لماذا يتم استخدام XLPE في أنظمة الكابلات ذات الجهد العالي: حيث تبدأ حدودها

إجابة قصيرة: يستخدم XLPE على نطاق واسع في أنظمة الكابلات ذات الجهد العالي لأن التشابك يمنح البولي إيثيلين شبكة جزيئية مستقرة ثلاثية الأبعاد. تجمع المادة بين فقدان العزل الكهربائي المنخفض والاستقرار الحراري والميكانيكي المفيد. كما أنه يدعم الجفاف, نظام عزل مقذوف مع شاشات شبه موصلة ناعمة. تناسب هذه الخصائص دوائر النقل المدمجة تحت الأرض والغواصات.

لكن, "XLPE" ليست مواصفات أداء كاملة. مركب العزل, نظافة البثق, واجهات الشاشة, غمد معدني, حماية المياه, المفاصل, الإنهاءات, درجة حرارة الطريق, حركة ميكانيكية, وأدلة التأهيل كلها تحدد قدرة الخدمة. تبدأ حدود نظام كابل XLPE عالي الجهد عندما يظل أحد هذه العناصر المرتبطة غير محدد.

يغير الارتباط المتشابك كيفية تصرف البولي إيثيلين تحت الحرارة

يتكون البولي إيثيلين العادي من سلاسل جزيئية طويلة يمكنها التحرك بحرية أكبر مع ارتفاع درجة الحرارة. يشكل التشابك روابط بين السلاسل. وتقاوم الشبكة الناتجة الذوبان والتدفق الدائم بشكل أكثر فعالية من البولي إيثيلين غير المتشابك. يعد استقرار الأبعاد مهمًا عندما تؤدي خسائر الموصل إلى تسخين العزل وعندما تؤدي دورات الحمل إلى توسع وانكماش متكرر.

التشابك لا يجعل المادة محصنة ضد الشيخوخة. درجة الحرارة, الإجهاد الكهربائي, الأكسجين, رُطُوبَة, عيوب التصنيع, والوقت لا يزال يؤثر على نظام العزل. لا يمكن فصل حد درجة الحرارة عن المعيار أو التصميم عن بناء الموصل, مُكَمِّلات, مدة الطوارئ, ظروف الطريق, وأساس التأهيل.

يؤدي تفاعل التشابك أيضًا إلى إنشاء منتجات ثانوية. ولذلك يتضمن التصنيع عالي الجهد معالجة ما بعد البثق وتفريغ الغازات حيث يتطلب المركب والتصميم المحدد ذلك. يُظهر عمل CIGRE على غاز الميثان المتبقي أهمية طرق القياس للعزل السميك للجهد العالي والجهد العالي. إن ورقة البيانات التي تنص على "عزل XLPE" فقط تتجاهل دليل العملية هذا.

لماذا يناسب XLPE نقل التيار المتردد عالي الجهد

تشرح أربع خصائص الموقع القوي للمادة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)..

• خسارة عازلة منخفضة: يمكن أن يحد XLPE من التسخين العازل في نظام العزل المصمم بشكل صحيح. يصبح هذا مهمًا بشكل متزايد مع زيادة حجم العزل والجهد.
• استقرار الأبعاد الحرارية: يساعد الارتباط المتشابك العزل على الاحتفاظ بشكله أثناء الواجبات الحرارية العادية والمحددة في حالات الطوارئ.
• البناء مقذوف: البثق المستمر يسمح لشاشة الموصل, العزل, وشاشة عازلة لتشكيل نظام شعاعي متحكم فيه بدون عزل سائل.
• تكامل النظام العملي: يمكن للتصميمات المبثوقة أن تجمع بين الأغماد المعدنية, حواجز المياه, أغطية, المفاصل, وإنهاء الطرق البرية والبحرية.

تصف ENTSO-E XLPE بأنها تقنية عزل راسخة لوصلات HVAC الأرضية والبحرية, مع تحديد سعة الكابل أيضًا, هندسة الطريق, المفاصل, وقضايا دورة الحياة كقيود النظام. المحايد نظرة عامة على تقنية ENTSO-E يوفر سياق نقل مفيد.

