Wstęp
W obliczu ciągłego wzrostu zapotrzebowania na energię, przyspieszenie modernizacji sieci elektroenergetycznych staje się priorytetem. Przewody HTLS stanowią kluczowe rozwiązanie zwiększające wydajność linii wysokiego napięcia, bez modyfikowania istniejących konstrukcji. Ale jak wybrać odpowiedni typ przewodnika HTLS odpowiedni dla Twojego projektu ? Ten poręczny przewodnik pomoże Ci zrozumieć różne typy przewodów HTLS, ich zalety, oraz kryteria techniczne, które należy wziąć pod uwagę, aby dokonać świadomego wyboru.
Co to jest sterownik HTLS ?
sterowniki HTLS (Wysoka temperatura i niski ugięcie, lub Wysoka temperatura, Niska strzałka) to przewodniki elektryczne specjalnie zaprojektowane do przenoszenia dużych ilości energii elektrycznej na duże odległości, jednocześnie ograniczając strzałkę (krzywizna kabla pod wpływem ciepła i ciężaru). W przeciwieństwie do konwencjonalnych przewodników, takich jak ACSR, sterowniki HTLS może pracować w wysokich temperaturach (dopóki 210 °C lub więcej), bez uszczerbku dla ich parametrów mechanicznych.
Wykonane są z zaawansowanych materiałów, takich jak rdzenie z włókien kompozytowych, wykonane ze specjalnej stali lub żaroodpornych stopów aluminium, otoczone warstwami przewodzącymi przystosowanymi do ekstremalnych ograniczeń termicznych. Te cechy pozwalają na znacznie większą obciążalność prądową, bez konieczności modyfikacji istniejących słupów lub konstrukcji.
Przewody HTLS są obecnie szeroko stosowane w projektach modernizacji sieci elektrycznych, szczególnie na obszarach o dużym zagęszczeniu miast, regiony górskie, lub w nasyconych korytarzach transportu energii. Do ich przyjęcia zachęcają także cele transformacji energetycznej i rozwój inteligentnych sieci..
Dlaczego warto wybrać sterownik HTLS ?
Przewodniki HTLS posiadają liczne zalety techniczne i ekonomiczne, co czyni je rozwiązaniem z wyboru w projektach wzmacniania linii wysokiego napięcia. Oto główne powody ich rosnącego przyjęcia :
Znacznie większe możliwości transportowe
W przewodnikach HTLS zastosowano materiały przewodzące o wysokiej wydajności, takie jak stopy aluminium o niskiej wytrzymałości lub rdzenie kompozytowe. Więc, o równoważnej średnicy i masie, przewodnik HTLS może przenosić nawet dwukrotnie większy prąd niż przewodnik tradycyjny. Dzięki temu możliwe jest znaczne zwiększenie przepustowości istniejących linii, bez zmiany istniejącej infrastruktury.
Redukcja ugięcia termicznego w wysokich temperaturach
W odróżnieniu od tradycyjnych sterowników, Przewodniki HTLS mogą pracować w wysokich temperaturach, do 210°C, lub nawet więcej. Nawet w tak ekstremalnych warunkach, ich odkształcenie pozostaje minimalne. Wyjaśnia to zastosowanie materiałów o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej., takie jak rdzenie kompozytowe lub stale specjalne. Ta cecha jest niezbędna, aby zagwarantować bezpieczeństwo w ograniczonych środowiskach, takich jak gęste obszary miejskie lub skrzyżowania dróg.
Ekonomiczne rozwiązanie umożliwiające modernizację bez przebudowy
Wymiana starego przewodu na HTLS umożliwia podwojenie przepustowości linii, bez wymiany słupów i zmiany rozstawu konstrukcji. To znacznie zmniejsza koszty prac inżynieryjnych, terminy realizacji, i przerwy w świadczeniu usług.
Zwiększona odporność na ekstremalne warunki
Przewodniki HTLS lepiej wytrzymują trudne warunki, takie jak silny wiatr, ekstremalne cykle termiczne, wilgoć lub zanieczyszczenia. Dlatego nadają się do stosowania w regionach narażonych na trudne warunki klimatyczne.
ZMS CABLE oferuje kilka rodzajów przewodów HTLS przystosowanych do pracy w ekstremalnych warunkach, z usługą dostosowywania zgodnie z ograniczeniami technicznymi projektu.
