CZ286129B6 - Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení a pro napětí 60 kV a vyšší - Google Patents

Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení a pro napětí 60 kV a vyšší Download PDF

Info

Publication number
CZ286129B6
CZ286129B6 CZ19952727A CZ272795A CZ286129B6 CZ 286129 B6 CZ286129 B6 CZ 286129B6 CZ 19952727 A CZ19952727 A CZ 19952727A CZ 272795 A CZ272795 A CZ 272795A CZ 286129 B6 CZ286129 B6 CZ 286129B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
conductor
voltage
conductors
insulating
layer
Prior art date
Application number
CZ19952727A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ272795A3 (en
Inventor
Antero Hinkkuri
Keijo Matikainen
Original Assignee
Nk Cables Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nk Cables Oy filed Critical Nk Cables Oy
Publication of CZ272795A3 publication Critical patent/CZ272795A3/cs
Publication of CZ286129B6 publication Critical patent/CZ286129B6/cs

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/02Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • H01B7/0291Disposition of insulation comprising two or more layers of insulation having different electrical properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/008Power cables for overhead application

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Suspension Of Electric Lines Or Cables (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení je opatřen izolačním pláštěm k ochraně proti přeskoku jisker. Izolační plášť sestává z vnější obalové vrstvy (2), odolné proti vlivům počasí, elektricky izolační vrstvy (1) a polovodivé vrstvy (4) obalující vodič (3).ŕ