XWA مجموعة كابلات الطاقة ذات الجهد العالي يظهر سياق نظام المنتج. لا يزال البناء النهائي يحتاج إلى أساس جهد متفق عليه, موصل, أبعاد العزل, غمد معدني, الحماية الخارجية, واجهات الملحقات, تصنيف الطريق, وجدول الاختبار.

يعتمد المجال الكهربائي على ثلاث طبقات مقذوفة متواصلة

العزل الرئيسي لا يعمل بمفرده. الموصل المصنوع من الخيوط له سطح غير منتظم. إن وضع العزل مباشرة فوق تلك الهندسة من شأنه أن يركز الضغط الكهربائي حول حدود الجدائل والنتوءات. شاشة الموصل تخلق سلاسة, الحدود الموصلة بين الموصل والعزل.

تشكل شاشة العزل الحدود الخارجية الخاضعة للتحكم للمنطقة العازلة. معاً, شاشة الموصل, العزل XLPE, وشاشة العزل تحدد هندسة المجال الشعاعي. تركيزهم, نعومة الواجهة, متطلبات الالتصاق أو التجريد, نظافة, والتوافق المادي يؤثر على النتيجة.

ولهذا السبب يتعامل إنتاج الجهد العالي عادة مع هذه الطبقات كعملية بثق واحدة. فهو يقلل من فرص التلوث بين الطبقات ويخلق واجهات مستمرة. لا تزال العملية بحاجة إلى معالجة المواد الخام الخاضعة للرقابة, العرض المركب الذي تمت تصفيته حيثما ينطبق ذلك, ظروف قذف نظيفة, مراقبة الأبعاد, التحكم في المعالجة, والتفتيش. البثق الثلاثي هو بنية عملية, ليس دليلا تلقائيا على الجودة.

جودة التصنيع يمكن أن تفوق اسم البوليمر

يمكن أن يتركز الإجهاد الكهربائي حول مادة ملوثة, فارغ, نتوء, أو واجهة شاشة غير منتظمة. قد يكون المجال المحلي أعلى بكثير من متوسط ​​إجهاد التصميم. وبالتالي فإن العيب الذي يبدو صغيرًا من الناحية المادية يمكن أن يصبح مهمًا كهربائيًا في العزل السميك المخصص لعقود من التشغيل.

يجب أن يربط سجل التصنيع ذو المعنى الطول الذي تم تسليمه بالتصميم والعملية المعتمدة. قد يشمل تحديد المركب, ضوابط تخزين ونقل المواد, سجلات خط البثق, بيانات الأبعاد, ظروف المعالجة والتبريد, ضوابط التفريغ, فحص الشاشة والعزل, الاختبارات الكهربائية الروتينية, اختبارات العينة, والتصرف في عدم المطابقة. الدليل الدقيق يعتمد على فئة الجهد, معيار, تصميم, وخطة الجودة.

لا يمكن للاختبارات الروتينية أن تكشف عن كل المخاطر طويلة المدى. تحدد اختبارات النوع أداء التصميم في ظل واجبات الاختبار المحددة. قد يُظهر اختبار التأهيل المسبق السلوك الحراري الكهربائي طويل المدى لعائلة أنظمة الجهد العالي أو الجهد العالي المعمول بها. ثم تقوم الاختبارات الروتينية واختبارات العينات بالتحقق من مخرجات الإنتاج ضمن نطاقها المحدد. وهذه المراحل تكمل بعضها البعض; لا شيء يحل محل التصنيع الخاضع للرقابة.

سبعة حدود تحدد أين تتوقف مزايا XLPE

1. لا يمكن للمواد النظيفة أن تعوض عن الواجهة الضعيفة

لا يزال مركب العزل عالي الجودة يعتمد على الشاشات الناعمة والبثق المتحكم فيه. نتوءات, تلوث, ويمكن أن يؤدي تلف الواجهة إلى تعزيز الضغط المحلي. يمكن أن يؤدي إعداد الكابلات للمفاصل والنهايات إلى حدوث مشكلة مماثلة بعد المصنع. ظروف الغرفة النظيفة, التثبيت المدربين, الأدوات المعتمدة, الشيكات الأبعاد, وتصبح الإجراءات الموثقة جزءًا من نظام العزل.

