Naftos ir dujų pripildytų aukštos įtampos kabelių projektavimas ir pritaikymas
Požeminiai aukštos įtampos kabeliai elektrai perduoti buvo naudojami daugelį metų, o bėgant metams buvo sukurta daugybė skirtingų technologijų.
Izoliuoti dujotiekiai ir naftotiekiai pasižymi techninėmis, aplinkosauginėmis ir eksploatacinėmis savybėmis, todėl jie yra labai gera alternatyva, kai reikia perduoti aukštos įtampos ribotoje erdvėje, pavyzdžiui, kai neįmanoma naudoti oro elektros linijos.
Aukštos įtampos kabeliai Ispanijoje 400 kV įtampai
Dujų ir alyvos izoliuoti perdavimo kabeliai (aukšto slėgio dujų ir alyvos kabeliai) yra saugi ir lanksti alternatyva oro linijoms ir užima daug mažiau vietos, tuo pačiu užtikrinant tą patį energijos perdavimą.
Kadangi jie daro nedidelį poveikį kraštovaizdžiui arba neturi jokio poveikio, o dėl minimalios elektromagnetinės emisijos juos galima naudoti šalia pastatų ar net juose, nafta ir dujomis užpildyti aukštos įtampos kabeliai gali būti naudojami įvairiems tikslams.
Magnetinė indikacija B, kurią galima išmatuoti šalia tokios konstrukcijos, yra labai žema, daug mažesnė nei lygiavertės oro linijos. 5 metrų atstumu nuo vamzdžių jis yra mažesnis nei 1 μT.
Jie tinka tiekti požeminių oro linijų tąsą, prijungti elektrines prie elektros tinklo arba kaip kompaktiškas būdas prijungti dideles pramonės įmones prie bendrojo tinklo.
Naudojant padidinto slėgio kabeliuose, žymiai padidėja kabelio izoliacijos dielektrinis stipris, sumažėja jo storis ir atitinkamai išlaidos. Padidėjęs slėgis alyva arba dujomis užpildytuose kabeliuose sukuriamas izoliacijos viduje per tuščiavidurį šerdį arba kitus vamzdžius išilgai kabelio ir yra taikomas izoliacijos išorėje, jei kabelis įdedamas į plieninį vamzdį.
Kabelių linijos su aukštos įtampos dujomis užpildytais kabeliais tiesimas
Dujomis užpildytuose kabeliuose naudojama vandeniu įrengiama izoliacija su išsekusiu sluoksniu, kurio sluoksnyje yra inertinės, veikiamos slėgio dujos, pasižyminčios geromis elektrinėmis charakteristikomis ir dideliu šilumos laidumu (azotas, SF6 dujos ir kt.). Orą pakeitus azotu arba SF6 dujomis išvengiama izoliacijos oksidacijos.
Pagal slėgio dydį kabeliai išskiriami žemo (0,7 - 1,5 atm), vidutinio (iki 3 atm) ir aukšto (12 - 15 atm) slėgio. Pirmieji dviejų tipų kabeliai daugiausia gaminami iš trifazių 10–35 kV, o aukšto slėgio – vienfazių 110–330 kV.
Viengysliai alyva užpildyti kabeliai 110 kV yra pagaminti su vienu alyvai laidžiu kanalu tuščiavidurės šerdies centre, o 500 kV įtampai - su centriniu kanalu šerdyje ir kanalais po apsauginiu apvalkalu.
Trifazis alyva užpildytas dizainas
Padidėjus slėgiui, reikia sustiprinti apsauginį apvalkalą, ant jo uždedant armuojančias metalines juostas, kurios nuo korozijos apsaugotos tinkamomis dangomis, taip pat cinkuotų plieninių vielų šarvus.
Didelis šiuolaikinės aukštos įtampos linijos, pagamintos iš alyvos užpildyto kabelio, trūkumas yra labai brangios ir sudėtingos pagalbinės įrangos poreikis, pavyzdžiui: tiekimo bakai, slėgio rezervuarai, stabdis, movos ir galinės jungtys.
Impregnuojančios kompozicijos tūrių pasikeitimų kompensavimas atliekamas naudojant tiekimo įtaisus, kuriuos sudaro tiekimo bakai ir slėgio bakas. Tiekimo bakai užtikrina, kad į kabelį arba iš jo būtų paduodamas didelis alyvos kiekis, mažai keičiantis slėgiui, o slėgio bakas palaiko slėgį kabelyje, kai keičiasi alyvos tūris.
Alyva juda išilgai kabelio išilgai centrinio srovės laido kanalo. Kabelio linija yra padalinta ribojančiomis įvorėmis į atskiras grimo dalis.
