Medium-Voltage/Low-Voltage Aerial Insulated Cables Suppliers

ความรู้อุตสาหกรรม

เหตุใดสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศจึงเปลี่ยนตัวนำเหนือศีรษะเปลือย และสิ่งที่จำเป็นต้องมีในการเปลี่ยน

การเปลี่ยนตัวนำเหนือศีรษะเปลือยด้วย สายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ s (AIC) ในเครือข่ายการกระจายสินค้าขับเคลื่อนด้วยการผสมผสานระหว่างปัจจัยด้านความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และการบำรุงรักษา ซึ่งประกอบขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในสภาพแวดล้อมการติดตั้งเฉพาะ ตัวนำเปลือยบนเสาไม้หรือคอนกรีตเป็นเทคโนโลยีการกระจายค่าโสหุ้ยมาตรฐานมานานกว่าศตวรรษ แต่ประสิทธิภาพของตัวนำเหล่านี้ในพื้นที่ที่มีพืชพรรณหนาแน่น สภาพแวดล้อมชายฝั่ง และเครือข่ายในเมืองที่มีอัตราความผิดพลาดสูง ได้ผลักดันให้มีการนำทางเลือกฉนวนมาใช้อย่างกว้างขวาง เริ่มในปี 1970 ในสแกนดิเนเวีย และค่อยๆ นำมาใช้ทั่วเอเชีย แอฟริกา และละตินอเมริกาในทศวรรษต่อๆ มา

ข้อได้เปรียบทางเทคนิคเบื้องต้นของสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศเหนือตัวนำเปลือยคือการลดกระแสฟอลต์จากการสัมผัสระหว่างตัวนำกับตัวนำและการสัมผัสระหว่างตัวนำกับต้นไม้ สายจำหน่ายเปลือยขนาด 11 กิโลโวลต์ที่ตัดผ่านยอดไม้ ต้องมีทางเดินห่าง 2-3 เมตรในแต่ละด้าน เพื่อป้องกันไม่ให้กิ่งก้านสัมผัสกับแรงลม สายอากาศแบบหุ้มฉนวนสามารถทนต่อการสัมผัสแยกโดยตรงโดยไม่เกิดข้อผิดพลาด เนื่องจากฉนวนทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่สัมผัสตลอดระยะเวลาที่เกิดเหตุการณ์สัมผัส ซึ่งช่วยให้ลดความกว้างของทางด้านขวาลงได้ 40–60% ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการเคลียร์ที่ดินและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในพื้นที่ป่าไม้ได้อย่างมาก ฉนวนไม่ได้ให้ความทนทานต่อการสัมผัสอย่างถาวร - แรงกดจากกิ่งก้านที่ยั่งยืนจะกัดกร่อนแจ็คเก็ตและทะลุตัวนำในที่สุด - แต่จะเปลี่ยนข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นทันทีที่อาจถึงแก่ชีวิตให้กลายเป็นสภาวะการพัฒนาที่ช้าที่สามารถจัดการได้ ซึ่งสามารถตรวจจับและเคลียร์ได้ก่อนที่จะเกิดไฟฟ้าดับ

การเปลี่ยนจากระบบทางอากาศแบบเปลือยไปเป็นแบบหุ้มฉนวนต้องมีการเปลี่ยนแปลงด้านฮาร์ดแวร์ แนวทางปฏิบัติในการติดตั้ง และการประสานงานของระบบป้องกัน ซึ่งมักถูกประเมินต่ำเกินไปในการวางแผนโครงการ อุปกรณ์ยึดขั้วตัวนำเปลือย — ฉนวนบนแบบแคลมป์ ฉนวนสปูล และฮาร์ดแวร์ครอสอาร์ม — เข้ากันไม่ได้กับการติดตั้ง AIC ซึ่งต้องใช้ระบบรองรับลวดเมสเซนเจอร์ ด้ามจับเกลียวที่ขึ้นรูปล่วงหน้า แคลมป์กันสะเทือน และแคลมป์ความเครียดที่ออกแบบมาสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลเฉพาะและระดับความตึงเชิงกล การตั้งค่ารีเลย์ป้องกันที่ปรับเทียบสำหรับกระแสฟอลต์ของตัวนำเปลือยจะต้องได้รับการปรับเทียบใหม่สำหรับสายเคเบิลหุ้มฉนวน ซึ่งฉนวนจะชะลอการพัฒนาฟอลต์ โดยเปลี่ยนโปรไฟล์กระแสเวลาที่เห็นได้จากรีเลย์กระแสเกิน โปรแกรมอรรถประโยชน์ที่ติดตั้งตัวนำ AIC บนฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบมาสำหรับตัวนำเปลือย หรือที่ไม่สามารถปรับการตั้งค่ารีเลย์ป้องกัน มักจะประสบปัญหาการตรวจจับข้อผิดพลาดที่พลาดหรือสะดุดสะดุดในช่วงเปลี่ยนผ่าน

