CN112397244A - 基于风光互补的一种新型高频交流输电简单电缆结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有降低高频输电时电缆集肤效应的电缆结构，柔性直流输电技术以及海上风电电能高频传输领域。本发明由直流正极线、绝缘层1、交流层、绝缘层2、铠装接地层、PP层组成，其中，直流正极线层加上直流电压，通过直流电流，交流层加上交流电压、通过交流电流。本发明能够通过直流营造的电场对交流电缆高频输电时所产生的集肤效应而导致的大损耗进行调节改善，从而达到高频输电的低损耗长距离的目的，同时也具有交直流综合运行相辅相成的特点。

Description

基于风光互补的一种新型高频交流输电简单电缆结构
技术领域
本发明属于高频交流输电电缆结构领域，具体涉及一种具有减少导电时集肤效应、电缆运行损耗，增大传输距离的新型高频交流输电简单电缆结构。
背景技术
近年来，随着海上风电容量的不断提升，其对于陆地供电所占的地位也水涨船高。目前来说，海上风机产电均为交流电，若其要将电能输至陆地需要采用交流电缆。但是由于风电机一般距离陆地较远，海底电缆运行状况极其复杂，很容易受到干扰，使得电能质量达不到理想情况。若采用高频输电，虽然其抗干扰能力强，电能质量能显著提升，但其受制于损耗太大，输电距离较短，使得成本相应升高。
集肤效应(又称趋肤效应或直译作表皮效应，英语：Skineffect)是指导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀的一种现象。随着与导体表面的距离逐渐增加，导体内的电流密度呈指数递减，即导体内的电流会集中在导体的表面。从与电流方向垂直的横切面来看，导体的中心部分几乎没有电流流过，只在导体边缘的部分会有电流。简单而言就是电流集中在导体的“皮肤”部分，所以称为集肤效应。产生这种效应的原因主要是变化的电磁场在导体内部产生了涡旋电场，与原来的电流相抵消。而高频电流中，由于频率很高，因此电子受力更大，使得导电面积随着频率升高而减少，损耗随之升高。目前，虽然很多方案提及海上风电以高频方式进行输电，但是碍于高频输电时的高损耗与距离短，其真正实行的范围还是较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型电缆结构，用以解决在海上风电进行电能输送才用高频输电方式时的由于集肤效应引起的高损耗、低距离的问题，并对其具体实施方案进行分析。
本发明的技术方案是：基于风光互补的一种新型高频交流输电简单电缆结构，包括直流正极线、绝缘层1、交流层、绝缘层2、铠装接地层、PP层组成，其中直流正极线层加上直流正极电压、通过直流电流，交流层加上交流电压、通过交流电流，铠装接地层加上直流负极，与直流正极层共同构建直流电场。
直流正极线层加上直流电压，通过直流电流；绝缘层1将直流正极线层与交流层隔离，起绝缘作用；交流层加上交流电压、通过交流电流；绝缘层2将交流层与铠装接地层隔离，起绝缘作用；铠装接地层在电缆两端与大地相连，作为直流正极线层的负极，也同时起到保护电缆的作用；PP层作为电缆最外层的护层起到缓冲和衬垫、保护内层铠装层作用。
直流正极线层与交流层的材料为铜材料、绝缘层1与绝缘层2的材料为聚乙烯或者交联聚乙烯、铠装接地层材料为镀锌钢丝。
原理上是通过直流所营造的恒定电场对交流电流产生与所受电磁力F1相反的电场力F2，使得高频交流电流受集肤效应的影响减小从而达到增大高频输电距离减少输电损耗的目的。
本发明的技术效果是：
(1)本发明首要解决的是高频输电中的高损耗问题，能够使得高频输电距离增长，对于海上风电的发展能够起到积极作用。
(2)本发明的应用是交直流混合使用的例子，对于往后的交直流互联等领域发展能够提供思路。
附图说明
图1是通常情况下电缆电流分布图
图2是通常情况下电子受力
图3是采用本电缆结构后电缆场强分布情况
图4是采用本电缆结构后电子受力情况
图5是采用本电缆结构后电缆电流分布图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
针对于本电缆结构以及其材料，本发明作为一个简单结构，因此省去一些针对绝缘以及保护的优化结构，仅讨论由最为直接关联的层级组成的涉及原理性的简单结构。本发明：基于风光互补的一种新型高频交流输电简单电缆结构，由直流正极线、绝缘层1、交流层、绝缘层2、铠装接地层、PP层组成。其中直流正极线层与交流层的材料为铜材料、绝缘层1与绝缘层2的材料为聚乙烯或者交联聚乙烯、铠装接地层材料为镀锌钢丝。
针对于本电缆结构的原理以及合理性，由于在高频输电的情况下，电子所受的电磁力大小与频率大小正相关，因此其在高频时所受集肤效应的影响就越大，一般情况下，电子受力情况以及电流分布情况如图2和图1所示。在一般情况下，电子由于仅受到集肤效应的电磁力F1，会向缆芯外层移动，使得电缆导电部分仅为电缆靠近表面的一层，而缆芯部分几乎没有电流流过，这会使得输电容量减少以及输电损耗增加。而对于发明而言，其很好地利用直流可以营造的恒定电场，对于交流的集肤效应进行优化。本发明的直流正极线层加上直流电压，通过直流电流；绝缘层1将直流正极线层与交流层隔离，起绝缘作用；交流层加上交流电压、通过交流电流；绝缘层2将交流层与铠装接地层隔离，起绝缘作用；铠装接地层在电缆两端与大地相连，作为直流正极线层的负极，也同时起到保护电缆的作用；PP层作为电缆最外层的护层起到缓冲和衬垫、保护内层铠装层作用。当本发明通电时，其缆芯的正极以及接地极会在交流层营造一个由内而外的360。恒定电场，如图3所示，从而使得电子的受力从仅受向外电磁力F1到同时受到与电磁力相反的电场力F2，使得电子受力平衡，如图4所示，从而使得导体内的电流能够均匀分布，达到输送容量最大，输送损耗最小的目的。
针对于本电缆结构的可实施性，提出一种基于风光互补的海上风电系统，在海上风机群中，选择一台风机作为核心风机，它搭载变频机以及太阳能板，其作用时汇集其他各风机的电能并将频率提升作为交流输电层中的电能，而太阳能板则可以作为直流层的直流源。由于风机之间距离相比风机于陆地之间的距离较近，因此在风机之间电能的传输用50HZ交流电以及普通的电缆就足以满足要求，而在核心风机与陆地之间用的是本发明的电缆，这样能达到输电损耗最小、输送距离最长、输送容量最大的目的。
针对于本发明的使用经济性，由于本发明的使用策略中加入了变频机以及太阳能板，因此其建设成本相对与一般海上风电场来说要多，但是，由于其在高频输电的情况下，首先能保证输送电能的质量，其次本发明的使用能够大幅度削弱高频输电情况下集肤效应的影响，能够提升输送距离以及输送容量，从长远看，能够达到相对于一般风电场的运行更为经济的目的。