Alyva užpildyto kabelio stipriausias konkurentas yra slėginių dujų kabelis. Palyginti su alyva užpildytu aukštos įtampos dujomis užpildytu kabeliu, jam reikia mažesnės linijos tiesimo sąnaudos, nereikia sudėtingos pagalbinės įrangos, jį labai paprasta montuoti ir eksploatuoti.
Trifazės linijos su dujomis užpildytais kabeliais įrengimas
Pagrindinis dujomis užpildytų kabelių privalumas, lyginant su alyva užpildytais kabeliais, yra kabelinės linijos tiekimo dujomis paprastumas, galimybė nutiesti kabelį stačiais nuolydžiais ir vertikaliais maršrutais.
Dujomis užpildyti kabeliai plačiausiai naudojami 10–35 kV įtampai.Esant 110 kV ir aukštesnei įtampai, dujomis užpildyti kabeliai, palyginti su alyviniais, turi mažesnį impulsų stiprumą ir didesnę šiluminę varžą. Todėl šie kabeliai mūsų šalyje retai naudojami esant 110 kV ir aukštesnei įtampai.
Europos šalyse, priešingai, alyva užpildyti kabeliai (Oil Filled Cable) naudojami rečiau nei dujomis užpildyti kabeliai (dujų izoliuotos perdavimo linijos, GIL).
Ši technologija Europoje pradėta taikyti maždaug aštuntajame dešimtmetyje. Jis specialiai sukurtas tam, kad būtų galima įkasti aukštos įtampos tinklus miesto aplinkoje. Šiuo metu yra atlikta daug projektų, kuriuose naudojami dujomis užpildyti kabeliai iki 500 kV įtampai.
Dujomis užpildytų kabelių privalumas yra gana didelė saugos riba avarinio slėgio kritimo atveju, todėl jų negalima iš karto atjungti nukritus slėgiui.
Dujomis užpildyto kabelio konstrukcija
Kabeliai plieniniame vamzdyne su slėgine alyva yra trys viengysliai kabeliai su popierine izoliacija, impregnuota mineraline arba sintetine alyva (be švino apvalkalo), kurie yra plieniniame vamzdyne su slėgine alyva iki 15 atm.
Paprastai izoliacijai impregnuoti naudojamos klampesnės alyvos, o vamzdynui užpildyti mažiau klampios alyvos. Tokios kabelių linijos plieniniuose vamzdynuose su slėgine alyva naudojamos 110–220 kV įtampai.
Izoliacija dengiama iš metalizuoto popieriaus arba perforuotų varinių juostelių pagamintu ekranu, ant kurio uždedama sandarinimo danga - polietileno apvalkalas, kuris transportavimo metu neleidžia į kabelį patekti drėgmei.
Ant sandarinimo dangos spirale uždedami du arba trys pusapvaliai bronziniai arba variniai laidai, skirti palengvinti kabelio įtraukimą į vamzdį, be to, jie išlaiko fazes tam tikru atstumu viena nuo kitos, o tai pagerina alyvos cirkuliacija ir užtikrinamas kabelių ekranų elektrinis kontaktas su vamzdynu.
Plieninis vamzdis, palaikantis slėgį kabelyje, yra patikima apsauga nuo mechaninių pažeidimų. Alyvos slėgis ant izoliacijos perduodamas per polietileno apvalkalą.
Perėjimas prie kabelio
Silpnoji aukštos įtampos kabelio vieta dažniausiai yra jungtys. Viena iš pagrindinių aukštos įtampos kabelių linijų plėtros užduočių yra patogios montuoti jungties sukūrimas, kurios elektros stiprumas būtų ne mažesnis nei kabelio.
Kabelių linijos galuose įrengiamos galinės jungtys, o kas 1 — 1,5 km linijos – puspriekabės (jos neleidžia laisvai keistis alyva tarp gretimų dujotiekio atkarpų).
Iš anksto nustatytą alyvos slėgį vamzdyne palaiko automatiškai veikiantis blokas, kuris tiekia alyvą į dujotiekį, kai slėgis nukrenta, ir pašalina alyvos perteklių, kai slėgis kyla.
Alyvos pripildytų kabelių jungtyse vyksta elektros srovės laidų sujungimas ir kabelio alyvos kanalų sujungimas.
Šerdys suspaudžiamos, o alyvos kanalo tęstinumą užtikrina tuščiaviduris plieninis vamzdis (virinti ar lituoti kietuoju lydmetaliu neleidžiama dėl alyvos buvimo).
Per visą įvorės ilgį uždedamas šlifuotas skydas (alavuoto vario pynė), o įvorės išorė yra įdėta į metalinį korpusą.
