คำอธิบายโดยละเอียด
สายเคเบิล กำลัง แรงดัน สูง คือ อะไร
สายเคเบิล กำลัง แรงดัน สูง (HV) คือ สายเคเบิล กำลัง แกน เดียว ฉนวน XLPE อัด ฉีด พิกัด การ ทำงาน ต่อเนื่อง ที่ แรงดัน ระหว่าง เฟส สูง กว่า 35 kV — โดย ทั่วไป 66 kV, 110 kV, 132 kV, 150 kV และ 220 kV ตาม IEC 60840 และ 275 kV, 400 kV และ 500 kV ตาม IEC 62067 สายเคเบิล เหล่า นี้ เป็น กระดูก สัน หลัง ของ การ ส่ง ไฟฟ้า ใต้ ดิน และ ใต้ ทะเล — มัน นำ พลังงาน หลาย ร้อย เมกะวัตต์ ระหว่าง สถานี ย่อย ใน วงจร ที่ อาจ ยาว 20–50 กม. หรือ มาก กว่า โดย ไม่ มี จุด ต่อ กลาง
การ กระโดด จาก MV (≤36 kV) ไป HV (≥66 kV) ไม่ ใช่ เพียง เรื่อง ฉนวน ที่ หนา ขึ้น ความ เค้น สนาม ไฟฟ้า ที่ แรงดัน ปฏิบัติการ สูง กว่า — โดย ทั่วไป 5–8 kV/mm ที่ U₀ เทียบ กับ 2–5 kV/mm สำหรับ MV — และ ความ เค้น นี้ ถูก รักษา ไว้ นาน 30–50 ปี ของ การ ทำงาน ต่อเนื่อง ที่ ระดับ ความ เค้น เหล่า นี้ ทุก ความ ไม่ สมบูรณ์ ระดับ จุลภาค ใน ระบบ ฉนวน กลาย เป็น กลไก ความ ล้มเหลว ที่ อาจ เกิด ขึ้น ได้ ข้อ กำหนด การ ผลิต สำหรับ สายเคเบิล HV เข้มงวด กว่า MV หนึ่ง ลำดับ ขนาด:
- ความ สะอาด: สาร ประกอบ ฉนวน XLPE ต้อง ถูก จัด การ ใน สภาพ แวด ล้อม ห้อง คลีน เพื่อ ป้องกัน การ ปน เปื้อน อนุภาค ใด ๆ ที่ ใหญ่ กว่า 50–100 μm — อนุภาค ขนาด นี้ ที่ จุด เชื่อม ชั้น ตัวนำ อาจ ทำ ให้ สนาม ไฟฟ้า เข้ม ข้น 2–5 เท่า ของ ความ เค้น เฉลี่ย เพียง พอ ที่ จะ เริ่ม เกิด ไฟฟ้า ทรี ตลอด อายุ สายเคเบิล
- ความ เรียบ: ฉาก กั้น กึ่ง ตัวนำ ต้อง มี ผิว สำเร็จ ที่ มี ความ ขรุขระ (ยอด) น้อย กว่า 50 μm — ส่วน ยื่น ใด ๆ จาก ชั้น ตัวนำ เข้า สู่ ฉนวน สร้าง การ เข้ม ข้น ของ สนาม เฉพาะ จุด
- การ ไล่ ก๊าซ: หลัง การ cross-link ฉนวน XLPE ต้อง ถูก ให้ ความ ร้อน ใน ห้อง ไล่ ก๊าซ นาน 7–30 วัน เพื่อ ลด ผล พลอย ได้ การ cross-link ที่ เหลือ (หลัก ๆ มีเทน, cumyl alcohol และ acetophenone) ให้ ถึง ระดับ ที่ ไม่ สร้าง แรง ดัน ก๊าซ หรือ การ เสื่อม ทาง เคมี ของ ฉาก กั้น กึ่ง ตัวนำ เมื่อ เวลา ผ่าน ไป
- Partial discharge: ระดับ ยอม รับ PD ที่ โรง งาน คือ ≤5 pC ที่ 1.5 U₀ — โพรง เดียว ที่ ใหญ่ กว่า ประมาณ 0.1 mm ใน ฉนวน หรือ ที่ จุด เชื่อม ฉาก กั้น จะ เกิด การ คาย ประจุ >5 pC และ ทำ ให้ สายเคเบิล ถูก ปฏิเสธ