การออกแบบสายไฟ Messenger ในสายเคเบิลรวมทางอากาศแรงดันต่ำและผลกระทบต่อการหย่อนและความตึงเครียด

สายเคเบิลรวมเสาอากาศแรงดันต่ำ (ABC โดยทั่วไปพิกัด 0.6/1 kV) มีให้เลือกใช้งานในรูปแบบกลไก 2 รูปแบบ: มีสายส่งสารเปลือยหรือหุ้มฉนวนโดยเฉพาะที่รับภาระเชิงกลทั้งหมดของมัด และรูปแบบรองรับตัวเองโดยที่ตัวนำหุ้มฉนวนตัวใดตัวหนึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเป็นกลางทางกล การเลือกระหว่างการกำหนดค่าเหล่านี้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสามารถช่วงความยาว แรงตึงในการติดตั้ง ลักษณะการหย่อนคล้อยภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และความน่าเชื่อถือทางกลในระยะยาว

ใน ABC ที่รองรับแมสเซนเจอร์ ลวดแมสเซนเจอร์โดยทั่วไปจะเป็นลวดเหล็กชุบสังกะสีหรือตัวนำอะลูมิเนียมเสริมเหล็ก (ACSR) ที่เลือกโดยอิสระจากข้อกำหนดด้านกระแสไฟฟ้า ตัวส่งกำลังรับน้ำหนักโซ่ของมัดสายเคเบิลทั้งหมด และตัวนำหุ้มฉนวนจะห้อยจากนั้นโดยใช้สายรัดเคเบิลหรืออุปกรณ์จับยึดที่เตรียมไว้เป็นระยะ ๆ โดยทั่วไปทุกๆ 0.5–1.0 เมตรตลอดช่วง การออกแบบทางกลของตัวส่งกำลังอยู่ภายใต้ช่วงการออกแบบสูงสุดของสายเคเบิล สภาวะการโหลดลมและน้ำแข็งที่ใช้กับพื้นที่การติดตั้ง และความหย่อนสูงสุดที่อนุญาต (ซึ่งส่งผลต่อระยะห่างความสูงของเสาเหนือพื้นดินที่ต้องการ) สำหรับระยะ 60 เมตรในเขตลมปานกลางที่มีชุด ABC แบบ 4 คอร์ ขนาด 4×70 มม.² ความตึงของตัวส่งภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักสูงสุดอาจสูงถึง 8–12 kN โดยต้องใช้แรงต้านทานการแตกหักของตัวส่งอย่างน้อย 24–36 kN โดยมีปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ 3 การใช้ตัวส่งขนาดเล็กที่เกิดการย้อยมากเกินไปในฤดูร้อน (เมื่อการขยายตัวทางความร้อนทำให้ตัวนำอะลูมิเนียมยาวขึ้น) อาจทำให้ตัวมัดสัมผัสกับโครงสร้างหรือพืชพรรณที่อยู่ต่ำกว่าความสูงที่ออกแบบไว้

ABC แบบรองรับตัวเองจะกำจัดตัวส่งสารที่แยกจากกันโดยใช้ตัวนำที่เป็นกลางเป็นทั้งตัวกลางทางไฟฟ้าและตัวพาโหลดทางกล ตัวนำที่เป็นกลางในการกำหนดค่านี้ต้องได้รับการจัดอันดับทางกลไกสำหรับโหลด catenary เต็ม ซึ่งหมายความว่ามักสร้างจาก ACSR (เสริมด้วยเหล็กตัวนำอะลูมิเนียม) หรืออะลูมิเนียมผสมแบบดึงแข็ง แทนที่จะเป็นอะลูมิเนียมอบอ่อนที่ใช้ในตัวนำเฟส ความตึงในตัวนำที่เป็นกลางภายใต้ภาระน้ำแข็งและลมสูงสุดจะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดความตึงที่กำหนดของตัวนำ ซึ่งจำกัดช่วงที่ทำได้สูงสุด สำหรับ LV ABC แบบรองรับตัวเอง ช่วงสูงสุดโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 40 ถึง 80 เมตร ขึ้นอยู่กับขนาดตัวนำและระดับการโหลดตามภูมิภาค เกินช่วงเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้เสารองรับระดับกลาง แม้ว่าแรงดันไฟตกคร่อมช่วงจะทำให้ช่วงไฟฟ้ายาวขึ้นก็ตาม การกำหนดค่าแบบรองรับตัวเองนั้นติดตั้งได้ง่ายกว่า (ไม่จำเป็นต้องติดตั้ง Messenger แยกต่างหาก) แต่ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบน้อยกว่าระบบที่รองรับ Messenger สำหรับรูปทรงช่วงที่ผิดปกติหรือเงื่อนไขการโหลดน้ำแข็งหนัก