Claims (4)

1.一种新型交直流输电简单电缆结构，其特征在于：由直流正极线、绝缘层1、交流层、绝缘层2、铠装接地层、PP层组成，其中直流正极线层加上直流正极电压、通过直流电流，交流层加上交流电压、通过交流电流，铠装接地层加上直流负极，与直流正极层共同构建直流电场。
2.根据权利要求1所述一种新型交直流输电简单电缆结构，其特征在于：由直流正极线、绝缘层1、交流层、绝缘层2、铠装接地层、PP层组成，其中，直流正极线层加上直流电压，通过直流电流；绝缘层1将直流正极线层与交流层隔离，起绝缘作用；交流层加上交流电压、通过交流电流；绝缘层2将交流层与铠装接地层隔离，起绝缘作用；铠装接地层在电缆两端与大地相连，作为直流正极线层的负极，也同时起到保护电缆的作用；PP层作为电缆最外层的护层起到缓冲和衬垫、保护内层铠装层作用。
3.根据权利要求1所述一种新型交直流输电简单电缆结构，其特征在于：直流正极线层与交流层的材料为铜材料、绝缘层1与绝缘层2的材料为聚乙烯或者交联聚乙烯、铠装接地层材料为镀锌钢丝。
4.根据权利要求1所述一种新型交直流输电简单电缆结构，其特征在于：原理上是通过直流所营造的恒定电场对交流电流产生与所受电磁力相反的电场力，使得高频交流电流受集肤效应的影响减小从而达到增大高频输电距离减少输电损耗的目的。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114283969A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 远东电缆有限公司 脉冲大电流的电磁力自消减硅橡胶电缆结构

