Жаңартылатын энергия жүйелеріне арналған кабель өндірісі процесі
Күн, жел, су, биомасса және энергия сақтау жүйелері сияқты жаңартылатын энергия көздеріне көшу тек панельдерге, турбиналарға және батареяларға ғана байланысты емес. Мұның бәрінің артында көбінесе назардан тыс қалатын, бірақ жүйенің сенімділігі үшін маңызды компонент жатыр: кабельдер. Кабельдер электр энергиясын қуат көзінен инверторларға, қосалқы станцияларға, тарату желілеріне және ақырында тұтыну нүктесіне дейін жеткізетін «қан тамырлары» рөлін атқарады. Жаңартылатын энергия жүйелерінде кабельдер одан да үлкен талаптарға тап болады, себебі олар ауа райының қолайсыздығына, ультракүлгін сәулеленуге, ылғалдылыққа, дірілге және температураның өзгеруіне төтеп беруі керек, сонымен қатар жүйенің оңтайлы тиімділігін сақтау үшін төмен шығындарды сақтайды. Бұл мақалада техникалық кезеңдерді және сапаны сынауды қоса алғанда, жаңартылатын энергия көздерін жоғарыдан төменге дейін қолдану үшін кабель өндірісі процесі талқыланады.
1. Техникалық сипаттамаларды жобалау және анықтау
Кабель өндірісі процесі экструзиялық машина іске қосылғанға дейін әлдеқайда бұрын басталады. Өндірушілер әдетте жоба талаптарын алады: жұмыс кернеуі, ток күші, беру қашықтығы, қоршаған орта жағдайлары (үй ішіндегі/сыртындағы, жер астындағы, су астындағы, өнеркәсіптік аймақтар) және сақталуы тиіс стандарттар. Мысалы, күн электр станцияларына (КЭ) арналған кабельдер көбінесе ультракүлгін және озон сәулелеріне төзімділікті, жоғары икемділікті және жоғары жұмыс температурасына төтеп бере алатын оқшаулауды қажет етеді. Сонымен қатар, жел турбинасы кабельдері гондола мен ротор қозғалыстарынан туындаған бұралу мен дірілге төзімділікті қажет етеді.
Бұл кезеңде сонымен қатар анықталады:
– Өткізгіш материал: мыс немесе алюминий, қатты немесе талшықты.
– Көлденең қима ауданы: ток өткізу қабілетін және кернеудің төмендеуін анықтайды.
– Кабель құрылымы: бір ядролы немесе көп ядролы, сауытпен немесе сауытсыз.
– Оқшаулау және қабық (қаптама): XLPE, PVC, EPR сияқты материалдар немесе ультракүлгін сәулелерге төзімді және галогенсіз арнайы қосылыстар.
– Қорғаныс: электромагниттік кедергілерді азайту және қауіпсіздікті арттыру үшін.
Бұл сипаттамалар бүкіл өндіріс тізбегін басқаратын «жұмыс картасына» айналады.
2. Шикізатты дайындау
Келесі кезең - шикізатты сатып алу және тексеру. Мыс өткізгіштері әдетте шыбық немесе катушка түрінде болады. Алюминий, әсіресе орташа және жоғары кернеулі кабельдер үшін, салмағының жеңілдігі мен үнемділігіне байланысты жиі қолданылады, дегенмен мәселелерді болдырмау үшін мұқият қосылым дизайнын қажет етеді.
Оқшаулау және қаптау үшін өндірушілер пластикалық түйіршіктерді (қосылыстар) немесе арнайы жасалған полимерлік материалдарды пайдаланады. Жаңартылатын энергия көздерін қолдану саласында, әсіресе ғимараттарда, кабель туннельдерінде және қоғамдық нысандарда өрт қауіпсіздігі үшін LSZH (Төмен түтін нөлдік галоген) қажет ететін жобалар көбейіп келеді. Барлық материалдар құрамы, тазалығы, ылғалдылығы және механикалық және электрлік қасиеттерінің консистенциясы бойынша тексеруден өтуі керек.
3. Сурет салу: Өткізгіш сымның суреті
Егер өткізгіш материал шыбық түрінде болса, өндірістің бастапқы кезеңі - сым тарту. Шыбық қажетті өлшемге жеткенше диаметрін біртіндеп азайту үшін бірқатар қалыптар арқылы тартылады. Бұл процесс микрожарықтардың пайда болуына немесе механикалық қасиеттердің зиянды өзгерістеріне жол бермеу үшін майлауды және температураны бақылауды қажет етеді.
