Dalam sistem kelistrikan modern, kabel tegangan tinggi memainkan peran vital. Dari jaringan listrik bawah tanah di perkotaan hingga saluran 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 berkaitan dengan kabel tegangan tinggi, termasuk struktur, klasifikasi, proses manufaktur, karakteristik kinerja, instalasi, dan pemeliharaannya.
1.Struktur dasar kabel tegangan tinggi
Kabel tegangan tinggi terutama terdiri dari konduktor, lapisan isolasi, lapisan pelindung dan lapisan pelindung.
Konduktor adalah saluran transmisi arus dan biasanya terbuat dari tembaga atau aluminium. Tembaga memiliki konduktivitas dan keuletan yang baik, sementara aluminium relatif murah dan ringan. Konduktor ini umumnya berbentuk kawat pilin multi-untai untuk meningkatkan fleksibilitas.
Lapisan insulasi merupakan bagian penting dari kabel tegangan tinggi, yang berperan dalam mencegah kebocoran arus dan mengisolasi konduktor dari dunia luar. Material insulasi yang umum digunakan antara lain polietilena ikatan silang (XLPE), kertas minyak, dll. XLPE memiliki sifat listrik, ketahanan panas, dan kekuatan mekanis yang sangat baik, sehingga banyak digunakan pada kabel tegangan tinggi modern.
Lapisan pelindung dibagi menjadi pelindung dalam dan pelindung luar. Pelindung dalam berfungsi untuk meratakan medan listrik dan mencegah pelepasan muatan lokal yang merusak lapisan insulasi; pelindung luar dapat mengurangi interferensi medan elektromagnetik eksternal pada kabel, dan juga mencegah kabel dari dampak elektromagnetik terhadap dunia luar.
Lapisan pelindung terutama melindungi kabel dari kerusakan akibat faktor eksternal seperti kerusakan mekanis, korosi kimia, dan intrusi air. Lapisan ini biasanya terdiri dari pelindung logam dan selubung luar. Pelindung logam dapat memberikan kekuatan mekanis, sementara selubung luar memiliki fungsi kedap air dan anti-korosi.
2. Klasifikasi kabel tegangan tinggi
Berdasarkan level tegangannya, kabel tegangan tinggi dapat dibagi menjadi kabel tegangan menengah (umumnya 3-35kV), kabel tegangan tinggi (35-110kV), kabel tegangan ultra tinggi (110-500kV), dan kabel tegangan ultra tinggi (di atas 500kV). Kabel dengan level tegangan yang berbeda memiliki desain struktural, persyaratan insulasi, dan sebagainya yang berbeda pula.
Dari segi bahan isolasi, selain kabel XLPE dan kabel kertas minyak yang telah disebutkan, terdapat juga kabel karet etilena-propilena. Kabel kertas minyak memiliki sejarah panjang, tetapi karena biaya perawatannya yang tinggi dan berbagai alasan lainnya, kabel ini secara bertahap digantikan oleh kabel XLPE. Kabel karet etilena-propilena memiliki fleksibilitas dan ketahanan cuaca yang baik, sehingga cocok untuk berbagai acara khusus.
3. Proses pembuatan kabel tegangan tinggi
Pembuatan kabel tegangan tinggi adalah proses yang rumit dan rumit.
Pembuatan konduktor pertama-tama membutuhkan bahan baku tembaga atau aluminium untuk diregangkan, dipelintir, dan proses lainnya untuk memastikan akurasi dimensi dan sifat mekanis konduktor. Selama proses pelintiran, untaian-untaian harus disusun rapat untuk meningkatkan konduktivitas konduktor.
Ekstrusi lapisan insulasi merupakan salah satu langkah kunci. 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 anyaman kawat logam atau pembungkus pita logam. Proses pembuatan pelindung bagian dalam dan luar sedikit berbeda, tetapi keduanya perlu memastikan integritas lapisan pelindung dan koneksi listrik yang baik.
Terakhir, pembuatan lapisan pelindung meliputi pemasangan pelindung logam dan pengepresan selubung luar. Pelindung logam harus terpasang erat pada kabel, dan pengepresan selubung luar harus memastikan tampilan yang halus tanpa cacat seperti gelembung dan retakan.