2. تعتمد القدرة الحرارية على المسار الحراري الكامل

يمكن أن يتحمل XLPE واجبات درجة حرارة الموصل المحددة, لكنها لا تستطيع إزالة الحرارة من الطريق. فقدان الموصل, خسارة عازلة, فقدان الغمد المعدني, المقاومة الحرارية العازلة, القنوات, الردم, تربة, الظروف المحيطة, تباعد الدائرة, وملف تعريف التحميل يحدد السعة. يمكن لمعبر واحد عميق أو قسم من التربة الجافة أن يتحكم في الدائرة الكاملة.

يعتمد الشيخوخة الحرارية أيضًا على الوقت ودرجة الحرارة, ليس على تصنيف عنوان واحد. مستمر, دوري, وواجبات الطوارئ تحتاج إلى افتراضات منفصلة. الموصل, شاشة, غمد معدني, فائض, مُكَمِّلات, ويمكن للمواد المحيطة أن تفرض حدودًا قبل أن يصل XLPE نفسه إلى عتبة درجة الحرارة الاسمية.

3. الحماية من الرطوبة هي قرار البناء

لا يقوم XLPE تلقائيًا بجعل الكبل مانعًا للماء طوليًا أو قطريًا. أشرطة أو مساحيق مانعة للماء, غمد معدني أو صفح, المفاصل مختومة, تصميم الإنهاء, سلامة الزائدة, ويعالج مسار الصرف مسارات رطوبة مختلفة. تعتمد ضرورتها على التثبيت وتقييم المخاطر.

تعتبر التشجير المائي والتشجير الكهربائي من آليات التدهور المميزة. يمكن لأنظمة المواد الحديثة وضوابط التصنيع تحسين المقاومة, لكن مصطلح XLPE وحده لا يثبت مقاومة الأشجار للماء. يجب أن تحدد المواصفات درجة المادة, بناء حاجز المياه, واجهات, الاختبارات, والواجب البيئي.

4. المفاصل والإنهاءات تقطع الهندسة الموحدة

يتمتع طول كابل المصنع بترتيب شعاعي ثابت. يغير المفصل أو الإنهاء تلك الهندسة ويقدم عزلًا جديدًا, شبه موصل, السيطرة على التوتر, ختم, والواجهات الميكانيكية. يؤدي الإعداد الميداني أيضًا إلى إزالة الطبقات وإعادة بنائها في ظل ظروف الموقع.

تتعامل CIGRE مع التفاعل من الكابل إلى الملحق على أنه تفاعل كهربائي, الحرارية, مادة, والهندسة الميكانيكية الحرارية. يجب أن يتطابق الملحق مع أبعاد الكابل, تصميم الشاشة, اتصال موصل, قطر العزل, السلوك المادي, غمد معدني, فائض, ترتيب الترابط, والواجب البيئي. مطابقة الجهد الاسمي ليست كافية.

5. الموصلات الكبيرة تخلق قوى ميكانيكية حرارية

التدفئة توسع هيكل الموصل والكابل. التبريد يعكس تلك الحركة. احتكاك القناة, الانحناءات, المرابط, يدعم, المقاطع العمودية, نقاط ثابتة, وتتحكم المواقف المشتركة في مكان تطور القوة والنزوح. سميكة, يعتبر كابل الجهد العالي ذو الموصل الكبير قاسيًا نسبيًا; ويجب ألا يتم تمثيله كسلك تثبيت مرن.

يجب أن يقوم تصميم المسار بتقييم الانحناء المسموح به, سحب التوتر, الضغط الجانبي, حركة محورية, قوات الدعم, وتحميل الملحقات. يساعد الثبات الحراري لـ XLPE على الحفاظ على شكل العزل, لكنه لا يمنع حركة النظام أو يحمي المفصل الذي تم تقييده بشكل سيئ.