ระบบ ฉนวน XLPE แบบ อัด ฉีด สาม ชั้น
แกน กลาง ของ สายเคเบิล HV คือ ระบบ ฉนวน อัด ฉีด — ชั้น ศูนย์ แกน ร่วม สาม ชั้น อัด ฉีด พร้อม กัน ใน ขั้น ตอน การ ผลิต เดียว:
ชั้น ตัวนำ (กึ่ง ตัวนำ ชั้น ใน)
- สาร ประกอบ กึ่ง ตัวนำ เทอร์โมเซ็ต ชนิด ซูเปอร์คลีน อัด ฉีด
- ยึด ติด โดย ตรง กับ ตัวนำ เพื่อ ขจัด ช่อง อากาศ ที่ ผิว ตัวนำ
- ผิว สำเร็จ: ความ ขรุขระ สูงสุด ≤50 μm ยอด ถึง ท้อง
- หน้า ที่: ให้ ขอบ เขต ศักย์ เท่า เทียม กัน เรียบ ที่ ศักย์ ตัวนำ ขจัด การ คาย ประจุ ช่อง อากาศ ที่ จุด เชื่อม ตัวนำ-ฉนวน
ฉนวน XLPE
- สาร ประกอบ โพลีเอทิลีน cross-link ได้ ชนิด สะอาด พิเศษ, บ่ม ด้วย peroxide
- ความ หนา ฉนวน: 9 mm (66 kV) ถึง 27 mm (220 kV), ออก แบบ สำหรับ ความ เค้น ไฟฟ้า 5–8 kV/mm ที่ U₀
- สนาม ไฟฟ้า แนว รัศมี ใน สายเคเบิล แกน เดียว ที่ รัศมี r จาก ศูนย์ กลาง ตัวนำ คือ E(r) = U₀ / [r × ln(R/r_c)] โดย R คือ รัศมี นอก ของ ฉนวน และ r_c คือ รัศมี ชั้น ตัวนำ ความ เค้น สูงสุด อยู่ ที่ ผิว ชั้น ตัวนำ (r น้อย ที่สุด) — เป็น ตำแหน่ง ที่ วิกฤต ที่สุด สำหรับ ความ สะอาด ของ ฉนวน
- ไล่ ก๊าซ ให้ เหลือ มีเทน <50 ppm หลัง การ cross-link
ฉาก กั้น ฉนวน (กึ่ง ตัวนำ ชั้น นอก)
- สาร ประกอบ กึ่ง ตัวนำ เทอร์โมเซ็ต ชนิด ซูเปอร์คลีน อัด ฉีด
- ยึด ติด กับ ฉนวน XLPE; ยึด ติด เต็ม รูป แบบ แต่ ลอก ออก ได้ ที่ จุด ต่อ สำหรับ การ ทำ หัว ปลาย ภาค สนาม
- ผิว สำเร็จ: เรียบ และ สม่ำเสมอ — จุด เชื่อม ระหว่าง ฉาก กั้น ฉนวน และ ปลอก โลหะ (พร้อม ชั้น รอง/บวม ตัว) ต้อง ไม่ แสดง ความ ผิด ปกติ ที่ เพิ่ม สนาม
- หน้า ที่: ให้ ขอบ เขต ศักย์ เท่า เทียม กัน เรียบ ที่ ศักย์ ดิน; ฉาก กั้น ที่ ยึด ติด ขจัด ช่อง อากาศ ที่ มิ ฉะนั้น จะ มี ระหว่าง ผิว นอก ฉนวน และ ปลอก โลหะ
ปลอก โลหะ — ชั้น กั้น ความ ชื้น แนว รัศมี และ เส้น ทาง กระแส ฟอลต์
สายเคเบิล XLPE HV ทั้ง หมด ต้อง การ ปลอก โลหะ ที่ ต่อ เนื่อง หน้า ที่ สอง ประการ ของ มัน สำคัญ เท่า เทียม กัน:
1. ชั้น กั้น ความ ชื้น แนว รัศมีน้ำ เป็น กลไก การ เสื่อม ระยะ ยาว หลัก ของ ฉนวน XLPE โมเลกุล น้ำ แผ่ เข้า สู่ XLPE เมื่อ เวลา ผ่าน ไป และ ใน การ มี สนาม ไฟฟ้า เกิด ไฟฟ้า ทรี จาก น้ำ — ช่อง จุลภาค ที่ เต็ม ด้วย น้ำ ซึ่ง เจริญ เติบโต จาก จุด ที่ เพิ่ม สนาม ไฟฟ้า ไฟฟ้า ทรี จาก น้ำ ลด ความ แกร่ง ทาง ไดอิเล็กทริก ของ ฉนวน ลด แรงดัน เริ่ม เกิด PD ใน ที่ สุด ไฟฟ้า ทรี จาก น้ำ เชื่อม ข้าม ความ หนา ฉนวน มาก พอ ที่ ฉนวน ที่ ยัง ดี อยู่ เหลือ ไม่ เพียง พอ ต่อ ความ เค้น ปฏิบัติการ