การเลือกวัสดุฉนวนสำหรับสายอากาศแรงดันปานกลางในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการ

แรงดันไฟฟ้าปานกลาง สายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ s (โดยทั่วไปคือ 10–35 kV) ทำงานภายใต้การสัมผัสรังสียูวีอย่างต่อเนื่อง การหมุนเวียนของอุณหภูมิที่กว้าง และการสัมผัสกับสภาพอากาศโดยตรง - เงื่อนไขที่ให้ความต้องการประสิทธิภาพของวัสดุฉนวนมากกว่าสภาพแวดล้อมที่ได้รับการป้องกันของการติดตั้งสายเคเบิลใต้ดินหรือในอาคาร ฉนวนจะต้องมีความแข็งแรงไดอิเล็กตริกเพียงพอสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้า ต้านทานการย่อยสลายด้วยแสงและออกซิเดชันจากความร้อนตลอดอายุการใช้งาน 30-40 ปี และรักษาความยืดหยุ่นทางกลที่เพียงพอสำหรับการติดตั้งที่อุณหภูมิต่ำ ข้อกำหนดเหล่านี้ชี้ไปที่ระบบฉนวนโพลีเมอร์แบบเชื่อมขวางมากกว่าวัสดุเทอร์โมพลาสติก

XLPE (โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม) เป็นวัสดุฉนวนที่โดดเด่นสำหรับ AIC แรงดันไฟฟ้าปานกลาง เนื่องจากมีความแข็งแรงของไดอิเล็กตริกสูง ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ ทนทานต่อรังสี UV ได้ดีเยี่ยม พร้อมสารเติมแต่งคาร์บอนแบล็กหรือสารเพิ่มความคงตัวของรังสียูวีที่เหมาะสม และพิกัดอุณหภูมิ 90°C ต่อเนื่อง/การลัดวงจร 250°C ต่างจากเทอร์โมพลาสติก PE ตรงที่ XLPE จะไม่อ่อนตัวลงหรือไหลภายใต้ภาระทางกลอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับสายเคเบิลเหนือศีรษะที่อาจทำงานที่อุณหภูมิสูงภายใต้การรับน้ำหนักสูงสุดในฤดูร้อน เครือข่ายการเชื่อมขวางป้องกันการเปลี่ยนแปลงมิติที่อาจเกิดขึ้นใน PE แบบตรงที่สูงกว่าอุณหภูมิหลอมเหลวของผลึก (~125°C) รักษารูปทรงของฉนวน และด้วยเหตุนี้จึงมีคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด

EPR (ยางเอทิลีนโพรพิลีน) ใช้ใน AIC แรงดันไฟฟ้าปานกลางสำหรับการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นสูงกว่าที่อุณหภูมิการติดตั้งต่ำหรือต้านทานความชื้นที่เหนือกว่าโดยเนื้อแท้ สายเคเบิล AIC ที่หุ้มฉนวน EPR ยังคงมีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิ –40°C และสามารถติดตั้งและจัดการได้โดยไม่มีความเสี่ยงที่ฉนวนจะแตกร้าวในสภาพแวดล้อมที่อาร์กติกหรือในพื้นที่สูง ซึ่งสายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE จะเปราะจนเป็นอันตราย โครงสร้างโมเลกุลอสัณฐานของ EPR ยังให้ความต้านทานโดยธรรมชาติต่อการสร้างน้ำโดยไม่ต้องใช้แพ็คเกจเติมสารหน่วงต้นไม้ที่จำเป็นใน XLPE ซึ่งเกี่ยวข้องกับการติดตั้ง AIC ในสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเลที่มีความชื้นสูง ซึ่งการควบแน่นของความชื้นบนพื้นผิวฉนวนเป็นสภาวะที่สอดคล้องกัน ข้อเสียเปรียบคือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่สูงกว่าของ EPR (2.8–3.5 เทียบกับ 2.3 สำหรับ XLPE) ซึ่งจะเพิ่มกระแสการชาร์จแบบ capacitive ของสายเคเบิล — ข้อควรพิจารณาเล็กน้อยที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง แต่เกี่ยวข้องกับสายป้อนยาวในชนบท โดยที่กระแสชาร์จแสดงถึงเศษส่วนที่วัดได้ของความสามารถในการระบายความร้อน