6. لا يقوم XLPE بإزالة تيار شحن HVAC

موصل, العزل, وتشكل الشاشة المعدنية مكثفًا موزعًا. ينتج جهد التيار المتردد تيار شحن على طول المسار المنشط. ويزداد هذا التيار مع التردد, الجهد االكهربى, السعة, والطول. إنها تحتل جزءًا من السعة الحالية للموصل وتخلق متطلبات الطاقة التفاعلية.

انخفاض فقدان العزل الكهربائي يقلل من مصدر واحد للتدفئة, لكنه لا يجعل السعة تختفي. قد تتطلب وصلات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الطويلة تحت الأرض أو تحت الماء تعويضًا تحويليًا وتبديلًا تفصيليًا, التحكم في الجهد, صدى, ودراسات الجهد الزائد المؤقتة. لا يوجد طول مسار عالمي يفصل بين أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) العملية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVDC).; وتعتمد النتيجة على الشبكة الكاملة والنموذج الاقتصادي.

7. نظام العزل HVAC ليس نظام HVDC تلقائيًا

تحت جهد التيار المتردد, يعتمد التوزيع الميداني في عزل الصوت المبثوق بشكل أساسي على الهندسة والسماحية. تحت جهد تيار مستمر ثابت, الموصلية لها تأثير أكبر. تتغير الموصلية مع درجة الحرارة والإجهاد الكهربائي, لذلك يمكن للتدرج الحراري الشعاعي إعادة توزيع مجال التيار المستمر. تهمة الفضاء, تغييرات قطبية, أشكال موجية المحول, وتضيف الواجهات المزيد من الواجبات.

لا يمكن لمركب أو كابل XLPE مؤهل للتيار المتردد أن ينتقل إلى خدمة التيار المستمر من خلال تغيير التسمية. صياغة العزل العاصمة, شاشات شبه موصلة, عملية التصنيع, التفريغ, مُكَمِّلات, التصنيف الميداني, الظروف الحرارية, واجب المحول, ويجب أن يشكل برنامج التأهيل نظامًا واحدًا معتمدًا.

تحدد المعايير حدود الجهد والاختبار، وليس الأداء العالمي

اللجنة الانتخابية المستقلة 60840 واللجنة الانتخابية المستقلة 62067 تنطبق على نطاقات الجهد المقدر المختلفة لأنظمة كابلات التيار المتردد المبثوقة وملحقاتها. اللجنة الانتخابية المستقلة 62895 يعالج نطاق النظام الأرضي HVDC المبثوق. تطبيقات خاصة, بما في ذلك أنظمة الغواصات, يمكن أن تتطلب شروطا معدلة أو إضافية. الطبعة المعمول بها, التعديلات, مواصفات المشروع, ويجب ذكر نطاق التأهيل.

مرجع	النطاق المنشور في هذا السياق	ما لا يزال يحتاج إلى تعريف المشروع
اللجنة الانتخابية المستقلة 60840	أنظمة كابلات التيار المتردد المبثوق أعلاه 30 كيلو فولت حتى 150 كيلو فولت الجهد المقنن, مع أم ما يصل إلى 170 كيلو فولت.	تعيين الجهد, تصميم الكابلات والملحقات, تثبيت, الاختبارات, طريق, والإضافات.
اللجنة الانتخابية المستقلة 62067	أنظمة كابلات التيار المتردد المبثوق أعلاه 150 كيلو فولت حتى 500 كيلو فولت الجهد المقنن, مع أم من 170 كيلو فولت ل 550 كيلو فولت.	عائلة المؤهلات, مُكَمِّلات, شروط الطريق الخاصة, خطة الاختبار, والتوثيق.
اللجنة الانتخابية المستقلة 62895	أنظمة الكابلات الأرضية HVDC المبثوقة تصل إلى وتشمل 320 كيلو فولت الجهد المقنن.	واجب المحول, عملية قطبية, العابرين, مُكَمِّلات, طريق, وأي تطبيق خاص.