Główne typy przewodników HTLS i ich charakterystyka
Istnieje kilka typów przewodników HTLS, każdy zaprojektowany tak, aby spełniać określone ograniczenia temperaturowe, odporność mechaniczna lub środowiskowa. Oto najczęściej stosowane modele w projektach linii wysokiego napięcia.
Przewodnicy ACCC (Aluminiowy rdzeń kompozytowy przewodzący)
Przewodniki ACCC składają się z centralnego rdzenia z materiału kompozytowego (zwykle wykonane z włókien węglowych i szklanych), otoczony żaroodpornymi drutami aluminiowymi.
Ten rdzeń kompozytowy ma prawie zerową rozszerzalność cieplną, co mocno ogranicza strzałkę, nawet w bardzo wysokich temperaturach.
Dzięki doskonałemu stosunkowi masy do wytrzymałości, sterowniki ACCC może przenosić znaczną ilość prądu przy zachowaniu niskiego poziomu ugięcia. Dlatego nadają się szczególnie do linii o dużej rozpiętości., do obszarów miejskich, i projekty rewitalizacji bez modyfikacji słupów.
Kolejna zaleta : rdzeń kompozytowy przewodów ACCC jest lżejszy. Powoduje to mniejsze napięcie/obciążenie konstrukcji wsporczych linii, takich jak słupy, izolatory, ramiona poprzeczne, itp. Pozwala to na łatwy montaż bez konieczności wzmacniania konstrukcji.
Przewodniki ACSS (Podparty stalowy przewodnik aluminiowy)
Przewodniki ACSS składają się z jednego lub więcej centralnie ocynkowanych drutów stalowych, otoczony wyżarzonymi drutami aluminiowymi. Konstrukcja tego typu zapewnia doskonałą odporność mechaniczną i pozwala na pracę w wysokich temperaturach, do 250°C.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych sterowników, Aluminium wyżarzane ACSS nie jest wstępnie naprężane. Oznacza to, że większość naprężenia przenoszona jest przez stalowy rdzeń, nawet gorąco. To zachowanie sprawia, że ACSS szczególnie nadaje się do długich rozpiętości lub linii poddawanych znacznym obciążeniom mechanicznym, na przykład w wietrznych lub górzystych regionach.
Ponadto, ich wysoka wydajność termiczna umożliwia wzmocnienie istniejącej linii bez zmiany konstrukcji, gwarantując jednocześnie wysoką niezawodność w długim okresie.
Przewodniki ACCR (Wzmocniony kompozytem aluminiowym)
W przewodnikach ACCR rdzeń centralny wykonany jest ze wzmocnionego stopu na bazie aluminium, często w połączeniu z włóknami ceramicznymi lub innymi zaawansowanymi materiałami.
Taka struktura zapewnia im doskonałą odporność mechaniczną, zachowując jednocześnie większą lekkość niż przewody z rdzeniem stalowym.
Le principal avantage des ACCR réside dans leur très faible dilatation thermique combinée à une conductivité électrique élevée. Ils peuvent fonctionner à des températures allant jusqu’à 210 °C, tout en limitant la flèche thermique. Cela en fait une solution idéale pour les zones contraintes par le gabarit, comme les traversées de fleuves, les corridors urbains denses ou les lignes à fort encombrement visuel.
Co więcej, ich odporność na korozję jest doskonała, ce qui en fait un bon choix pour les environnements côtiers ou industriels agressifs.
Przewodniki inwarowe / Typ przerwy
Les conducteurs Invar, également appelés conducteurs de type Gap, sont constitués d’un cœur en alliage Invar (fer-nickel à très faible coefficient de dilatation) entouré de fils en aluminium classique. Ten typ przewodnika charakteryzuje się bardzo dobrą stabilnością wymiarową w wysokich temperaturach, do 250°C.
Specyfika przewodnika szczelinowego polega na obecności przestrzeni (“luka”) pomiędzy rdzeniem a warstwą aluminium, wypełnione smarem lub materiałem ślizgowym.
Taka konfiguracja pozwala aluminium na rozszerzanie się niezależnie od rdzenia, co skutecznie ogranicza ugięcie termiczne. Więc, sterownik pozostaje wydajny nawet przy ekstremalnych zmianach temperatury.