แจ็คเก็ตด้านนอกของ AIC แรงดันไฟฟ้าปานกลางเป็นโพลีเอทิลีนสีดำหรือ HDPE สีดำที่มีความเสถียรต่อรังสี UV แยกกัน ซึ่งใช้เคลือบทับฉนวน หน้าที่หลักของเสื้อแจ็คเก็ตคือการป้องกันรังสียูวี (คาร์บอนแบล็กที่ 2-3% โดยน้ำหนักให้การดูดซับรังสียูวีในวงกว้าง) การป้องกันเชิงกลจากการเสียดสีจากการสัมผัสกิ่งไม้ และการป้องกันจะงอยปากนก ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในภูมิภาคที่มีนกคอร์วิดหรือนกแก้วขนาดใหญ่จิกที่ฉนวนสายเคเบิล มีการระบุความแข็งของแจ็คเก็ตและความหนาของผนังเพื่อต้านทานการโจมตีของนก ข้อมูลจำเพาะของ AIC บางอย่างจำเป็นต้องมีความแข็ง Shore D ของแจ็คเก็ตขั้นต่ำ 50–55 และความหนาของผนังแจ็คเก็ตขั้นต่ำ 1.5–2.0 มม. โดยเฉพาะเพื่อจัดการกับโหมดความล้มเหลวนี้ในภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ที่อ่อนแอ

การเปรียบเทียบโครงสร้างสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศแรงดันต่ำและแรงดันปานกลาง

ในขณะที่ทั้งแรงดันต่ำและแรงดันปานกลาง สายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ ได้รับการออกแบบมาเพื่อการบริการกลางแจ้งเหนือศีรษะ โครงสร้างจะแตกต่างกันโดยพื้นฐานตามพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ขับเคลื่อนโดยระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ข้อกำหนดในการรับน้ำหนักทางกล และสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้สาธารณูปโภคและวิศวกรโครงการสามารถกำหนดข้อกำหนดที่ถูกต้อง และหลีกเลี่ยงการใช้แนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับสายเคเบิล LV กับการติดตั้ง MV หรือในทางกลับกัน

ข้อกำหนดสำหรับหน้าจอตัวนำเซมิคอนดักเตอร์และฉนวนใน AIC แรงดันไฟฟ้าปานกลางเป็นความแตกต่างในการก่อสร้างที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุด และมักถูกเข้าใจผิดโดยทีมจัดซื้อที่คุ้นเคยกับข้อกำหนดเฉพาะของสายเคเบิลแรงดันต่ำเท่านั้น หากไม่มีตะแกรงตัวนำ สนามไฟฟ้าที่พื้นผิวของตัวนำตีเกลียวจะไม่สม่ำเสมออย่างมาก โดยกระจุกอยู่ที่ขอบของเกลียวและส่วนที่ยื่นออกมาของพื้นผิว และการคายประจุบางส่วนจะเริ่มที่จุดความเข้มข้นเหล่านี้ ในสายเคเบิล AIC ขนาด 10 kV การไล่ระดับของสนามไฟฟ้าที่พื้นผิวตัวนำที่ไม่มีการกรองสามารถเป็น 5-10 เท่าของสนามเฉลี่ยในฉนวน ซึ่งเกินกว่าเกณฑ์เริ่มต้นการปล่อยประจุบางส่วนของ XLPE มาก หน้าจอเซมิคอนดักเตอร์ทำให้สนามนี้เป็นเนื้อเดียวกันโดยการนำเสนอพื้นผิวให้ศักย์เท่ากันอย่างต่อเนื่องและราบรื่นบนฉนวน ช่วยลดสนามพีคให้ใกล้กับค่าเฉลี่ย การละเว้นหรือการใช้ตะแกรงตัวนำอย่างไม่เหมาะสมบนสายเคเบิล AIC แรงดันไฟฟ้าปานกลาง ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้กับสายเคเบิลแรงดันต่ำ เนื่องจากสายเคเบิล LV ไม่มีข้อกำหนดดังกล่าว และไม่มีขั้นตอนการก่อสร้าง ส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพเนื่องจากการคายประจุบางส่วน ซึ่งจะลดอายุการใช้งานของสายเคเบิลจากที่คาดไว้ 30–40 ปีเป็น 3–5 ปี

มาตรฐานการโหลดลมและน้ำแข็งสำหรับการออกแบบกลไกเคเบิลทางอากาศ: สภาพภูมิอากาศระดับภูมิภาคควบคุมการเลือกตัวนำอย่างไร

การออกแบบทางกลของสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ - โลหะผสมของตัวนำ หน้าตัด การออกแบบการพันเกลียว และพิกัดฮาร์ดแวร์รองรับ - อยู่ภายใต้ภาระลมและน้ำแข็งรวมกันสูงสุดที่สายเคเบิลจะต้องทนต่อโดยไม่มีการเสียรูปถาวรหรือความล้มเหลวของเกลียว มาตรฐานระดับภูมิภาคที่แตกต่างกันจะกำหนดกรณีการโหลดการออกแบบโดยอิงตามข้อมูลสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่น และการเลือกการออกแบบกลไกของสายเคเบิลที่ปรับให้เหมาะกับสภาพอากาศของยุโรปในเขตอบอุ่น และการติดตั้งในสภาพแวดล้อมของแคนาดาหรือนอร์เวย์ที่มีน้ำแข็งสูงถือเป็นข้อผิดพลาดในการออกแบบที่เป็นระบบซึ่งส่งผลให้เกิดการหย่อนมากเกินไป การดึงขั้วต่อออก หรือความล้มเหลวของความล้าของตัวนำภายในสองสามปีแรกของการบริการ

มาตรฐาน IEC 60826 กำหนดกรอบการทำงานสำหรับการออกแบบกลไกเหนือศีรษะและกำหนดระดับความน่าเชื่อถือในการโหลดสามระดับ (I, II, III) ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาส่งคืน 50, 150 และ 500 ปีสำหรับเหตุการณ์การออกแบบลมและน้ำแข็ง ข้อกำหนดด้านยูทิลิตี้การกระจายส่วนใหญ่ใช้ความน่าเชื่อถือระดับ I หรือ II ภายในกรอบ IEC การโหลดน้ำแข็งมีลักษณะเฉพาะคือความหนาของน้ำแข็งที่เท่ากันบนตัวนำ — โดยทั่วไปคือ 0 มม. (ไม่มีน้ำแข็ง), 10 มม., 20 มม. หรือ 30 มม. — รวมกับแรงดันลมพร้อมกัน ปลอกน้ำแข็งขนาด 30 มม. บนตัวนำขนาด 95 มม.² จะเพิ่มน้ำหนักตายให้กับตัวนำประมาณ 2.5 กก./ม. ที่ระยะ 100 เมตร ซึ่งสอดคล้องกับน้ำหนักโซ่เพิ่มเติม 250 กิโลกรัมที่ตัวนำและฮาร์ดแวร์ของเสาต้องรองรับ ความตึงของตัวนำสูงสุดภายใต้สภาวะนี้ เมื่อรวมกับความตึงในการติดตั้งเริ่มต้น จะต้องคงอยู่ต่ำกว่าความตึงรายวันที่กำหนด (RET) ของตัวนำ — โดยทั่วไปคือ 20–25% ของค่าความต้านทานแรงดึง (RTS) ของตัวนำสำหรับตัวนำอะลูมิเนียมอัลลอยด์ในเครือข่ายการกระจาย

แรงลมบนสายอากาศหุ้มฉนวนแตกต่างจากแรงลมบนตัวนำเปลือย เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่าของสายเคเบิลหุ้มฉนวนจะทำให้มีพื้นที่หน้าตัดต่อแรงดันลมมากขึ้น ตัวนำ ACSR เปลือยขนาด 95 มม.² มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกประมาณ 13.5 มม. ตัวนำเดียวกันที่หุ้มฉนวนด้วย XLPE สำหรับบริการ 10 kV อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 28–32 มม. ซึ่งสร้างแรงลากลมมากกว่าสองเท่าต่อความยาวหน่วย ซัพพลายเออร์สายเคเบิลที่ให้ข้อกำหนดทางกลโดยอิงจากหน้าตัดของตัวนำโดยไม่คำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางแอโรไดนามิกที่เพิ่มขึ้นของชุดสายเคเบิลหุ้มฉนวน จะประเมินภาระลมที่ออกแบบต่ำเกินไปอย่างเป็นระบบ ซึ่งอาจส่งผลให้สายเคเบิลเกินแรงดึงสูงสุดในแต่ละวันภายใต้สภาวะลมที่ออกแบบแม้จะไม่มีการโหลดน้ำแข็งก็ตาม ข้อมูลจำเพาะด้านการจัดซื้อควรกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าการคำนวณการออกแบบทางกลต้องคำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลโดยรวม ไม่ใช่เฉพาะคุณสมบัติของตัวนำเปลือยเท่านั้น