ปลอก โลหะ — ท่อ อะลูมิเนียม ลอน แบบ ไม่ มี รอย ต่อ หรือ ปลอก ตะกั่ว อัด ฉีด — กัน น้ำ ไอ ได้ 100% ด้วย เปลือก หุ้ม ที่ ครบ สมบูรณ์ น้ำ ไม่ สามารถ ถึง ฉนวน XLPE ได้ ตลอด อายุ การ ออก แบบ 30–50 ปี เต็ม
2. เส้น ทาง กระแส ฟอลต์ ลง ดิน และ กระแส ลัด วงจรปลอก โลหะ นำ กระแส ฟอลต์ ลง ดิน จาก ฟอลต์ ของ สายเคเบิล กลับ ไป ยัง แหล่ง จ่าย — หน้า ที่ เดียว กับ ฉาก กั้น ทองแดง ใน สายเคเบิล MV อย่างไร ก็ ตาม ที่ HV กระแส ฟอลต์ ใหญ่ กว่า (10–50 kA) และ วงจร สายเคเบิล ยาว กว่า ต้อง การ หน้า ตัด ปลอก ที่ ใหญ่ ขึ้น ตาม ลำดับ ปลอก อะลูมิเนียม ลอน ของ สายเคเบิล HV มี หน้า ตัด อะลูมิเนียม 250–600 mm² สามารถ นำ กระแส 20–50 kA ได้ นาน 1 วินาที
การ บอน ดิง ปลอก — การ จัด การ แรงดัน เหนี่ยวนำ
ใน วงจร สายเคเบิล HV แกน เดียว กระแส AC ใน ตัวนำ เฟส เหนี่ยวนำ แรงดัน ใน ปลอก โลหะ ถ้า ปลอก ถูก บอน ดิง กับ ดิน ที่ ปลาย ทั้ง สอง ของ ส่วน สายเคเบิล แรงดัน เหนี่ยวนำ ขับ กระแส วน ใน ปลอก — กระแส นี้ เกิด การ สูญ เสีย I²R (โดย ทั่วไป 5–15% ของ การ สูญ เสีย ตัวนำ สำหรับ หน้า ตัด ใหญ่ ที่ 50 Hz) และ ลด ampacity ของ สายเคเบิล โดย การ ให้ ความ ร้อน แก่ ปลอก
วิธี การ บอน ดิง ปลอก สาม แบบ ถูก ใช้:
| วิธี การ บอน ดิง | หลักการ | การ สูญ เสีย | การ ใช้ งาน |
|---|---|---|---|
| บอน ดิง แบบ เต็ม (ปลาย ทั้ง สอง ลง ดิน) | ปลอก ลง ดิน ทั้ง สอง ปลาย; กระแส วน ไหล | สูง — การ สูญ เสีย ปลอก อาจ 5–15% ของ การ สูญ เสีย ตัวนำ | ส่วน สายเคเบิล สั้น (<500 ม.); วงจร กระแส ต่ำ |
| บอน ดิง จุด เดียว | ปลอก ลง ดิน ปลาย เดียว; ไม่ มี เส้น ทาง กระแส วน; ตัว จำกัด แรงดัน ปลอก (SVL) ที่ ปลาย ที่ ไม่ ลง ดิน ป้องกัน แรงดัน เกิน ชั่ว ขณะ | น้อย มาก — ไม่ มี กระแส วน | ส่วน ความ ยาว ปานกลาง (500–2 000 ม.) |
| ครอส-บอน ดิง | สายเคเบิล แกน เดียว สาม เส้น; ปลอก ถูก สลับ ตำแหน่ง ที่ จุด ต่อ เพื่อ ให้ ปลอก แต่ ละ เส้น ใน ส่วน ใหญ่ ครอบ ตำแหน่ง ของ ทั้ง สาม เฟส; แรงดัน เหนี่ยวนำ รวม ใกล้ ศูนย์ ตลอด ส่วน ใหญ่ | ต่ำ มาก — เหลือ เฉพาะ กระแส วน หลง เหลือ | วงจร ยาว (>2 000 ม.); วิธี การ มาตรฐาน สำหรับ วงจร สายเคเบิล HV ยาว |