Przewodniki inwarowe są często stosowane w projektach renowacji linii o dużej rozpiętości, lub gdy ograniczenia mechaniczne są duże, ale wymagania dotyczące przestrzeni pionowej muszą pozostać minimalne.
Przewodniki TACSR / ZADANIE (Trapezowy aluminiowy przewodnik wzmocniony stalą / Aluminiowy przewodnik Stalowy wzmocniony aluminium)
Przewodniki TACSR i TACSRA to zaawansowane odmiany klasycznych przewodników ACSR.
Zawierają wzmocniony rdzeń stalowy, aby zapewnić wysoką odporność mechaniczną, otoczony drutami aluminiowymi ułożonymi w kształcie trapezu (TACSR) lub klasyczny (ZADANIE).
Taka konstrukcja poprawia gęstość materiału przewodzącego, pozwalając na lepszą przewodność i zwiększoną zdolność transportową w porównaniu do tradycyjnych ACSR.
Wytrzymują także wyższe temperatury pracy, zazwyczaj do 150-170°C.
TO Przewodniki TACSR / ZADANIE są często stosowane w liniach wysokiego napięcia wymagających dobrego kompromisu między wydajnością mechaniczną a pojemnością cieplną, zwłaszcza w regionach o zmiennych warunkach klimatycznych.
Kryteria, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze przewodu HTLS
Wybór przewodnika HTLS nie opiera się wyłącznie na jego parametrach nominalnych. Musi być dostosowany do specyficznych ograniczeń projektu i celów operacyjnych. Oto główne kryteria, które należy wziąć pod uwagę :
Wymagana temperatura robocza
Każdy typ przewodnika HTLS ma określoną granicę termiczną (zazwyczaj od 150°C do 250°C). Istotne jest, aby wybrać model zdolny do pracy w maksymalnej oczekiwanej temperaturze bez utraty wydajności lub nadmiernego wydłużenia.
Mechaniczne ograniczenie linii
Niektóre liny wymagają dużej wytrzymałości na rozciąganie (tereny górskie, długie zasięgi, ekstremalne warunki pogodowe). W tym przypadku bardziej odpowiednie będą przewodniki z rdzeniem stalowym lub inwarowym.
Redukcja ugięcia termicznego
W środowiskach miejskich, przejazdy drogowe lub kolejowe, ważne jest, aby zminimalizować ugięcie. Przewodniki o małej rozszerzalności cieplnej (ACCC, ACCR, Inwar) mają być preferowane.
Kompatybilność z istniejącymi konstrukcjami
Jeżeli projekt dotyczy remontu istniejącej linii, należy uwzględnić maksymalne obciążenia mechaniczne, jakie mogą wytrzymać słupy. Lżejsze lub mniej naprężone przewodniki w konstrukcjach (jak ACCC) można uniknąć kosztownych prac zbrojeniowych.
Warunki środowiskowe
Środowisko solne, korozyjne obszary przemysłowe, silne amplitudy termiczne… Tak wiele czynników wpływa na wybór materiału rdzenia i splotek. Na przykład, Przewody ACCR są znane ze swojej doskonałej odporności na korozję.
Lokalne standardy i wymagania
Wybrany kierowca musi spełniać międzynarodowe standardy (IEC, ASTM, itp.) ale także z lokalną specyfiką techniczną (częstotliwość, napięcie nominalne, typ defiksacji, itp.).
Porównanie przewodów HTLS według norm międzynarodowych
Aby ułatwić wybór przewodu HTLS odpowiedniego dla danego projektu, przydatne jest porównanie ich parametrów technicznych w oparciu o najpopularniejsze standardy międzynarodowe (IEC, ASTM, itp.).
Poniższa tabela przedstawia podsumowanie porównania głównych typów przewodów HTLS :
| Typ sterownika | Maksymalna temperatura. (°C) | Strzała Termiczna | Odporność mechaniczna | Przewodność | Waga względna | Aktualne standardy |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ACCC | 200–210 | Bardzo słaby | Przeciętny | Wysoki | Światło | ASTM B987, IEC 62004 |
| ACSS | Dopóki 250 | Przeciętny | Wysoki | Przeciętny | Źrenica | ASTM B856 |
| ACCR | Dopóki 210 | Bardzo słaby | Średnie do wysokiego | Wysoki | Światło | ASTM B609 |
| Inwar / Luka | Dopóki 250 | Słaby | Bardzo wysoki | Przeciętny | PRZECIĘTNY | IEC 61089 + konkretne specyfikacje |
| TACSR / ZADANIE | 150–170 | Przeciętny | Wysoki | Przeciętny | Źrenica | IEC 62004, JEST 398 |
Interpretacja kryteriów
Maksymalna temperatura pracy : Niezbędne w przypadku projektów przeciążeniowych lub w obszarach o dużym zapotrzebowaniu na energię.