การเลือกโลหะผสมของตัวนำโต้ตอบโดยตรงกับประสิทธิภาพการโหลดน้ำแข็งผ่านแนวคิดของการคืบ ตัวนำอะลูมิเนียมภายใต้ความตึงเครียดอย่างต่อเนื่องจะมีการยืดตัว (คืบ) ขึ้นอยู่กับเวลา ซึ่งแตกต่างจากการยืดแบบยืดหยุ่น - การคืบจะไม่กลับคืนมาเมื่อถอดโหลดออก ทำให้เกิดการหย่อนยานเพิ่มขึ้นอย่างถาวรตลอดอายุการใช้งาน อลูมิเนียมอบอ่อน (ใช้ในตัวนำ LV ABC เพื่อความยืดหยุ่น) มีอัตราการคืบสูงกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมดึงแข็ง (AAAC, AAAR) อย่างมีนัยสำคัญภายใต้แรงดึงที่เท่ากัน ในภูมิภาคที่มีแนวโน้มเป็นน้ำแข็งซึ่งตัวนำประสบกับความตึงเครียดสูงเป็นระยะๆ ในระหว่างเหตุการณ์การโหลดน้ำแข็ง การใช้ตัวนำอะลูมิเนียมอบอ่อนส่งผลให้เกิดการลดลงอย่างต่อเนื่องในช่วง 10-15 ปีที่ฝ่าฝืนข้อกำหนดระยะห่างจากพื้นดินในที่สุด การระบุตัวนำโลหะผสมอะลูมิเนียมดึงแข็งที่มีการดึงแรงดึงล่วงหน้าระหว่างการติดตั้งเป็นมาตรการรับมือการออกแบบมาตรฐานในภูมิภาคที่มีการโหลดน้ำแข็งเป็นประจำ

การเชื่อมต่อและการสิ้นสุดของสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ: วิธีปฏิบัติที่กำหนดความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ข้อต่อและการสิ้นสุดของสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศถือเป็นตำแหน่งที่พบบ่อยที่สุดทางสถิติสำหรับความล้มเหลวก่อนกำหนดในเครือข่ายการกระจายสายอากาศ สายเคเบิลที่ผลิตอย่างเหมาะสมซึ่งตรงตามข้อกำหนดทางไฟฟ้าและทางกลทั้งหมดสามารถทำให้ไม่น่าเชื่อถือด้วยข้อต่อที่ดำเนินการไม่ดีเพียงจุดเดียวหรือการสิ้นสุดที่ไม่ถูกต้อง และในการติดตั้งเหนือศีรษะ ความล้มเหลวของข้อต่อมักส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของวงจรเปิดที่ทำให้เกิดไฟฟ้าดับ แทนที่จะเป็นข้อผิดพลาดของกราวด์ที่รีเลย์ป้องกันสายเหนือศีรษะได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อตรวจจับและเคลียร์อย่างรวดเร็ว การทำความเข้าใจขั้นตอนสำคัญในการต่อและการสิ้นสุดสายเคเบิลทางอากาศจะอธิบายว่าทำไมการฝึกอบรมเฉพาะทางและการใช้เครื่องมือจึงไม่สามารถเจรจาต่อรองได้สำหรับการปฏิบัติการเหล่านี้

ข้อต่อสายเคเบิลมัดอากาศ LV

ข้อต่อ ABC แรงดันต่ำทำขึ้นโดยใช้ขั้วต่อแบบเจาะ (หรือที่เรียกว่าขั้วต่อแบบเจาะฉนวนหรือ IPC) ที่ยึดเข้ากับสายเคเบิลหุ้มฉนวนโดยไม่ต้องถอดฉนวนออก ตัวตัวเชื่อมต่อประกอบด้วยฟันเจาะที่ทำจากสเตนเลสสตีลที่ทะลุฉนวนและสัมผัสกับตัวนำเมื่อมีการบิดตัวเชื่อมต่อตามค่าที่ระบุโดยใช้สลักเกลียวหัวเฉือน — สลักเกลียวจะตัดออกด้วยแรงบิดที่กำหนด ให้การยืนยันเมื่อสัมผัสได้ว่าแรงสัมผัสถูกต้องเกิดขึ้น และป้องกันการขันแน่นเกินไปซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับสายตัวนำได้ ตัวขั้วต่อแบบเจาะสามารถปิดผนึกได้เองเพื่อป้องกันความชื้นเข้าบริเวณจุดเจาะ พารามิเตอร์การติดตั้งที่สำคัญคือแรงบิดเฉือน — การใช้ประแจมาตรฐานและการประมาณแรงบิดด้วยความรู้สึกจะทำให้ข้อต่อปลายสุดไม่สอดคล้องกันไม่ว่าจะถูกบีบอัดต่ำ (ความต้านทานการสัมผัสสูง) หรือบีบอัดมากเกินไป (ความเสียหายของเกลียว) ในอัตราที่สูง IPC จะต้องได้รับการติดตั้งด้วยประแจทอร์คที่ปรับเทียบแล้วหรือตัวขับจำกัดแรงบิดที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งจัดทำโดยผู้ผลิตตัวเชื่อมต่อสำหรับซีรีย์ตัวเชื่อมต่อเฉพาะ

