Rangkaian Penghantaran Elektrik – Jaringan Udara EHV dan HV

Rangkaian Penghantaran Elektrik dan Jaringan Udara

Dalam sistem tenaga elektrik, Voltan Sangat Tinggi (EHV, di mana voltan V&ge;150 kV) dan Voltan Tinggi (HV, dengan 60 kV &le; V <150 kV) biasanya digunakan untuk penghantaran tenaga. Penggunaan tahap voltan yang tinggi ini bertujuan untuk mengurangkan arus yang mengalir melalui jaringan penghantaran. Menurut hukum Joule, W=RI²t=UIt, di mana W mewakili tenaga yang hilang sebagai haba, R ialah rintangan penghantar, I ialah arus, t ialah masa, dan U ialah voltan. Dengan mengurangkan arus, ia menjadi mungkin untuk mengurangkan bahagian rentas penghantar, seterusnya juga mengurangkan kehilangan kuasa disebabkan oleh kesan Joule.

Rangkaian penghantaran biasanya bermula dari stesen janakuasa dan substesen. Walaupun jaringan udara adalah komponen utama dalam banyak kawasan, dalam kawasan bandar, kabel terisolasi bawah tanah sering merupakan keperluan kerana batasan ruang dan pertimbangan estetika.

Jaringan udara EHV dan HV terutamanya terdiri daripada elemen-elemen penting berikut:

• Menara Logam: Ini memberikan sokongan struktur untuk seluruh sistem jaringan udara, memastikan penghantar dipegang pada ketinggian dan pemisahan yang sesuai.

• Pengasing: Mereka mencegah aliran arus elektrik dari penghantar ke menara logam, mengekalkan pengasingan elektrik dan keselamatan.

• Penghantar: Bertanggungjawab untuk membawa arus elektrik. Jenis penghantar yang biasa digunakan dalam jaringan udara termasuk Penghantar Aluminium Berkuat Steel (ACSR), yang mematuhi Standard Eropah seperti EN 50189, 50889, 61232, dan 50182. Selain itu, penghantar aloi aluminium, seperti AAAC (kabel penghantar aloi aluminium sepenuhnya) dikenali sebagai AL2, AL3, AL4, dan AL5, ditentukan dalam EN 50182 dan 50183.

• Cincin Corona: Ini adalah peranti berbentuk toroid.

• Sambungan Penyepaian: Ini memastikan penyebaran muatan elektrik dengan selamat dan menyediakan laluan ke tanah dalam kes cacat.

Peralatan penghantaran kuasa direka dengan tujuan untuk mengurangkan pembentukan pelepasan corona. Cincin corona, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1, memainkan peranan penting dalam hal ini. Dengan menyebarkan medan elektrik ke atas kawasan yang lebih besar, mereka mengurangkan kecerunan medan di bawah ambang corona, secara efektif menekan pelepasan corona. Ini tidak hanya membantu mencegah kehilangan kuasa yang berkaitan dengan corona tetapi juga mengurangkan bunyi yang boleh didengar dan gangguan elektromagnetik, menyumbang kepada kecekapan dan kebolehpercayaan keseluruhan sistem penghantaran.

Perlindungan Terhadap Petir untuk Jaringan Udara dan Peranan Kabel OPGW

Salah satu ancaman paling signifikan terhadap jaringan udara adalah petir. Jaringan-jaringan ini terdedah kepada risiko sambaran petir sepanjang seluruh panjangnya, yang bermaksud perlindungan yang disediakan hanya oleh pelindung lonjakan di substesen tidak mencukupi. Langkah-langkah perlindungan tambahan adalah penting untuk memastikan kebolehpercayaan dan keselamatan sistem penghantaran.

Untuk mengatasi masalah ini, "dawai perlindungan udara petir" dipasang sepanjang seluruh laluan jaringan udara. Di antara ini, kabel Optical Power Ground Wire (OPGW) digunakan secara meluas kerana fungsinya yang berganda. Kabel OPGW mempunyai struktur tabular yang menempatkan satu atau lebih fiber tunggal mod optik di intinya. Susunan fiber pusat ini kemudian dikelilingi oleh beberapa lapisan dawai baja dan aluminium.

