오일 및 가스 충전 고전압 케이블의 설계 및 적용

지하 고전압 케이블은 수년 동안 전기를 전송하는 데 사용되어 왔으며 수년에 걸쳐 다양한 기술이 개발되었습니다.

절연 가스 및 오일 파이프라인은 기술적, 환경적 및 운영상의 특성을 가지고 있어 제한된 공간에서 고전압 전송이 필요한 경우(예: 사용이 불가능할 때) 매우 좋은 대안이 됩니다. 가공 전력선.

전압 400kV용 스페인의 고전압 케이블

가스 및 오일 절연 전송 케이블(고압 가스 및 오일 케이블)은 가공선에 대한 안전하고 유연한 대안이며 동일한 전력 전송을 제공하면서 훨씬 적은 공간을 차지합니다.

조경에 미치는 영향이 거의 없거나 전혀 없고 전자기 방출이 최소화되어 건물에 가깝거나 건물 내에서도 사용할 수 있으므로 오일 및 가스 충전 고전압 케이블은 광범위한 응용 분야에 대해 고려할 수 있습니다.

이러한 구조물 근처에서 측정할 수 있는 자기 표시 B는 매우 낮으며, 등가 가공선보다 훨씬 낮습니다. 파이프에서 5m 떨어진 곳에서는 1μT 미만입니다.

그들은 지하 가공선의 연속을 제공하거나 발전소를 전력망에 연결하거나 대형 산업 플랜트를 일반 그리드에 연결하는 간단한 방법으로 적합합니다.

압력이 증가한 케이블에 사용하면 케이블 절연체의 절연 내력이 크게 증가하고 두께와 그에 따른 비용이 감소합니다. 오일 또는 가스로 채워진 케이블의 증가된 압력은 속이 빈 코어 또는 케이블을 따라 있는 다른 도관을 통해 절연 내부에서 생성되며 케이블이 강철 도관에 배치된 경우 절연 외부에 적용됩니다.

고압 가스 충전 케이블로 케이블 라인 구축

가스 충전 케이블은 전기적 특성이 우수하고 열전도율이 높은(질소, SF6 가스 등) 압력을 받는 불활성 가스가 있는 층에 열화층이 있는 물 구현 절연체를 사용합니다. 공기를 질소 또는 SF6 가스로 대체하면 절연체의 산화를 방지할 수 있습니다.

압력의 크기에 따라 케이블은 저압(0.7 ~ 1.5atm), 중압(최대 3atm) 및 고압(12 ~ 15atm)으로 구분됩니다. 처음 두 가지 유형의 케이블은 주로 10 - 35kV용 3상 케이블과 고압 케이블 - 110 - 330kV용 단상 케이블로 구성됩니다.

110kV의 단일 코어 오일 충전 케이블은 중공 코어의 중앙에 하나의 오일 전도 채널로 만들어지며 전압 500kV의 경우 코어의 중앙 채널과 보호 덮개 아래의 채널이 있습니다.

3상 오일 충전 설계

압력을 높이려면 적절한 코팅과 아연 도금 강선 갑옷으로 부식으로부터 보호되는 강화 금속 스트립을 그 위에 적용하여 보호 쉘을 강화해야 합니다.

오일 충전 케이블로 만든 현대식 고전압 라인의 주요 단점은 공급 탱크, 압력 탱크, 스톱, 커플러 및 엔드 커넥터와 같은 매우 비싸고 복잡한 보조 장비가 필요하다는 것입니다.

함침 조성물의 부피 변화 보상은 공급 탱크와 압력 탱크로 구성된 공급 장치를 사용하여 수행됩니다. 공급 탱크는 압력의 변화가 거의 없이 다량의 오일이 케이블 안팎으로 공급되도록 하고 압력 탱크는 오일 부피의 변화에 ​​따라 케이블의 압력을 유지합니다.

오일은 전류가 흐르는 전선의 중앙 채널을 따라 케이블을 따라 움직입니다. 케이블 라인은 부싱을 제한하여 별도의 구성 부품으로 나뉩니다.

오일 충전 케이블의 가장 강력한 경쟁자는 가압 가스 케이블입니다. 오일 충전 고압 가스 충전 케이블에 비해 선로 건설 비용이 저렴하고 복잡한 보조 장비가 필요하지 않으며 설치 및 작동이 매우 간단합니다.

가스 충전 케이블을 사용한 3상 라인 설치

오일 충전 케이블에 비해 가스 충전 케이블의 주요 장점은 케이블 라인에 가스를 공급하는 단순성, 가파른 경사 및 수직 경로에 케이블을 배치할 수 있다는 점입니다.

가스 충전 케이블은 전압 10 - 35kV에 가장 널리 사용됩니다.110kV 이상의 전압에서 가스 충전 케이블은 오일 충전 케이블에 비해 임펄스 강도가 낮고 열 저항이 높습니다. 따라서 이러한 케이블은 110kV 이상의 전압에서 우리나라에서는 거의 사용되지 않습니다.

반대로 유럽 국가에서는 오일 충전 케이블(Oil Filled Cable)이 가스 충전 케이블(Gas-insulated transmission line, GIL)보다 덜 사용됩니다.

이 기술은 대략 70년대에 유럽에서 적용되기 시작했습니다. 도시 환경에 고전압 네트워크를 매설할 수 있는 가능성을 제공하도록 특별히 설계되었습니다. 현재 최대 500kV의 전압에 대해 가스 충전 케이블을 사용하여 완료된 많은 프로젝트가 있습니다.