ข้อต่อและการสิ้นสุดสายเคเบิลทางอากาศ MV

แรงดันไฟฟ้าปานกลาง AIC joints and terminations require restoration of each insulation layer in the correct sequence — conductor screen, insulation, insulation screen, metallic screen, and outer jacket — using materials that are electrically and mechanically compatible with the cable's original construction. Pre-formed cold-shrink or heat-shrink joint kits from reputable manufacturers provide calibrated material volumes and assembly sequences for specific cable families. The most critical step is the preparation of the insulation screen at the joint interface: the transition from screened to unscreened insulation must be smooth and gradual (typically a penciled taper of 15–25 mm length) to prevent field concentration at the screen cutback. An abrupt screen cutback — caused by using cutting tools that score the insulation surface or failing to taper the semiconductor layer — creates a triple point (conductor screen, insulation, and surrounding air meet at a single geometric point) where the electric field concentration can be 10–20 times the average field in the insulation, initiating partial discharge at operating voltage even when the rest of the joint is correctly assembled.

การยุตินอกอาคารบน MV AIC ขึ้นอยู่กับการติดตาม - การก่อตัวของเส้นทางคาร์บอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าตามพื้นผิวฉนวนที่เกิดจากการสะสมของมลภาวะรวมกับการทำให้เปียกเป็นระยะ การติดตามพัฒนาอย่างต่อเนื่อง: การอาร์กของแถบแห้งที่ขอบเขตของโซนเปียกและแห้งบนพื้นผิวฉนวนจะสร้างพลังงานที่เพียงพอเพื่อทำให้คาร์บอนไนซ์พื้นผิวฉนวนในพื้นที่ และรอบการอาร์กซ้ำหลายครั้งจะขยายเส้นทางคาร์บอนไปยังตัวนำที่มีพลังงานเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี มาตรการรับมือมาตรฐานคือการใช้ชุดเลิกจ้างกลางแจ้งแบบหดตัวด้วยความร้อนหรือเย็นที่รวมเอาแผ่นยางซิลิโคนต้านทานการติดตามสูงจากสภาพอากาศ — ชุดของโครงรูปร่มที่เพิ่มความยาวเส้นทางการรั่วไหลระหว่างตัวนำไฟฟ้าและตะแกรงโลหะที่ต่อสายดิน และหลั่งน้ำฝนเพื่อป้องกันไม่ให้ชั้นปนเปื้อนเปียกก่อตัวอย่างต่อเนื่อง ในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษสูง (พื้นที่ชายฝั่ง เขตอุตสาหกรรม ภูมิภาคทะเลทรายที่มีฝุ่นอัลคาไลน์) ระยะห่างตามผิวฉนวนที่ต้องการต่อ kV ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นเกินกว่าข้อกำหนดมาตรฐาน IEC 60071 โดยต้องมีการยุติการระบายที่นานขึ้นหรือการรักษาจาระบีซิลิโคนป้องกันมลพิษของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ

ความแตกต่างในการประสานงานการตรวจจับและการป้องกันระหว่างสายเหนือศีรษะเปลือยและเครือข่ายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศ

การแปลงเครือข่ายการกระจายจากตัวนำเหนือศีรษะเปลือยไปเป็นสายเคเบิลหุ้มฉนวนทางอากาศจะเปลี่ยนพฤติกรรมข้อบกพร่องของเครือข่ายในลักษณะที่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงการตั้งค่ารีเลย์ป้องกัน ลำดับการดำเนินการรีโคลสเซอร์ และปรัชญาการตรวจจับข้อบกพร่องที่สอดคล้องกัน โปรแกรมอรรถประโยชน์ที่ติดตั้ง AIC โดยไม่ตรวจสอบและปรับการประสานงานการป้องกันมักประสบกับช่วงเวลาที่พลาดการตรวจจับข้อบกพร่อง (การป้องกันล้มเหลวในการเดินทางสำหรับข้อบกพร่องที่มีอิมพีแดนซ์สูงซึ่งฉนวนเกิดความล่าช้า) หรือการดำเนินการที่น่ารำคาญ (การป้องกันที่ตีความความผิดพลาดชั่วคราวที่จำกัดโดยฉนวนอย่างผิด ๆ ว่าเป็นข้อบกพร่องถาวรที่ต้องล็อกเอาต์)