การ ติด ตั้ง แบบ ครอส-บอน ดิง ต้อง การ จุด ต่อ แบ่ง ส่วน ปลอก — จุด ต่อ แบ่ง ปลอก ทาง ไฟฟ้า ใน ขณะ ที่ คง ความ ต่อ เนื่อง ของ ฉนวน และ ชั้น กั้น ความ ชื้น วงจร ถูก แบ่ง ออก เป็น ส่วน ใหญ่ (โดย ทั่วไป สาม ส่วน ย่อย) และ จุด ต่อ ที่ สาม ทุก จุด เป็น จุด ต่อ ครอส-บอน ดิง ที่ ปลอก ถูก สลับ ตำแหน่ง
การ ติด ตั้ง และ การ ทดสอบ ระบบ — ทำ สายเคเบิล HV ให้ ถูกต้อง
- การ ทดสอบ PD หลัง การ ติด ตั้ง (AC เรโซแนนซ์): วงจร สายเคเบิล ที่ เสร็จ สมบูรณ์ (สายเคเบิล + จุด ต่อ + หัว ปลาย) ถูก ทดสอบ ด้วย ชุด ทดสอบ AC เรโซแนนซ์ ที่ 1.0–1.7 U₀ นาน 30–60 นาที พร้อม การ ตรวจ ติด ตาม PD พร้อม กัน จุด ประสงค์ ไม่ ใช่ การ ผ่าน การ ทดสอบ ทน แรงดัน แบบ go/no-go — แต่ เป็น การ ยืน ยัน ว่า ระดับ PD หลัง การ ติด ตั้ง ตรง กับ ระดับ PD ที่ วัด ที่ โรง งาน บน แต่ ละ ความ ยาว ม้วน การ เพิ่ม ของ PD ที่ จุด ต่อ หรือ หัว ปลาย ใด ๆ ถูก สืบ สวน และ แก้ไข ก่อน การ จ่าย ไฟ
- การ ทดสอบ ความ สมบูรณ์ ปลอก (DC): หลัง การ ติด ตั้ง และ การ ถม ดิน เปลือก PE ชั้น นอก ถูก ทดสอบ ด้วย DC 10 kV ต่อ mm ของ ความ หนา เปลือก ตาม IEC 60229 ชั้น กึ่ง ตัวนำ กราไฟต์ ด้าน นอก ช่วย ให้ ทำ การ ทดสอบ ได้ โดย การ จ่าย แรงดัน ระหว่าง ปลอก โลหะ และ ขั้ว ไฟฟ้า ที่ ลาก ไป ตาม ผิว สายเคเบิล ความ เสียหาย ของ เปลือก ใด ๆ ที่ จะ ทำให้ น้ำ ซึม เข้า ถูก หา พบ และ ซ่อม แซม
- การ ตรวจ สอบ ตัว จำกัด แรงดัน ปลอก (SVL): SVL ที่ จุด ต่อ แบบ จุด เดียว และ ครอส-บอน ดิง ต้อง ถูก ทดสอบ เพื่อ ยืน ยัน แรงดัน คง ค้าง ที่ พิกัด กระแส คาย ประจุ — โดย ทั่วไป 10 kA, รูป คลื่น 8/20 μs ความ ล้ม เหลว ของ SVL ระหว่าง ฟ้าผ่า หรือ สวิทชิ่ง เซิร์จ เปิด เผย จุด ต่อ แบ่ง ส่วน ปลอก ต่อ แรงดัน เหนี่ยวนำ เต็ม ทำ ให้ ฉนวน จุด ต่อ ล้ม เหลว
- การ ลาก สายเคเบิล: แรง ดัน ผนัง ด้าน ข้าง ที่ โค้ง งอ ต้อง ไม่ เกิน 500 N/m ของ รัศมี การ โค้ง งอ เครื่อง วัด แรง ดึง แบบ ไดนาโมมิเตอร์ พร้อม สัญญาณ เตือน แรง ดึง สูงสุด เป็น วิธี ปฏิบัติ มาตรฐาน ลูกกลิ้ง สายเคเบิล แบบ มี น้ำมัน หล่อ ลื่น ถูก วาง ทุก 2–3 ม. ตาม เส้น ทาง สายเคเบิล