XWA 132 صفحة كابل كيلو فولت يقع ضمن IEC مشترك 60840 سياق الجهد. لا يحدد المرجع القياسي البناء النهائي أو الملاءمة بدون تعريفات جهد المشروع, طريق, مُكَمِّلات, نطاق الاختبار, وبيانات التصميم المعتمدة.

XLPE لا يثبت الحريق, دخان, أو الأداء البيئي

يجب أن تظل وظائف العزل والغلاف الخارجي منفصلة. قد يستخدم الكابل XLPE كعزل رئيسي أثناء استخدام البولي إيثيلين, بولي كلوريد الفينيل, أو مركب خالي من الهالوجين منخفض الدخان للطبقات الأخرى. انتشار اللهب, كثافة الدخان, حموضة, محتوى الهالوجين, مقاومة الزيت, مقاومة الأشعة فوق البنفسجية, مقاومة النمل الأبيض, والمقاومة الكيميائية تعتمد على المواد ذات الصلة وطرق الاختبار التي تم التحقق منها.

عبارات مثل "كابل XLPE خالي من الهالوجين" أو "كابل XLPE مقاوم للحريق" غير مكتملة. يجب أن يدعم البناء الكامل واختباراته المعلنة تلك الخصائص. يمكن أن تتضمن مطالبات مقاومة الحريق أيضًا متطلبات سلامة الدائرة بما يتجاوز مثبطات اللهب المادية.

مقالة XWA الموجودة حول اختلافات العزل XLPE وPVC يقارن بين عائلتين ماديتين. تتناول المناقشة الحالية قضية مختلفة: لماذا لا يمكن الحكم على نظام الجهد العالي من خلال عائلة العزل الخاصة به وحدها.

الأدلة اللازمة قبل تجميد تصميم الجهد العالي

مجموعة الأدلة	أسئلة يجب أن يجيب عليها السجل
واجب الكهربائية	ما هي U0, ش, واحد, التردد أو واجب قطبية العاصمة, مستويات الاندفاع, التأريض, مستوى الخطأ, والتشغيل العابر?
نظام العزل	اي مركب, شاشات, الأبعاد الاسمية, واجهات, أساس الإجهاد الميداني, علاج, وتطبيق ضوابط التفريغ?
التصميم الحراري	الذي تحميل الملف الشخصي, الظروف المحيطة, بيانات التربة أو القناة, خسائر غمد, ترتيب الدائرة, ومدة الطوارئ تدعم التصنيف?
الرطوبة والبيئة	وهي الحواجز الطولية والشعاعية, خصائص الفائض, الأختام, ضوابط التآكل, وتطبق شروط الطريق?
مُكَمِّلات	ما هي تصميمات المفاصل والإنهاء التي تتوافق مع قطر العزل, شاشة, موصل, غمد, الترابط, والواجهات البيئية?
التركيب الميكانيكي	أطوال الطبل التي, حدود الانحناء, سحب القوات, قوات الدعم, الحركات, وتم حساب الأحمال الملحقة?
مؤهل	أي التأهيل المسبق, يكتب, روتين, عينة, ويتم تطبيق اختبارات ما بعد التثبيت على النظام المعروض ونطاق الجهد?
إمكانية التتبع	كيف الرسومات, دفعات مادية, سجلات الإنتاج, الاختبارات, الطبول, مُكَمِّلات, وتتصل سجلات الموقع بالدائرة المسلمة?

يمنع هذا النهج المبني على الأدلة اختزال المادة من استبدال هندسة النظام. كما أنه يعرض الافتراضات غير المتوافقة قبل حجم الموصل, سمك العزل, مُكَمِّلات, مواقع مشتركة, أطوال الطبل, وتصبح الاختبارات مكلفة للتغيير.

أسئلة حول XLPE في أنظمة الجهد العالي

هل XLPE دائمًا هو أفضل عزل لدائرة الجهد العالي?