Суреттің сапасына мыналар әсер етеді:
– Электр кедергісі (беті мен құрылымы неғұрлым жақсы болса, кедергі соғұрлым тұрақты болады).
– Созылу беріктігі және икемділігі.
– Экструзия кезеңінде оқшаулаудың біркелкі қалыңдығы үшін маңызды диаметрдің тұрақтылығы.
4. Күйдіру: икемділікті арттыру үшін жұмсарту
Сым тартылғаннан кейін, әдетте, суық өңдеуге байланысты қатайып кетеді. Сондықтан сымның икемділігін қалпына келтіру үшін күйдіру (жылумен өңдеу) жүргізіледі. Бұл әсіресе фотоэлектрлік массивтерде, күн батареяларын бақылау жүйелерінде немесе қозғалмалы жел турбиналарына орнату сияқты жиі икемділікті қажет ететін жаңартылатын энергия кабельдері үшін маңызды.
Дұрыс күйдіру кабельді иілу кезінде және далада майысқан кезде сыну қаупін азайтуға көмектеседі.
5. Жіпшелер: Жіпшелермен өткізгіштердің түзілуі
Көптеген қуат кабельдері қатты өткізгіштерге қарағанда икемді және орнату оңай болғандықтан, көп сымдық өткізгіштерді пайдаланады. Көп сымдық өткізгіш процесі белгілі бір бұралу үлгісін пайдаланып бірнеше кішкентай сымдарды бір өткізгішке біріктіреді. Жел турбинасы кабельдері сияқты арнайы қолданбалар үшін көп сымдық конструкцияны бұралуға төзімдірек етуге болады.
Бұл кезеңде сіз мыналарды да қоса аласыз:
– Кабель пішінін дөңгелектеуге арналған толтырғыш.
– Экструзияға кіріспес бұрын өткізгішті тұрақты ұстап тұру үшін байланыстырушы таспа.
Қадамның консистенциясы (бұралу қашықтығы) және тығыздығы өте маңызды, себебі олар икемділікке, қыздыруға және механикалық тұрақтылыққа әсер етеді.
6. Экструзия: оқшаулауды қамтамасыз ету
Негізгі өндіріс кезеңі - оқшаулағыш экструзия, ол өткізгішті экструдерді пайдаланып оқшаулағыш материалмен жабуды қамтиды. Өткізгіш экструзия басы (крест бас) арқылы өтеді, онда оның айналасында біркелкі ыстық, балқытылған полимер пайда болады. Экструдерден шыққаннан кейін, кабель пішіні мен қалыңдығын бекіту үшін салқындатқыш ваннадан өтеді.
Жаңартылатын энергия көздері кабельдері үшін оқшаулаудың негізгі мәселелері:
– Температураға төзімділік (жоғары температурада ұзақ уақыт жұмыс істеу).
– УК және ауа райына төзімділік (сыртқы көрініс).
– Тозуға және жыртылуға төзімділік.
– Электрлік тұрақтылық (диэлектрлік беріктік, оқшаулау кедергісі).
Кейбір орташа/жоғары кернеулі кабельдерде оқшаулағыш әдетте XLPE болып табылады, бұл жылуға төзімділікті жақсарту және жоғары электрлік қасиеттерді қамтамасыз ету үшін көлденең байланыстыру процесін қажет етеді. Бұл процесті өндірушінің технологиясына байланысты арнайы қатайту процесі арқылы жүзеге асыруға болады.
7. Тор және металл қалқан (қажет болса)
Орташа кернеулі кабельдер үшін электр өрісін басқару және ішінара разрядты тудыруы мүмкін кернеу концентрациясының алдын алу үшін көбінесе жартылай өткізгіш экран қосылады. Сонымен қатар, ақаулық токтарына жол беру және кедергілерді азайту үшін металл экран (мыс таспа немесе сым) қосылуы мүмкін.
Инверторлар мен қуат электроникасына қосылған жаңартылатын энергия жобаларында электромагниттік кедергілерді/электромагниттік үйлесімді басқару маңызды мәселе болуы мүмкін. Тиісті қорғаныс дизайны бар кабельдер сигнал кедергілерін азайтуға және жүйенің тұрақтылығын жақсартуға көмектеседі.
8. Кабель: көп ядролы орналасу
Егер кабель бірнеше өзектен (көп өзекті) тұрса, оқшауланған өзектер кабельдерді төсеу процесі арқылы бір-біріне бұралып оралады. Бұл оқшаулағышқа зақым келтіруі мүмкін шамадан тыс кернеу тудырмайтын ұқыпты, дөңгелек орналасуды қамтамасыз етеді. Сыртқы қабықтың алдынан толтырғыш пен төсенішті жұмсақ қабат ретінде қосуға болады.