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2455497A1 (de) * 1974-11-23 1976-05-26 Bbc Brown Boveri & Cie Hochleistungskabel
DE19519582A1 (de) * 1995-05-29 1996-12-12 Daetwyler Ag Ader für einen sich ändernden elektrischen Strom, sowie Verfahren zu deren Herstellung
CN1368740A (zh) * 2001-02-07 2002-09-11 刘克良 电场式常温金属超导体
CN102254613A (zh) * 2011-04-27 2011-11-23 江苏亨通高压电缆有限公司 一种高压、超高压直流聚烯烃绝缘海底电力电缆
CN202221664U (zh) * 2011-07-01 2012-05-16 核工业西南物理研究院 一种导电线芯及其制造的电力电缆
US20130014973A1 (en) * 2010-03-23 2013-01-17 Fujikura Ltd. High frequency cable, high frequency coil and method for manufacturing high frequency cable
CN106816222A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 日立金属株式会社 输电电缆
US20180374599A1 (en) * 2015-12-28 2018-12-27 The University Of Florida Research Foundation, Inc Low ohmic loss superlattice conductors
CN110729079A (zh) * 2019-09-17 2020-01-24 中国电力科学研究院有限公司 超导输电电缆及超导输电电缆系统
CN211350184U (zh) * 2020-03-25 2020-08-25 百亨创新科技(深圳)有限公司 一种提升视频传输线电线电缆高频传输距离的线缆结构

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2455497A1 (de) * 1974-11-23 1976-05-26 Bbc Brown Boveri & Cie Hochleistungskabel
DE19519582A1 (de) * 1995-05-29 1996-12-12 Daetwyler Ag Ader für einen sich ändernden elektrischen Strom, sowie Verfahren zu deren Herstellung
CN1368740A (zh) * 2001-02-07 2002-09-11 刘克良 电场式常温金属超导体
US20130014973A1 (en) * 2010-03-23 2013-01-17 Fujikura Ltd. High frequency cable, high frequency coil and method for manufacturing high frequency cable
JPWO2011118054A1 (ja) * 2010-03-23 2013-07-04 株式会社フジクラ 高周波電線及び高周波コイル
CN102254613A (zh) * 2011-04-27 2011-11-23 江苏亨通高压电缆有限公司 一种高压、超高压直流聚烯烃绝缘海底电力电缆
CN202221664U (zh) * 2011-07-01 2012-05-16 核工业西南物理研究院 一种导电线芯及其制造的电力电缆
CN106816222A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 日立金属株式会社 输电电缆
US20180374599A1 (en) * 2015-12-28 2018-12-27 The University Of Florida Research Foundation, Inc Low ohmic loss superlattice conductors
CN110729079A (zh) * 2019-09-17 2020-01-24 中国电力科学研究院有限公司 超导输电电缆及超导输电电缆系统
CN211350184U (zh) * 2020-03-25 2020-08-25 百亨创新科技(深圳)有限公司 一种提升视频传输线电线电缆高频传输距离的线缆结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114283969A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 远东电缆有限公司 脉冲大电流的电磁力自消减硅橡胶电缆结构
CN114283969B (zh) * 2021-11-30 2023-09-19 远东电缆有限公司 脉冲大电流的电磁力自消减硅橡胶电缆结构

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