가스 충전 케이블의 장점은 비상 압력 강하 시 상대적으로 큰 안전 여유가 있어 압력 강하 시 케이블이 즉시 분리되지 않는다는 것입니다.

가스 충전 케이블 디자인

압력 오일이 있는 강철 파이프라인의 케이블은 최대 15기압의 압력 오일이 있는 강철 파이프라인에 위치한 광물 또는 합성 오일(납 외피 없음)이 함침된 종이 절연체가 있는 3개의 단일 코어 케이블입니다.

일반적으로 점성이 높은 오일은 단열재를 함침시키는 데 사용되고 점성이 낮은 오일은 파이프라인을 채우는 데 사용됩니다. 가압 오일이 있는 강철 파이프라인의 이러한 케이블 라인은 110 - 220kV의 전압에 사용됩니다.

단열재는 금속 화지 또는 천공 된 구리 스트립으로 만든 스크린으로 덮여 있으며 밀봉 코팅이 적용됩니다-수송 중에 습기가 케이블에 들어가는 것을 방지하는 폴리에틸렌 외장.

2개 또는 3개의 반원형 청동 또는 구리 와이어가 밀봉 코팅에 나선형으로 적용되어 도관으로 케이블을 쉽게 당길 수 있도록 설계되었으며, 또한 위상을 서로 일정한 거리에 유지하여 성능을 향상시킵니다. 오일 순환 및 케이블 스크린과 파이프라인의 전기적 접촉을 보장합니다.

케이블의 압력을 유지하는 스틸 튜브는 기계적 손상으로부터 안정적으로 보호합니다. 절연체의 오일 압력은 폴리에틸렌 덮개를 통해 전달됩니다.

오버헤드에서 케이블로의 전환

고전압 케이블의 약점은 일반적으로 커넥터입니다. 고압 케이블 라인 개발의 주요 과제 중 하나는 설치가 편리하고 케이블보다 전기적 강도가 낮지 않은 커넥터를 만드는 것입니다.

엔드 커넥터는 케이블 라인의 끝에 설치되고 세미 스톱 커넥터는 라인의 1 - 1.5km마다 설치됩니다(인접한 파이프라인 섹션 간에 오일이 자유롭게 교환되는 것을 방지함).

파이프라인의 미리 설정된 오일 압력은 압력이 떨어지면 파이프라인에 오일을 공급하고 압력이 상승하면 과도한 오일을 제거하는 자동 작동 장치에 의해 유지됩니다.

오일 충전 케이블의 커넥터에서 전류 전달 전선의 전기 연결과 케이블의 오일 ​​채널 연결이 이루어집니다.

코어는 함께 압축되고 오일 채널의 연속성은 속이 빈 강철 튜브로 보장됩니다(오일이 존재하기 때문에 용접 또는 브레이징이 허용되지 않음).

접지 실드(주석 도금 구리 편조)가 부싱 전체 길이에 걸쳐 적용되고 부싱 외부는 금속 하우징으로 둘러싸여 있습니다.

기름으로 채워진 고압 케이블의 케이블 부싱

가압 가스 강철 파이프라인의 케이블은 광유 또는 합성 오일 대신 파이프라인이 약 12-15atm의 압력에서 일반적으로 질소인 압축 불활성 가스로 채워진다는 점에서만 이전 설계와 다릅니다. 이러한 케이블의 장점은 라인 공급 시스템의 상당한 단순화 및 비용 절감입니다.

케이블 절연은 산업 주파수 전압에 지속적으로 노출될 뿐만 아니라 임펄스 전압에도 노출됩니다. 케이블이 가공선이나 개방 변전소의 전기 장비 및 효과를 감지하는 개폐기에 직접 연결되기 때문입니다. 대기파. 

오일 충전 케이블의 임펄스 강도는 오일 또는 가스 압력 값에 관계없이 가스 충전 케이블보다 높습니다. 모든 유형의 케이블에서 임펄스 항복 전압은 종이 스트립의 두께를 줄임으로써 증가할 수 있습니다. 그들 사이의 간격을 줄임으로써. 오일이 채워진 케이블 또는 절연체의 틈이 함침 화합물로 채워진 외부 가스 압력을 받는 케이블은 가장 높은 항복 전압을 갖습니다.

지하 매니폴드(터널)의 가스 충전 고압 케이블은 케이블 사이를 쉽게 이동할 수 있지만 이러한 유형의 설치는 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다.

고압 가스 및 오일 절연 케이블 파이프라인은 매우 우수한 전송 특성 외에도 작동 및 고장 발생 시에도 탁월한 안전성을 제공하기 때문에 이미 수십 년 동안 기술적 신뢰성이 입증되었습니다.

작동 중 케이블 라인의 절연 상태는 예방 테스트를 통해 확인되어 절연의 무결성 및 결함(위상 접지, 단선 등)에 대한 심각한 위반을 식별할 수 있습니다. 절연 저항, 누설 전류, 유전 손실 각도 등을 측정합니다.

케이블 라인 절연의 경우 케이블 라인은 검사 및 예방 수리를 위해 접근할 수 없기 때문에 예방 테스트는 절연의 결함 부분을 감지하는 유일한 방법이라는 점에 유의해야 합니다. 따라서 케이블 라인의 절연에 대한 예방 테스트는 케이블 절연의 결함을 신속하게 식별하여 네트워크의 비상을 줄여야 합니다.

기사 외에도 — Siemens는 가스 전송 라인을 개발 중입니다.

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