لا توجد مادة هي الأفضل عالميًا. يعد XLPE خيارًا ثابتًا للعديد من أنظمة HVAC المبثوقة وأنظمة HVDC المؤهلة, ولكن ظروف الطريق, واجب الجهد, مُكَمِّلات, تثبيت, استراتيجية النار, فلسفة الإصلاح, مؤهل, ومتطلبات دورة الحياة تحدد مدى ملاءمتها.

هل يزيد سمك XLPE دائمًا من قدرة الجهد?

لا. يؤثر سمك العزل على متوسط ​​الإجهاد الكهربائي, لكن جودة الواجهة, الملوثات, شاشات, حجم الموصل, مُكَمِّلات, واجب الدافع, التدرجات الحرارية, القدرة على التصنيع, والمؤهل مهم أيضًا. لا يمكن للطبقة السميكة تصحيح العيب غير المنضبط أو الملحق غير المتوافق.

يمكن أ 132 يمكن تحجيم تصميم kV XLPE مباشرة إلى 220 كيلو فولت?

لا. ينتقل الجهد من IEC المشترك 60840 النطاق في IEC 62067 إِقلِيم. الإجهاد الكهربائي, أبعاد, ضوابط التصنيع, مُكَمِّلات, التأهيل المسبق, اختبارات النوع, التعامل مع, حدود الطبل, تصميم الطريق, وإضافات المشروع تحتاج إلى أساس منسق جديد.

هل XLPE لا يتطلب أي صيانة?

لا يحتوي العزل المبثوق على نظام ضغط الزيت العازل, لكن الدائرة لا تزال تتطلب إدارة دورة الحياة. الإنهاءات, صناديق الارتباط, يؤدي الترابط, محددات الجهد غمد, التأريض, سلامة الزائدة, ظروف الطريق, أنظمة المراقبة, ويمكن أن تتطلب المفاصل التي يمكن الوصول إليها الفحص أو الاختبار.

ما هو بيان المواصفات الأكثر فائدة?

يحدد البيان المفيد نظام الكابلات والملحقات الكامل, واجب التشغيل, بيئة التثبيت, المعايير المعمول بها, نطاق التأهيل, الاختبارات, الوثائق, والواجهات. "معزول XLPE" هو سطر واحد فقط ضمن هذه المواصفات.

الاستنتاج الهندسي

حصل XLPE على مكانته في نقل الجهد العالي من خلال فقدان العزل الكهربائي المنخفض, استقرار الأبعاد الحرارية, والتوافق مع أنظمة العزل المبثوقة الخاضعة للرقابة. وتظهر قوتها الحقيقية عند الاختيار المركب, التصنيع النظيف, شاشات ناعمة, حماية الرطوبة, مُكَمِّلات, تصميم الطريق, والمؤهلات تعزز بعضها البعض.

نفس الاستنتاج يحدد حدوده. لا يمكن لـ XLPE تعويض التلوث, مشترك سيئ الإعداد, نموذج حراري غير صحيح, حاجز مائي غير محدد, القوة الميكانيكية المفرطة, قيود شحن التيار المتردد, أو نقل غير مؤهل من واجب AC إلى DC. ينتمي أداء الجهد العالي إلى النظام الكامل وأدلته, ليس لاسم البوليمر.

تقديم أساس تصميم نظام الجهد العالي

لمراجعة البناء الفني, توفير الجهد المقنن والحد الأقصى للنظام, واجب التيار المتردد أو العاصمة, متطلبات الموصل, الطريق وطريقة التثبيت, تحميل الملف الشخصي, البيانات المحيطة والتربة أو القناة, غمد معدني ومفهوم الترابط, حماية المياه, واجهات الملحقات, قيود طول الطبل, المعايير المعمول بها, متطلبات التأهيل والاختبار, كمية, والوجهة. قوة XWA & يمكن للكابل أن يقوم بمحاذاة بناء الكابل وتوثيقه مع أساس التصميم المعتمد; يتبع تأكيد القدرة النهائي نطاق النظام الدقيق.