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดคือพฤติกรรมของความผิดพลาดในการสัมผัสระหว่างตัวนำกับตัวนำและตัวนำกับต้นไม้ บนเส้นเหนือศีรษะเปลือย การสัมผัสแบบเฟสต่อเฟสจากการควบม้าที่เกิดจากลมหรือจากกิ่งไม้ที่ร่วงหล่นจะทำให้เกิดฟอลต์แบบสลักเกลียวซึ่งมีอิมพีแดนซ์ต่ำมาก ซึ่งโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1 Ω ความต้านทานส่วนโค้ง ทำให้เกิดกระแสฟอลต์ที่ตรวจพบได้ง่ายโดยองค์ประกอบกระแสเกินในหน่วยมิลลิวินาที บนสายอากาศที่มีฉนวน หน้าสัมผัสเดียวกันจะสร้างกระแสไฟฟ้าลัดที่ต้องไหลผ่านความต้านทานของฉนวนและความจุของสายเคเบิล แทนที่จะไหลระหว่างตัวนำโดยตรง สำหรับการสัมผัสครั้งใหม่ผ่านฉนวนที่ไม่เสียหาย กระแสไฟฟ้าลัดอาจมีค่าเพียงไม่กี่แอมแปร์ ซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์การรับของรีเลย์กระแสเกินที่ปรับเทียบสำหรับข้อบกพร่องของตัวนำเปลือย ฉนวนจะค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ ภายใต้ความเครียดทางไฟฟ้าที่คงอยู่ และกระแสฟอลต์จะเพิ่มขึ้นในช่วงนาทีถึงชั่วโมง จนกระทั่งถึงเกณฑ์การรับของรีเลย์ การพัฒนาข้อผิดพลาดที่ล่าช้านี้หมายความว่าข้อผิดพลาดที่จะถูกแก้ไขใน 0.3 วินาทีบนเครือข่ายตัวนำเปลือยอาจใช้เวลา 30–90 นาทีในการพัฒนาไปสู่ระดับที่ทริปรีเลย์บนเครือข่ายเคเบิลที่มีฉนวน ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของฉนวนอย่างต่อเนื่อง ความร้อนของสายเคเบิล และการติดไฟในพืชแห้งที่สายเคเบิลวางอยู่

การเปลี่ยนแปลงปรัชญาการป้องกันที่เหมาะสมสำหรับเครือข่าย AIC เกี่ยวข้องกับการเสริมการป้องกันกระแสเกินมาตรฐานด้วยการป้องกันข้อผิดพลาดของโลกที่มีความละเอียดอ่อนเพียงพอในการตรวจจับกระแสความผิดปกติระดับต่ำที่เกิดจากข้อบกพร่องของการสัมผัสที่จำกัดด้วยฉนวน รีเลย์ข้อผิดพลาดในการลงดิน (SEF) ที่มีความไวสูงซึ่งมีเกณฑ์การรับไฟฟ้าที่ 1–5 A (เทียบกับ 10–50 A สำหรับการป้องกันข้อผิดพลาดในการลงดินมาตรฐานบนเครือข่ายตัวนำเปลือย) สามารถตรวจจับกระแสไฟฟ้ารั่วเริ่มต้นผ่านฉนวนที่เสียหาย และตัดการทำงานของตัวป้อนก่อนที่ข้อผิดพลาดจะพัฒนาไปถึงจุดที่ฉนวนเสียหายทั้งหมด การแลกเปลี่ยนจะเพิ่มความไวต่อความไม่สมดุลของระบบปกติและกระแสฮาร์มอนิก ซึ่งต้องมีการตั้งค่าเกณฑ์การถ่ายทอด SEF อย่างระมัดระวังและการประสานงานการหน่วงเวลาเพื่อหลีกเลี่ยงการสะดุดจากความไม่สมดุลของโหลดในเครือข่ายในชนบทที่มีการเชื่อมต่อด้านข้างแบบเฟสเดียวแบบยาว การต่อสายดินที่เป็นกลางของเครือข่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลาง - ไม่ว่าจะต่อสายดินอย่างมีประสิทธิผล, ต่อสายดินแบบเรโซแนนซ์ (ขดลวด Petersen) หรือเป็นกลางที่แยกได้ - จะกำหนดทั้งขนาดของกระแสไฟฟ้าขัดข้องของโลกและความไวของรีเลย์ SEF ที่เหมาะสม ทำให้การตรวจสอบปรัชญาการป้องกันไม่สามารถแยกออกจากการกำหนดค่าระบบสายดินเมื่อเปลี่ยนจากการกระจายทางอากาศแบบเปลือยไปเป็นฉนวน