สายไฟแรงสูง: คู่มือการออกแบบ การเลือก และการใช้งาน

สิ่งที่กำหนด สายไฟแรงสูง ?

สายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงเส้นเดียวสามารถรองรับไฟฟ้าได้มากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอต่อการจ่ายไฟให้กับเมืองขนาดกลาง ในการจำแนกทางเทคนิค สายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสูงกว่า 33 kV (IEC 60183) หรือ 69 kV (IEEE) สายเคเบิลเหล่านี้เชื่อมต่อโรงงานผลิตไฟฟ้าเข้ากับสถานีไฟฟ้าย่อย ศูนย์กลางการกระจายสินค้าในเมือง และไซต์งานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ซึ่งทางเลือกอื่นที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าไม่สามารถรองรับโหลดได้

ที่สูงกว่า 150 kV การกำหนดจะเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ (EHV) และเกินกว่า 345 kV จะใช้แรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษ (UHV) ไม่ว่าจะเรียนคลาสไหนก็ตาม สายไฟแรงสูง มีข้อกำหนดร่วมกัน นั่นคือ ต้องจัดการความเครียดทางไฟฟ้าที่รุนแรง การขยายตัวทางความร้อน และอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเป็นเวลาหลายทศวรรษโดยไม่เกิดข้อผิดพลาด

สายไฟแรงสูงs Manufacturers, Suppliers, Factory

ในฐานะผู้ผลิตสายไฟแรงสูงของจีน ซัพพลายเออร์และโรงงานสายไฟแรงสูง Huapu เสนอสายไฟฉนวน เอ็กซ์แอลพีอี ขนาด 38/66kV-290/500kV แบบกำหนดเองสำหรับขาย

ดูผลิตภัณฑ์ →

ส่วนประกอบหลักและวัสดุศาสตร์

โครงสร้างสายเคเบิล HV สมัยใหม่มีโครงสร้างเป็นชั้นๆ โดยทั่วไปตัวนำจะเป็นอะลูมิเนียมหรือทองแดงตีเกลียว เลือกใช้เพื่อความคล่องตัวและความยืดหยุ่นทางกล ขนาดตัวนำมีตั้งแต่ 300 มม.² ถึงมากกว่า 2,500 มม.² สำหรับวงจรส่งสัญญาณ เหนือตัวนำทันทีจะมีตะแกรงเซมิคอนดักเตอร์เพื่อกระจายสนามไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ ป้องกันการคายประจุบางส่วน

ชั้นฉนวนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) ได้เข้ามาแทนที่กระดาษเคลือบน้ำมันแบบเดิมเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากมีอุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้น (ต่อเนื่อง 90°C โหลดเกิน 130°C) และการสูญเสียอิเล็กทริกต่ำกว่า สำหรับเงื่อนไขพิเศษ เช่น สายเคเบิลใต้น้ำ ยางเอทิลีนโพรพิลีน (อีพีอาร์) มอบความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นและความต้านทานต่อต้นไม้น้ำ ตะแกรงฉนวนเซมิคอนดักเตอร์และตะแกรงโลหะ (สายทองแดงหรือเทป) ทำหน้าที่เป็นเกราะกำบังสายดินเพื่อกักเก็บสนามไฟฟ้าภายในสายเคเบิล

ชั้นนอกให้การปกป้องเชิงกล: ชั้นเบดดิ้ง เกราะโลหะ (ลวดเหล็กหรือเทปสำหรับงานฝัง) และแจ็คเก็ตโพลีเมอร์อัดขึ้นรูป ซึ่งมักเป็นพีวีซี โพลีเอทิลีน หรือสารประกอบหน่วงไฟ ในการติดตั้งที่วิกฤตการณ์ไฟ การออกแบบที่หุ้มฉนวนแร่หรือแจ็คเก็ตแบบพิเศษจะเพิ่มการทนไฟแบบพาสซีฟ

XLPE คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 80% ของการติดตั้งสายเคเบิล HV ใหม่ทั่วโลก ขับเคลื่อนด้วยการบำรุงรักษาที่ลดลงและประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีขึ้น