Lapisan luar konduktif kabel OPGW memainkan peranan penting dalam perlindungan elektrik. Mereka menghubungkan menara penghantaran bersebelahan ke tanah, mencipta laluan tahanan rendah bagi arus petir. Dengan melakukan demikian, mereka secara efektif melindungi penghantar kuasa daripada sambaran petir langsung, mengurangkan kemungkinan kerosakan kepada garis penghantaran utama.

Pada masa yang sama, fiber optik dalam kabel OPGW menawarkan kelebihan komunikasi yang signifikan. Fiber-fiber ini boleh digunakan untuk penghantaran data laju, memenuhi pelbagai keperluan dalam sektor utiliti elektrik. Mereka digunakan untuk aplikasi dalaman seperti perlindungan dan kawalan garis penghantaran, membolehkan pemantauan masa nyata dan tindak balas cepat terhadap isu-isu potensial. Selain itu, mereka menyokong keperluan komunikasi suara dan data, memudahkan koordinasi tanpa halangan antara bahagian-bahagian berbeza grid kuasa.

Fiber optik sendiri mempunyai sifat pengasingan yang sangat baik, yang memberikan perlindungan semula jadi terhadap induksi elektrik dari garis penghantaran kuasa dan petir. Mereka juga sangat tahan terhadap bunyi luaran dan cross-talk, memastikan integriti data yang dihantar. Selain itu, fiber optik mempunyai kehilangan penghantaran yang sangat rendah, menjadikannya ideal untuk penghantaran data laju jarak jauh tanpa penyusutan isyarat yang signifikan.

Gambar 2 menunjukkan contoh biasa kabel OPGW, menunjukkan struktur uniknya dan menyoroti bagaimana ia menggabungkan perlindungan elektrik dan keupayaan komunikasi, menjadikannya komponen yang tidak dapat diabaikan dalam sistem jaringan udara moden.

Di beberapa negara, untuk jaringan udara lama yang beroperasi pada tahap voltan 72.5 kV, pendekatan tertentu untuk perlindungan petir pernah digunakan. Secara historikal, hanya empat atau lima span pertama yang bersebelahan dengan substesen dilengkapi dengan langkah-langkah perlindungan, dan kabel Penghantar Aluminium Berkuat Steel (ACSR) digunakan untuk tujuan ini. Namun, penyelesaian ini telah ditinggalkan. Kabel Optical Power Ground Wire (OPGW) telah menjadi pilihan yang disukai, kerana ia tidak hanya menawarkan perlindungan petir yang efektif tetapi juga membolehkan komunikasi data antara substesen, menyediakan penyelesaian yang lebih menyeluruh dan serbaguna.

Kabel terisolasi biasanya mempunyai isolasi polietilena silang (XLPE). Kabel-kabel ini biasanya mempunyai penghantar aluminium dan direka untuk aplikasi fasa tunggal. Penggunaan isolasi XLPE memberikan sifat elektrik, kekuatan mekanikal, dan ketahanan yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk penghantaran kuasa.

Rangkaian penghantaran Voltan Sangat Tinggi (EHV) dan Voltan Tinggi (HV) sering mengambil konfigurasi "cincin". Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, susunan ini ditandai dengan tahap kekompleksan yang signifikan. Konfigurasi cincin menawarkan kebolehpercayaan dan fleksibiliti yang lebih baik dalam pengedaran kuasa, membolehkan perkongsian beban yang lebih baik dan pemeliharaan dan operasi rangkaian yang lebih mudah. Ia membolehkan kuasa dialihkan dalam kes cacat atau kerja pemeliharaan, mengurangkan gangguan kepada bekalan kuasa dan memastikan sistem penghantaran yang lebih stabil dan cekap.