Dalam sistem tenaga listrik modern, kabel tegangan tinggi memegang peranan penting. Dari jaringan listrik bawah tanah di kota-kota hingga jaringan transmisi jarak jauh melintasi pegunungan dan sungai, kabel tegangan tinggi memastikan transmisi energi listrik yang efisien, stabil, dan aman. Artikel ini akan membahas secara mendalam berbagai teknologi yang terkait dengan kabel tegangan tinggi, termasuk struktur, klasifikasi, proses pembuatan, karakteristik kinerja, pemasangan, dan pemeliharaannya.
1.Struktur dasar kabel tegangan tinggi
Kabel tegangan tinggi terutama terdiri dari konduktor, lapisan isolasi, lapisan pelindung dan lapisan pelindung.
Konduktor merupakan saluran transmisi arus dan biasanya terbuat dari tembaga atau aluminium. Tembaga memiliki konduktivitas dan keuletan yang baik, sedangkan aluminium relatif murah dan ringan. Konduktor ini umumnya berbentuk kawat pilin multi-untai untuk meningkatkan fleksibilitas.
Lapisan isolasi merupakan bagian penting dari kabel tegangan tinggi, yang berperan dalam mencegah kebocoran arus dan mengisolasi konduktor dari dunia luar. Bahan isolasi yang umum termasuk polietilena ikatan silang (XLPE), kertas minyak, dll. XLPE memiliki sifat listrik, ketahanan panas, dan kekuatan mekanis yang sangat baik, dan banyak digunakan dalam kabel tegangan tinggi modern.
Lapisan pelindung dibagi menjadi pelindung dalam dan pelindung luar. Pelindung dalam digunakan untuk membuat medan listrik seragam dan mencegah pelepasan muatan lokal merusak lapisan isolasi; pelindung luar dapat mengurangi gangguan medan elektromagnetik eksternal pada kabel, dan juga mencegah kabel dari dampak elektromagnetik pada dunia luar.
Lapisan pelindung terutama melindungi kabel dari kerusakan akibat faktor eksternal seperti kerusakan mekanis, korosi kimia, dan masuknya air. Lapisan ini biasanya terdiri dari pelindung logam dan selubung luar. Pelindung logam dapat memberikan kekuatan mekanis, dan selubung luar memiliki fungsi kedap air dan anti-korosi.
2. Klasifikasi kabel tegangan tinggi
Berdasarkan level tegangan, kabel tegangan tinggi dapat dibagi menjadi kabel tegangan menengah (umumnya 3-35kV), kabel tegangan tinggi (35-110kV), kabel tegangan sangat tinggi (110-500kV), dan kabel tegangan sangat tinggi (di atas 500kV). Kabel dengan level tegangan yang berbeda memiliki perbedaan dalam desain struktural, persyaratan isolasi, dll.
Dari perspektif bahan isolasi, selain kabel XLPE dan kabel kertas minyak yang disebutkan di atas, terdapat juga kabel karet etilena-propilena. Kabel kertas minyak memiliki sejarah panjang, tetapi karena biaya perawatannya yang tinggi dan alasan lainnya, kabel tersebut secara bertahap telah digantikan oleh kabel XLPE. Kabel karet etilena propilena memiliki fleksibilitas dan ketahanan cuaca yang baik, dan cocok untuk beberapa acara khusus.
3. Proses pembuatan kabel tegangan tinggi
Pembuatan kabel tegangan tinggi adalah proses yang rumit dan rumit.
Pembuatan konduktor pertama-tama memerlukan bahan baku tembaga atau aluminium untuk diregangkan, dipelintir, dan proses lainnya untuk memastikan keakuratan dimensi dan sifat mekanis konduktor. Selama proses pelintiran, untaian untaian harus disusun rapat untuk meningkatkan konduktivitas konduktor.
Ekstrusi lapisan insulasi merupakan salah satu langkah utama. Untuk lapisan insulasi XLPE, material XLPE diekstrusi pada suhu tinggi dan dililitkan secara merata pada konduktor. Selama proses ekstrusi, parameter seperti suhu, tekanan, dan kecepatan ekstrusi harus dikontrol secara ketat untuk memastikan kualitas dan keseragaman ketebalan lapisan insulasi.
Lapisan pelindung biasanya dibuat dengan cara menenun kawat logam atau melilitkan pita logam. Proses pembuatan pelindung bagian dalam dan luar sedikit berbeda, tetapi keduanya harus memastikan integritas lapisan pelindung dan sambungan listrik yang baik.
Terakhir, produksi lapisan pelindung meliputi pemasangan pelindung logam dan ekstrusi selubung luar. Pelindung logam harus terpasang erat pada kabel, dan ekstrusi selubung luar harus memastikan tampilan yang halus tanpa cacat seperti gelembung dan retakan.
4. Karakteristik kinerja kabel tegangan tinggi
Dalam hal kinerja listrik, kabel tegangan tinggi harus memiliki resistansi isolasi yang tinggi, rugi-rugi dielektrik yang rendah, dan resistansi tegangan yang baik. Resistansi isolasi yang tinggi dapat secara efektif mencegah kebocoran arus, rugi-rugi dielektrik yang rendah mengurangi hilangnya energi listrik selama transmisi, dan resistansi tegangan yang baik memastikan bahwa kabel dapat beroperasi dengan aman di lingkungan tegangan tinggi.