9. Сауыт және механикалық қорғаныс (міндетті емес)
Жер асты қондырғылары, тасты жерлер немесе механикалық зақымдану қаупі бар орталар үшін кабельдер келесідей сауытпен жабдықталуы мүмкін:
– SWA (Болат сым сауыты): қорғаныс үшін болат сым.
– STA (Болат таспалы сауыт): болат таспа.
– Жеңіл салмақ немесе коррозия талаптарына арналған белгілі бір конструкциялардағы алюминий сауыт.
Қатаң ортадағы ірі көлемді тікелей жерлеу күн электр станцияларына немесе жел турбинасының өзара байланыс кабельдеріне арналған кабельдер ұзақ қызмет ету мерзімі үшін қосымша қорғанысты жиі пайдаланады.
10. Сыртқы қабықшаны экструзиялау және белгілеу
Негізгі құрылым аяқталғаннан кейін, кабельге экструзия арқылы сыртқы қабық (қабық) беріледі. Қабық ылғалдан, химиялық заттардан, абразиядан және күн сәулесінен негізгі қорғаныс қызметін атқарады. Жаңартылатын энергия көздерін қолдануда қабық материалдары көбінесе келесідей таңдалады:
– УК және озон сәулелеріне төзімді.
– Мұнайға немесе белгілі бір химиялық заттарға төзімді (әсіресе өнеркәсіптік аймақтарда).
– Жалынға төзімді немесе LSZH қасиеттеріне ие.
Таңбалау осы кезеңде де орындалады: кабельді ақпаратпен (өлшемі, стандарты, кернеуі, шығарылған жылы, ұзындығы метрмен) белгілеу. Таңбалау орнатуды, тексеруді және техникалық қызмет көрсетуді жеңілдетеді.
11. Сапаны бақылау
Жеткізу алдында кабельдер әдеттегі сынақтан өтуі керек, ал кейбір жобалар үшін типтік сынақтан өтуі керек. Сынақ мыналарды қамтуы мүмкін:
– Өткізгіштің кедергісін тексеру: шығындардың шектен аспауын қамтамасыз етеді.
– Оқшаулау және қабықтың қалыңдығын тексеру: біркелкілікті қамтамасыз ету.
– Жоғары кернеу сынағы (гипоттық сынақ): диэлектрлік кедергіні тексереді.
– Оқшаулау кедергісін тексеру: токтың ағып кетпеуін қамтамасыз етеді.
– Созылу, созылу және қартаю сынақтары: механикалық төзімділік пен қартаюды бағалау.
– Отқа төзімділік/LSZH сынағы: өрт қауіпсіздігін талап ететін кабельдер үшін арнайы.
– УК және ауа райына төзімділік сынағы: фотоэлектрлік кабельдер мен сыртқы қондырғылар үшін маңызды.
Маңызды жүйелер үшін кейбір өндірушілер ұзақ мерзімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін ішінара разрядтау (PD) сынағын және термиялық тұрақтылық сынағын жүргізеді.
12. Қаптама, логистика және бақылау мүмкіндігі
Содан кейін кабель ұзындығы мен түріне байланысты ағаш/темір барабандарға немесе катушкаларға оралады. Қаптама кабельді тасымалдау кезіндегі зақымданулардан, мысалы, соққыдан, судан және күннің шамадан тыс әсерінен қорғауы керек. Сонымен қатар, қазіргі заманғы кабель өнеркәсібі бақылауға баса назар аударады - әрбір барабанның партия нөмірі бар, сондықтан мәселе туындаған жағдайда материал көзі мен өндіріс параметрлерін бақылауға болады.
Жабу
Жаңартылатын энергия жүйелеріне арналған кабель өндірісі процесі материалдық инженерияны, қатаң процесті бақылауды және көп қабатты сапаны тексеруді біріктіретін ұзақ процесс. Техникалық сипаттамаларды анықтаудан бастап, өткізгіш пен оқшаулауды таңдаудан бастап, тарту-күйдіру-жіптеу, оқшаулау және қаптаманы экструзиялауға дейін, жоғары вольтты және қоршаған ортаға төзімділікті сынауға дейін, барлығы кабельдің ондаған жылдар бойы тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етуге ықпал етеді. Таза энергияның дамуы жеделдеген сайын, сенімді кабельдер тек тірек компоненттері ғана емес, сонымен қатар қоғамдастықты жаңартылатын энергия көздерімен электр энергиясымен жабдықтаудың тиімділігін, қауіпсіздігін және үздіксіздігін қамтамасыз ететін маңызды негіз болып табылады.