4. Karakteristik kinerja kabel tegangan tinggi
Dalam hal kinerja kelistrikan, kabel tegangan tinggi perlu 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 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.
Kinerja termal juga merupakan aspek penting. Kabel akan menghasilkan panas selama pengoperasian, terutama saat beroperasi di bawah beban tinggi. Oleh karena itu, kabel harus memiliki ketahanan panas yang baik dan dapat beroperasi secara normal dalam rentang suhu tertentu tanpa masalah seperti penuaan isolasi. Kabel XLPE memiliki ketahanan panas yang relatif baik dan dapat beroperasi dalam jangka 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 memadai dan aman. Selama proses pemasangan, perlu diperhatikan untuk menghindari peregangan, pembengkokan, dan ekstrusi kabel yang berlebihan. Untuk pemasangan kabel jarak jauh, peralatan seperti konveyor kabel biasanya digunakan untuk membantu konstruksi.
Pembuatan sambungan kabel merupakan kunci dalam proses instalasi. Kualitas sambungan secara langsung memengaruhi keandalan operasional kabel. Saat membuat sambungan, kabel perlu dilucuti, dibersihkan, disambung, dan diisolasi. Setiap langkah harus dilakukan secara ketat sesuai dengan persyaratan proses untuk memastikan bahwa sifat listrik dan mekanik sambungan memenuhi persyaratan.
Pekerjaan pemeliharaan sangat penting untuk kestabilan operasi kabel tegangan tinggi dalam jangka panjang. Inspeksi rutin dapat segera mendeteksi kerusakan pada tampilan kabel atau selubungnya. Selain itu, beberapa peralatan pengujian juga dapat digunakan untuk menguji kinerja isolasi dan pelepasan sebagian kabel. Jika ditemukan masalah, sebaiknya segera diperbaiki atau diganti.
6. Kegagalan dan deteksi kabel tegangan tinggi
Kegagalan umum pada kabel tegangan tinggi meliputi kerusakan isolasi, putusnya konduktor, dan kegagalan sambungan. Kerusakan isolasi dapat disebabkan oleh penuaan isolasi, pelepasan muatan parsial, atau tegangan lebih eksternal. Putusnya konduktor biasanya disebabkan oleh gaya eksternal mekanis atau beban berlebih jangka panjang. Kegagalan sambungan dapat disebabkan oleh proses pembuatan sambungan yang buruk atau pemanasan yang berlebihan selama pengoperasian.
Untuk mendeteksi gangguan ini, terdapat banyak metode deteksi. Deteksi pelepasan sebagian (partial discharge) merupakan metode yang umum digunakan. Dengan mendeteksi sinyal yang dihasilkan oleh pelepasan sebagian (partial discharge) 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 diketahui apakah kabel memiliki masalah seperti panas berlebih (overheating) lokal.
7.Aplikasi dan tren pengembangan kabel tegangan tinggi pada sistem tenaga listrik
Dalam sistem kelistrikan, kabel tegangan tinggi banyak digunakan dalam transformasi jaringan listrik perkotaan, saluran keluar pembangkit listrik besar, transmisi kabel bawah laut, dan bidang lainnya. Di jaringan listrik perkotaan, karena keterbatasan ruang, penggunaan kabel bawah tanah dapat menghemat ruang dan memperindah kota. Saluran keluar pembangkit listrik besar membutuhkan 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.
Seiring dengan perkembangan teknologi kelistrikan yang berkelanjutan, kabel tegangan tinggi juga menunjukkan beberapa tren perkembangan. Salah satunya adalah penelitian, pengembangan, dan penerapan kabel dengan tegangan lebih tinggi. Seiring dengan meningkatnya permintaan transmisi daya jarak jauh, pengembangan kabel tegangan ultra tinggi akan menjadi fokus utama. Kedua, kecerdasan kabel. Dengan mengintegrasikan sensor dan peralatan lain ke dalam kabel, pemantauan status operasi kabel secara real-time dan peringatan gangguan dapat dicapai, sehingga meningkatkan keandalan operasional kabel. Ketiga, pengembangan kabel ramah lingkungan. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan perlindungan lingkungan, penelitian dan pengembangan material kabel yang rendah polusi dan dapat didaur ulang akan menjadi arah pengembangan di masa depan.
Waktu posting: 24-Sep-2024