入,使得交联聚乙烯电缆有更好的发展和应用空间。
2.直流电缆的发展和应用。一般来说,电力电缆大多采取交流方式,随着电缆技术的发展,注重直流电缆的应用,其在高压线路中有着明显优势。高压交流电力电缆由于临近效应和集肤效应的影响,其电能损耗比直流电力电缆要高。在电流和功率传送方向的调节中,直流电缆更加的方便、快捷。交流电缆对绝缘性和安全性有着比较高的要求,结构非常的复杂,其生产制造的成本比较高,一般是直流电缆的三倍左右。
3.多种模式混合输电技术。现阶段,使用的输电模式主要有架空输电线路、气体绝缘管道线路、电力电缆线路等,不同的输电模式有着不同的优势,在实际的应用中有着自身的缺陷和不足。因此,电力系统需要对不同输电模式的特点进行综合分析,逐渐朝着三种输电模式结合的混合输电模式发展。如城市电力线路中,以市貌和安全为主,以电力电缆和气体绝缘管道为主;对于江河湖海、高山地区或者自然保护区,架空线路架设比较困难,可以采取地空混合的输电模式,突破架空输电线路技术的局限,多种模式混合输电是电力电缆发展的挑战和机遇。
4.综合性防治技术。构建完善的高压电力电缆监测系统,做好自然因素的控制,降低其对电力电缆的安全威胁。电力企业需要构建完善的监测系统,对电力电缆全面监测,特别是高原、山区等,应当充分利用现代信息技术,及时了解当地天气情况,必要情况下,需要对输电线路进行调整,避开自然灾害的影响。注重卫星遥感监测技术的应用,对线路进行全过程监测,及时发现问题,及时进行维修,在最短的时间内恢复供电。加强高压电力电缆维护工作,对其管理和运维人员,采取相应的培训措施,提高其检测、维护和维修技术水平,树立良好的责任意识,保证电力电缆安全稳定的运行,为人们的生产和生产提供保障。
四、结语
随着节能环保理念的发展,高压电力电缆更加注重其能效和损耗情况,将“高能效、低损耗”作为电力行业的发展方向。因此,相关人员针对电缆性能材料进行研究,探究空间电荷测量问题,有效规避电缆损伤和覆冰凝冻危害。随着高压电力电力电缆技术的发展,架空输电、气体绝缘管道线路和电力电缆混合输电成为未来电网发展的趋势。
参考文献:
[1]艾华.高压超高压电力电缆关键技术分析及展望[J].电工技术:理论与实践, 2016, 000(005):4-4.
[2]Deng Sheng-hua.高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J].电力系统装备, 2019, 000(011):39-40.
[3]于雪坤.高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J].区域治理, 2017, 000(008):182.