Alyva užpildyto aukštos įtampos kabelio kabelio įvorė
Slėginio dujotiekio plieninio vamzdyno kabeliai skiriasi nuo ankstesnės konstrukcijos tik tuo, kad vietoj mineralinės ar sintetinės alyvos dujotiekis užpildomas suslėgtomis inertinėmis dujomis, dažniausiai azotu, kurio slėgis apie 12-15 atm. Tokių kabelių privalumas yra didelis linijos tiekimo sistemos supaprastinimas ir sąnaudų sumažinimas.
Kabelių izoliaciją veikia ne tik nuolatinė pramoninio dažnio, bet ir impulsinė įtampa, nes kabeliai jungiami tiesiai į oro linijas arba atvirų pastočių ir skirstyklų elektros įrenginius, kurie suvokia poveikį. atmosferos bangos.
Alyva užpildyto kabelio impulso stipris yra didesnis nei dujomis užpildyto kabelio, neatsižvelgiant į alyvos ar dujų slėgio vertes juose. Bet kokio tipo kabeliui impulso pertraukimo įtampa gali būti padidinta sumažinus popieriaus juostelių storį, t.y. sumažinant tarpus tarp jų. Alyva užpildyti kabeliai arba kabeliai su išoriniu dujų slėgiu, kur izoliacijos tarpai yra užpildyti impregnuojančiu mišiniu, turi didžiausią gedimo įtampą.
Dujomis užpildytus aukštos įtampos kabelius požeminiame kolektoriuje (tunelyje) galima lengvai perkelti tarp kabelių, tačiau tokio tipo montavimas beveik nereikalauja priežiūros
Aukšto slėgio dujotiekiai ir alyva izoliuoti kabelių vamzdynai jau kelis dešimtmečius įrodė savo techninį patikimumą, nes be labai gerų perdavimo savybių užtikrina išskirtinį saugumą eksploatuojant ir net gedimo atveju.
Kabelių linijų izoliacijos būklė eksploatacijos metu tikrinama atliekant prevencinius bandymus, kurie leidžia nustatyti šiurkščius izoliacijos vientisumo pažeidimus ir jos defektus (fazės įžeminimą, laidų pertraukas ir kt.), taip pat išmatuoti izoliacijos varžą, nuotėkio sroves, dielektrinių nuostolių kampą ir kt.
Pažymėtina, kad izoliuojant kabelių linijas, profilaktiniai bandymai yra vienintelis būdas aptikti izoliacijos defektus, nes kabelių linija neprieinama apžiūrai ir profilaktiniam remontui. Todėl profilaktiniai kabelių linijų izoliacijos bandymai turėtų greitai nustatyti kabelių izoliacijos defektus ir dėl to sumažinti tinklo avarinę situaciją.
Be straipsnio - Siemens kuria dujų perdavimo liniją
Naujoji linija skirta perduoti iki penkių gigavatų (GW) galios vienai sistemai. Vokietijos federalinė ekonomikos ir energetikos ministerija šiam plėtros projektui skiria 3,78 mln.
Nuolatinės srovės elektros laidai bus paremta esamos dujomis izoliuotos perdavimo linijos (TL), kurią sudaro du koncentriniai aliuminio vamzdžiai, technologija. Kaip izoliacinė terpė naudojamas dujų mišinys.Iki šiol dujomis izoliuotos kabelių linijos buvo prieinamos tik kintamajai srovei.
Perdavimo tinklo plėtra būtina, jei iki 2050 m. 80% Vokietijos elektros poreikio bus patenkinti iš atsinaujinančių energijos šaltinių.
Pagaminta elektra vėjo turbinos šiaurinėje šalies dalyje ir palei Vokietijos pakrantę, turės būti kuo efektyviau gabenamos į krovinių centrus pietinėje Vokietijos dalyje.Nuolatinės srovės perdavimas tam geriausiai tinka dėl mažų elektros nuostolių, palyginti su kintamosios srovės perdavimu.
Tinklo plėtra naudojant aukštos įtampos nuolatinę srovę (HVDC), naudojant oro perdavimo linijas ir dujomis izoliuotas nuolatinės srovės perdavimo linijas, nutiestas po žeme tam tikrose vietose, gali būti įgyvendinama naudojant žymiai mažiau išteklių nei trifazė technologija.
„Požeminis nuolatinės srovės perdavimas yra būtinas Vokietijai pereinant prie naujos elektros energijos struktūros, nes iš pradžių jos plėtra vyks Vokietijoje. Vėliau visai galimi užklausimai iš kitų ES šalių ar kitų pasaulio šalių. Bet kuriuo atveju, plėtojant nuolatinės srovės dujų perdavimo liniją, Vokietija vaidins pagrindinį vaidmenį kuriant būsimas perdavimo sistemas“, – sakė Denisas Imamovičius, atsakingas už „Siemens Energy Management“ dujų perdavimo sistemas.