Strzała Termiczna : Tym słabszy, tym bardziej kierowca jest przystosowany do obszarów miejskich, w krytycznych fragmentach powietrza, itp.
Odporność mechaniczna : Określa zdolność przewodnika do wytrzymania napięcia między słupami, zwłaszcza na obszarach wietrznych lub górzystych.
Standardy : Niezbędne jest zapewnienie, aby kierowcy posiadali certyfikaty zgodne z uznanymi normami (ASTM, IEC), gwarancja jakości i zgodności technicznej.
ZMS CABLE oferuje przewody HTLS zgodne z międzynarodowymi normami i na życzenie może dostarczyć odpowiednią dokumentację techniczną i certyfikaty badań.
Studium przypadku : Scenariusz wyboru sterownika HTLS
Aby zilustrować proces wyboru odpowiedniego przewodnika HTLS, weźmy konkretny przykład modernizacji istniejącej linii.
Kontekst projektu
Przedsiębiorstwo energetyczne planuje obecnie wzmocnienie linii istniejące 220 kV. Linia ta przecina obszar podmiejski o dużej gęstości zabudowy. Jednakże, konstrukcje wsporcze (pylony, izolatory) nie można zastąpić. Konieczne jest zatem zwiększenie przepustowości linii bez modyfikowania istniejącej infrastruktury.
Zidentyfikowano ograniczenia techniczne
- Zwiększ obciążalność prądową co najmniej o 80 %
- Zminimalizuj ugięcie termiczne (linia nad drogami i domami)
- Utrzymaj lub zmniejsz obciążenie mechaniczne istniejących słupów
- Zapewniają doskonałą odporność na korozję (strefa półprzemysłowa)
- Przestrzegaj norm IEC i ograniczaj koszty interwencji
Analiza i selekcja
- Klasyczny ACSR : nie nadaje się, niewystarczająca pojemność i opór cieplny
- ACCC : rdzeń kompozytowy, zmniejszona waga, doskonała przewodność, niskie ugięcie termiczne
- ACCR : dobre właściwości termiczne i mechaniczne, ale wyższy koszt
- ACSS : wyższa dopuszczalna temperatura, ale znaczna waga i średnia strzałka
- TACSR : możliwa poprawa, ale mniej wydajne na strzałce termicznej
- Inwar / Luka : zbyt sztywne dla krótkich rozpiętości i droższe w montażu
Wniosek
Sterownik ACCC jest tutaj optymalnym wyborem :
- Zwiększenie wydajności bez przeciążania konstrukcji
- Bardzo niskie ugięcie termiczne, kompatybilna ze środowiskiem miejskim
- Dobry stosunek wydajności / koszt
- Certyfikacja zgodnie z normami ASTM i IEC
ZMS CABLE wspierał już podobne projekty m.in spersonalizowane rozwiązania ACCC, łącznie z badaniem obciążenia, dostawa kabli i pomoc techniczna przy montażu.
Jeśli potrzebujesz bardziej szczegółowych informacji, nie wahaj się z nami skontaktować !
Wniosek
Przewodniki HTLS stanowią konkretną odpowiedź na wyzwania związane ze wzmacnianiem linii energetycznych bez modyfikowania istniejących konstrukcji. Dzięki swoim właściwościom termicznym, mechaniczne i środowiskowe, umożliwiają szybką i efektywną modernizację sieci. Mądry wybór, związane z rygorystycznymi testami i starannym wdrożeniem, jest niezbędne do zagwarantowania ich pełnej skuteczności. Wraz ze wzrostem odnawialnych źródeł energii i wzrostem przepływów energii elektrycznej, Kierowcy HTLS będą odgrywać coraz większą rolę w sieciach transportowych przyszłości.