ทำไม จึง เลือก สายเคเบิล กำลัง แรงดัน สูง ของ Yichi
- สาย การ ผลิต CCV แบบ dry-cure พร้อม การ ไล่ ก๊าซ ใน สาย: สาย CV (continuous vulcanization) ของ เรา เป็น กระบวนการ dry-cure เต็ม รูป แบบ — ไม่ มี ไอน้ำ, ไม่ มี การ สัมผัส น้ำ กับ XLPE ระหว่าง การ cross-link สายเคเบิล ผ่าน จาก ท่อ CCV ตรง เข้า ห้อง ไล่ ก๊าซ ที่ ให้ ความ ร้อน ซึ่ง มีเทน ที่ เหลือ ถูกลด ให้ <50 ppm ก่อน การ ครอบ ปลอก โลหะ นี่ คือ มาตรฐาน ระดับ ทอง ของ การ ผลิต สายเคเบิล HV
- วัสดุ กึ่ง ตัวนำ ซูเปอร์คลีน, ผิว เรียบ สุด: สาร ประกอบ ชั้น ตัวนำ และ ฉาก กั้น ฉนวน ถูก จัด หา จาก ผู้ จัด หา ที่ ผ่าน คุณสมบัติ และ ถูก จัด การ ใน สภาพ แวด ล้อม ห้อง คลีน แรง ดัน บวก ตั้ง แต่ การ ส่ง มอบ สาร ประกอบ จน ถึง การ อัด ฉีด ผิว สำเร็จ และ ความ สะอาด ถูก ตรวจ สอบ ด้วย การ ตรวจ ด้วย ตา ก่อน หัว อัด ฉีด สาม ชั้น
- ทุก ความ ยาว การ ผลิต ทดสอบ PD ที่ 1.5 U₀ ถึง ≤5 pC: การ วัด PD เป็น ประตู คุณภาพ ของ โรง งาน — ไม่ มี ความ ยาว สายเคเบิล ใด จัด ส่ง ด้วย ระดับ PD เหนือ เกณฑ์ ยอม รับ ข้อมูล PD ของ แต่ ละ ความ ยาว การ ผลิต รวม อยู่ ใน ชุด เอกสาร
- ผ่าน type test ตาม IEC 60840 / IEC 62067: โปรแกรม type test เต็ม รูป แบบ รวม การ ทดสอบ ฟ้าผ่า อิมพัลส์, partial discharge เทียบ แรงดัน, tan δ เทียบ แรงดัน และ อุณหภูมิ, การ ทดสอบ แรงดัน วงจร ความ ร้อน และ การ ทดสอบ การ โค้ง งอ ตาม มาตรฐาน IEC ที่ เกี่ยวข้อง มี รายงาน type test ให้ ลูกค้า ตรวจ สอบ ได้
- การ สนับสนุน การ ต่อ และ การ ทำ หัว ปลาย: อุปกรณ์ ประกอบ สายเคเบิล HV (จุด ต่อ, หัว ปลาย, กล่อง ลิงก์, SVL) สำคัญ พอ เท่า ตัว สายเคเบิล เรา ออก แบบ ขนาด สายเคเบิล ให้ เข้ากัน ได้ กับ ระบบ อุปกรณ์ ประกอบ HV ราย ใหญ่ และ ให้ ข้อมูล รูป เรขาคณิต สายเคเบิล ครบ ชุด ที่ ต้อง การ สำหรับ การ เลือก อุปกรณ์ ประกอบ
- วิศวกรรม การ ประยุกต์ ใช้: ส่ง พารามิเตอร์ วงจร ของ คุณ — แรงดัน ระบบ, กระแส พิกัด, ระดับ และ ระยะ เวลา ลัด วงจร, ความ ยาว เส้น ทาง, วิธี การ ติด ตั้ง และ คอนฟิก การ บอน ดิง — ทีม วิศวกร ของ เรา คำนวณ ขนาด หน้า ตัด ตัวนำ และ ปลอก ที่ ต้อง การ, พิกัด ampacity และ แผน การ บอน ดิง ที่ แนะนำ ตาม IEC 60287 และ IEC 60949