Dari segi sifat mekanis, kabel harus memiliki kekuatan tarik, radius tekuk, dan ketahanan benturan yang memadai. Selama pemasangan dan pengoperasian, kabel dapat mengalami peregangan, tekukan, dan benturan gaya eksternal. Jika sifat mekanisnya tidak memadai, kabel dapat dengan mudah rusak.
Performa termal juga merupakan aspek penting. Kabel akan menghasilkan panas selama pengoperasian, terutama saat beroperasi dengan beban tinggi. Oleh karena itu, kabel harus memiliki ketahanan panas yang baik dan dapat bekerja secara normal dalam rentang suhu tertentu tanpa masalah seperti penuaan isolasi. Kabel XLPE memiliki ketahanan panas yang relatif baik dan dapat beroperasi dalam waktu lama pada suhu yang lebih tinggi.
5. Pemasangan dan pemeliharaan kabel tegangan tinggi
Dalam hal pemasangan, hal pertama yang harus dilakukan adalah merencanakan jalur untuk memastikan jalur pemasangan kabel masuk akal dan aman. Selama proses pemasangan, perlu diperhatikan untuk menghindari peregangan, pembengkokan, dan ekstrusi kabel yang berlebihan. Untuk pemasangan kabel jarak jauh, biasanya digunakan peralatan seperti konveyor kabel untuk membantu konstruksi.
Pembuatan sambungan kabel merupakan mata rantai utama dalam proses pemasangan. Kualitas sambungan secara langsung memengaruhi keandalan pengoperasian kabel. Saat membuat sambungan, kabel perlu dilucuti, dibersihkan, disambungkan, dan diisolasi. Setiap langkah perlu dilakukan secara ketat sesuai dengan persyaratan proses untuk memastikan bahwa sifat listrik dan mekanis sambungan memenuhi persyaratan.
Pekerjaan pemeliharaan sangat penting untuk pengoperasian kabel tegangan tinggi yang stabil dalam jangka panjang. Pemeriksaan rutin dapat segera mendeteksi apakah tampilan kabel rusak atau selubungnya rusak. Pada saat yang sama, beberapa peralatan pengujian juga dapat digunakan untuk menguji kinerja isolasi dan pelepasan sebagian kabel. Jika ditemukan masalah, masalah tersebut harus diperbaiki atau diganti tepat waktu.
6. Kegagalan dan deteksi kabel tegangan tinggi
Kegagalan umum kabel tegangan tinggi meliputi kerusakan isolasi, pemutusan konduktor, dan kegagalan sambungan. Kerusakan isolasi dapat disebabkan oleh penuaan isolasi, pelepasan muatan parsial, atau tegangan lebih eksternal. Pemutusan konduktor biasanya disebabkan oleh gaya eksternal mekanis atau kelebihan beban jangka panjang. Kegagalan sambungan dapat disebabkan oleh proses pembuatan sambungan yang buruk atau pemanasan yang parah selama pengoperasian.
Untuk mendeteksi kesalahan ini, ada banyak metode deteksi. Deteksi pelepasan muatan parsial merupakan metode yang umum digunakan. Dengan mendeteksi sinyal yang dihasilkan oleh pelepasan muatan parsial pada kabel, dapat ditentukan apakah terdapat cacat isolasi di dalam kabel. Uji tegangan tahan dapat mendeteksi kapasitas tegangan tahan kabel dan menemukan potensi masalah isolasi. Selain itu, teknologi pencitraan termal inframerah dapat mendeteksi distribusi suhu pada permukaan kabel, sehingga dapat mengetahui apakah kabel memiliki masalah seperti panas berlebih di sekitar kabel.
7. Aplikasi dan tren pengembangan kabel tegangan tinggi dalam sistem tenaga listrik
Dalam sistem tenaga listrik, kabel tegangan tinggi banyak digunakan dalam transformasi jaringan listrik perkotaan, saluran keluar pembangkit listrik besar, transmisi kabel bawah laut, dan bidang lainnya. Dalam jaringan listrik perkotaan, karena keterbatasan ruang, penggunaan kabel bawah tanah dapat menghemat ruang dan meningkatkan keindahan kota. Saluran keluar pembangkit listrik besar memerlukan penggunaan kabel tegangan tinggi untuk mentransmisikan listrik ke gardu induk yang jauh. Transmisi kabel bawah laut dapat mewujudkan transmisi daya lintas laut dan menyediakan pasokan daya yang stabil untuk pulau-pulau dan wilayah pesisir.
Dengan terus berkembangnya teknologi tenaga listrik, kabel tegangan tinggi juga menunjukkan beberapa tren perkembangan. Salah satunya adalah penelitian dan pengembangan serta penerapan kabel dengan level tegangan yang lebih tinggi. Dengan meningkatnya permintaan transmisi daya jarak jauh, pengembangan kabel tegangan sangat tinggi akan menjadi fokus. Yang kedua adalah kecerdasan kabel. Dengan mengintegrasikan sensor dan peralatan lain ke dalam kabel, pemantauan status pengoperasian kabel dan peringatan kesalahan secara real-time dapat dicapai, sehingga meningkatkan keandalan pengoperasian kabel. Yang ketiga adalah pengembangan kabel yang ramah lingkungan. Karena kebutuhan masyarakat akan perlindungan lingkungan meningkat, penelitian dan pengembangan material kabel yang rendah polusi dan dapat didaur ulang akan menjadi arah pengembangan di masa depan.
Waktu posting: 24-Sep-2024