วิธีการเลือกสายเคเบิล HV ที่เหมาะสม

ข้อมูลจำเพาะเริ่มต้นด้วยแรงดันไฟฟ้าของระบบและระดับข้อผิดพลาด แต่ประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงขึ้นอยู่กับการจับคู่สายเคเบิลกับสภาพแวดล้อมการติดตั้ง เริ่มต้นด้วยการกำหนดพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ (U0/U) — สำหรับระบบ 132 kV โดยทั่วไป U0/U คือ 76/132 kV จากนั้น คำนวณค่าความทึบแสงต่อเนื่องโดยพิจารณาจากความต้านทานความร้อนของดิน (สำหรับสายเคเบิลที่ฝังอยู่) หรืออุณหภูมิโดยรอบและการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ (สำหรับค่าใช้จ่ายเหนือศีรษะ) มาตรฐานเช่น IEC 60287 จัดให้มีกรอบการคำนวณ

ปัจจัยที่ส่งผลโดยตรงต่อการเลือกสายเคเบิล:

• พิกัดการลัดวงจร: สายเคเบิลต้องทนต่อกระแสไฟฟอลต์สูงสุดเป็นเวลา 1–3 วินาที โดยไม่เกินขีดจำกัดความร้อน
• วิธีการติดตั้ง: ฝังโดยตรง ในท่อ ในอากาศ หรือจมอยู่ใต้น้ำ แต่ละรายการส่งผลต่อการกระจายความร้อนและความต้องการการป้องกันทางกล
• อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม: สารเคมี การสัมผัสรังสียูวี การโจมตีของสัตว์ฟันแทะ และการสั่นสะเทือนในโรงงานอุตสาหกรรมจำเป็นต้องมีการหุ้มแบบพิเศษ สำหรับพื้นที่อุดมด้วยไฮโดรคาร์บอน สายเคเบิลอุณหภูมิสูงทนไฟ อาจจำเป็นควบคู่ไปกับวงจร HV

IEC 60331 ผู้ผลิตสายเคเบิลทนอุณหภูมิสูงทนไฟ

Huapu เป็นผู้ผลิตสายเคเบิลทนไฟ IEC 60331 โรงงานสายเคเบิลทนอุณหภูมิสูงของจีนเสนอศูนย์ข้อมูลสายเคเบิลทนไฟขายส่ง

ดูผลิตภัณฑ์ →

• รัศมีการดัด: ในระหว่างการติดตั้ง จะต้องสังเกตรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ (โดยทั่วไปคือเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิล 15–20 เท่า) เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของฉนวน

เปรียบเทียบสาย HV กับ สายไฟแรงดันปานกลาง เดิมต้องการฉนวนที่หนาขึ้น หน้าจอที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น และการทดสอบการคายประจุบางส่วนอย่างเข้มงวดตามมาตรฐาน IEC 60840 (สูงถึง 150 kV) หรือ IEC 62067 (สูงกว่า 150 kV)

ผู้ผลิตสายไฟแรงดันปานกลาง ซัพพลายเออร์ โรงงาน

ในฐานะผู้ผลิตสายไฟแรงดันปานกลางของจีน ซัพพลายเออร์และโรงงานสายไฟแรงดันปานกลาง Huapu เสนอสายไฟหุ้มฉนวนโพลีเอทิลีน XLPE แบบกำหนดเอง 3.6 / 6kV-26 / 35kV สำหรับขาย

ดูผลิตภัณฑ์ →

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้ง

การวางสายไฟฟ้าแรงสูงเป็นการทำงานที่มีความแม่นยำ ต้องควบคุมความลึกของร่องลึก วัสดุปูรอง และความตึงในการดึง เพื่อป้องกันความเครียดทางกล สายเคเบิลแกนเดี่ยวขนาด 132 kV ทั่วไปที่มีน้ำหนัก 15 กก./ม. สามารถใช้แรงดึงได้มากกว่า 20 kN ซึ่งเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัยหากไม่ได้รับการตรวจสอบ การใช้ลูกกลิ้งสายเคเบิล หูดึงที่ถูกต้อง และแบบหมุนไม่สามารถต่อรองได้

กฎการติดตั้งที่สำคัญ:

• แรงดึง: สำหรับตัวนำทองแดง จำกัดแรงดึงไว้ที่ 50 N/mm² ของหน้าตัดตัวนำ สำหรับอะลูมิเนียม 30 นิวตัน/มม.²
• แรงดันแก้มยาง: ที่ทางโค้ง แรงดันแบริ่งที่แก้มยางจะต้องต่ำกว่า 5,000 นิวตัน/เมตร สำหรับการก่อสร้างส่วนใหญ่
• รัศมีการดัด: รักษารัศมีอย่างน้อย 15D สำหรับสายเคเบิลแบบแกนเดี่ยวและ 20D สำหรับสายเคเบิลแบบสามแกน (โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล)
• ระยะห่างร่วมและการสิ้นสุด: ค้นหาข้อต่อให้ห่างจากพื้นที่การจราจรและตามระยะห่างโดยทั่วไปเกิน 500 ม. เพื่อลดความเสี่ยงจากข้อผิดพลาดให้เหลือน้อยที่สุด

หลังจากการติดตั้ง การทดสอบความสมบูรณ์ของปลอกและการทดสอบ DC หรือ VLF แรงดันสูงจะตรวจสอบสภาพของฉนวนก่อนการจ่ายไฟ การข้ามการตรวจวัดการคายประจุบางส่วนหลังการติดตั้งเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของสายเคเบิลตั้งแต่เนิ่นๆ

การทดสอบและการว่าจ้างโปรโตคอล

ระบบเคเบิล HV ทุกระบบผ่านการทดสอบตามลำดับเพื่อยืนยันการปฏิบัติตาม IEC 60840, 62067 หรือเทียบเท่าระดับภูมิภาค เช่น IEEE 48 การทดสอบตามปกติจากโรงงานสำหรับแต่ละม้วนประกอบด้วยความต้านทานของตัวนำ ระดับการคายประจุบางส่วน (PD) ที่ 1.25 U0 และความหนาของฉนวน เกณฑ์การยอมรับ PD สำหรับสาย XLPE ใหม่นั้นแทบจะไม่เกิน 5 pC ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 1.25 เท่า

วิธีการทดสอบในสถานที่:

• การทดสอบความถี่ต่ำมาก (VLF): ใช้แรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ 0.1 Hz โดยทั่วไปคือ 3 U0 เป็นเวลา 15–60 นาที เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องของฉนวนโดยไม่ทำให้สายเคเบิลเสียหาย
• การทำแผนที่การปล่อยบางส่วน: การสะท้อนแสงโดเมนเวลาระบุตำแหน่งที่เกิดข้อผิดพลาดด้วยความแม่นยำระดับมิเตอร์
• การทดสอบความสมบูรณ์ของเปลือก: แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 5–10 kV ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของแจ็คเก็ตด้านนอกและตะแกรงโลหะ

รายงานการทดสอบการใช้งานที่มีเอกสารครบถ้วนจะช่วยเร่งการประมวลผลการรับประกันและการอนุมัติประกันภัย

เส้นทางข้างหน้า: แนวโน้มของระบบส่งกำลัง HV

กระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) กำลังเปลี่ยนรูปแบบการถ่ายโอนพลังงานระยะไกล โดยปัจจุบันสาย XLPE อัดรีดทำงานที่ ±525 kV ศูนย์ข้อมูลและฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งกำลังผลักดันความต้องการสายเคเบิลขนาดกะทัดรัดและมีความครอบคลุมสูงพร้อมการตรวจสอบไฟเบอร์ออปติกในตัว แนวปฏิบัติที่เกิดขึ้นอีกประการหนึ่งคือการนำเสื้อแจ็คเก็ตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปราศจากฮาโลเจนมาใช้โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการดับเพลิง

ในขณะเดียวกัน ข้อกำหนดของกริดอัจฉริยะจะผลักดันให้เกิดการตรวจจับอุณหภูมิแบบกระจาย (DTS) และการจัดอันดับสายไดนามิกแบบเรียลไทม์ ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุด ในขณะเดียวกันก็ป้องกันความร้อนเกินพิกัด โดยไม่คำนึงถึงเทคโนโลยี การเลือกสายไฟแรงสูงที่เหมาะสมและการปฏิบัติตามมาตรฐานการติดตั้งและการทดสอบที่เข้มงวดยังคงเป็นรากฐานของโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่น