Description

Vysokonapěťový vodič pro napětí 60 kV a vyšší pro nadzemní vedení
Oblast techniky
Vynález se týká vysokonapěťového vodiče pro nadzemní vedení s napětím okolo 60 kV a vyšším.
Dosavadní stav techniky
Vysokonapěťové vedení, které se doposud používá a u kterého napětí na fázovém vodiči přesahuje 20 kV, má holé nechráněné vodiče. Musí se proto umísťovat na stožárech tak, aby se zabezpečil dosti velký prostor mezi vodiči a zamezila se tak možnost jejich vzájemného dotyku.
Na druhé straně existuje vedení PAS, u kterého se používají nadzemní vodiče, opatřené jednoduchým ochranným pláštěm z plastické hmoty, které jsou využívány pro napětí v rozmezí okolo 20 kV a které nahrazuje vedení s holými vodiči. U těchto vodičů je izolace vyrobena ze zesíťovaného polyetylénu XLPE (PEX). Izolace je dimenzována tak, aby vydržela nárazy napětí, které mohou vzniknout při vzájemném dotyku vodičů, ale nedokáže zcela izolovat vodiče v kabelu. Vodič PAS je alternativou mnohem nákladnějšího podzemního kabelu.
Izolace ani ochranný plášť se nepoužívá u vodičů, určených pro napětí převyšující 60 kV a zvláště ne pro napětí llOkV a vyšší, jelikož dosud známé izolační vrstvy, používané u nadzemních vodičů, by musely být značně tlusté, aby zajistily dostatečnou izolaci. Z tohoto důvodu jsou stožárové konstrukce, izolátory, izolace a úchyty vodičů konstruovány hlavně pro holé vodiče.
Během posledních deseti let se věnuje pozornost elektrickým a magnetickým polím, které jsou generovány elektrickým vedením a které mohou mít vliv na zdraví těch lidí, kteří bydlí poblíž tohoto vedení. Limity pro elektrické a magnetické pole již byly stanoveny v některých státech USA a v Itálii.
Elektrické a magnetické pole se může ovlivnit vzájemným umístěním vodičů v příčné rovině. Umístění vodičů co nejblíže k sobě, například na vrcholech rovnostranného trojúhelníku, poskytuje minimální pole. Rovněž tak vodiče, umístěné těsně u sebe, vyžadují užší přenosové cesty vodičů, což by mělo přinést úspory v nárocích na zastavěné území. Minimální požadované vzdálenosti u holých vysokonapěťových vodičů, které by měly zabránit vzniku zkratu, přeskoků blesků a efektu sršení, prakticky znemožňují snížit magnetické a elektrické pole v přenosové cestě vodičů a v nejbližším okolí.
Podstata vynálezu
Cílem tohoto vynálezu je poskytnout vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení, který by byl vhodný pro úzkou přenosovou cestu a který by generoval menší elektrické a magnetické pole. Aby se tohoto cíle dosáhlo, je vysokonapěťový vodič potažen izolací a je chráněný proti přeskoku jisker, který může být vyvolán stykem s jiným vodičem, přičemž izolační plášť vodiče obsahuje polovodivou vrstvu, která ho obklopuje, vnější izolační vrstvu a skutečnou izolační vrstvu mezi nimi.
Podstatou vysokonapěťového vodiče pro napětí 60 kV a vyšší pro nadzemní vedení podle vynálezu, který je opatřen izolačním pláštěm k ochraně proti přeskoku jisker, je tedy to, že izolační plášť sestává z vnější obalové vrstvy, odolné proti vlivům počasí, elektricky izolační
-1 CZ 286129 B6 vrstvy a polovodivé vrstvy, obalující vodič, kde pro izolační vrstvu je použit zesíťovaný polyetylén (XLPE), popřípadě pryžový materiál EP.
Dalším podstatným znakem vodiče je, že obalová vrstva, odolná proti vlivu počasí, je vyrobena přimíšením 2-3 % černých sazí do izolačního materiálu.
Vhodným výběrem izolační vrstvy vodiče podle tohoto vynálezu a investováním značného množství práce na testování pro zjištění bezpečnosti a odolnosti vodičů, lze dospět k tenkému vysokonapěťovému vodiči, který se dá vyrobit i hospodárně. Takový vodič řeší většinu problémů, spojených s elektrickým vedením obvyklé konstrukce. Použitím vodiče podle tohoto vynálezu se může přenosová cesta zmenšit ze současné šířky 15 m zhruba na polovinu (svislé vystavení) při napětí okolo 110 kV, kdy magnetické pole má mnohem menší hodnotu než jakou vykazuje dosud používaný vodič.
Přehled obrázků na výkrese
Příkladné provedení vysokonapěťového vodiče podle vynálezu je znázorněno na obr. 1, který představuje příklad vodiče pro napětí 110 kV.
Příklady provedení vynálezu
Konstrukce vodiče na obr. 1, určená pro napětí llOkV, zahrnuje vodič 3 ze slitiny hliníku kruhového průřezu s prameny drátů, který má průměr okolo 20 mm. Vstupu vody mezi vrstvy pramenů drátů je zabráněno například tukem nebo hydroexpanzivním práškem. Polovodivá vrstva 4, obalující vodič 3, je zhotovena z polovodivého umělohmotového nebo pryžového materiálu. Polovodivosti lze běžně dosáhnout napuštěním zesíťovaného izolačního materiálu sazemi o koncentraci 30—40 %. Jsou-li použity izolační saze, dosáhne se polovodivosti přidáním jen asi 10 % sazí. U vodiče pro napětí 110 kV s polovodivou vrstvou 4 je tato vrstva 4 silná okolo 1-2 mm. Cílem této polovodivé vrstvy 4 je neutralizovat napěťové špičky na nerovném povrchu vodiče 3, slanovaného z kovových drátů, a zabránit tím vytváření míst s výboji.
Skutečná elektricky izolační vrstva 1, obklopující polovodivou vrstvu 4, je zhotovena z vysoce čistého plastického materiálu XLPE o tloušťce okolo 5 mm pro napětí 110 V. Vysoká čistota je nutná pro minimalizaci rizika přeskoku jisker přes izolační materiál při vysokém napětí. Používá se nejvíce zesíťovaný polyetylén vzhledem k jeho vysoké hodnotě čistoty, vysoké odolnosti vůči teplu, pevnosti a dobrým izolačním vlastnostem. Vnější obalová vrstva 2 je izolační vrstva o tloušťce asi 1,5 mm nasycená sazemi, aby se dosáhlo odolnosti proti vodě. Obsah sazí je přibližně 2-3 %, což zajišťuje dostatečné ochranné vlastnosti například proti UV záření, které nepřispívá k vysoké vodivosti povrchové vrstvy vodiče.
Jako surovina se dá použít namísto zesíťovaného polyetylénu s křížovou vazbou (XLPE, PEX) rovněž guma z etylenpropylenu, EP guma (EDPM nebo EPR). Další údaje o vzorovém vodiči pro napětí llOkV: vnější průměr okolo 39 mm, hmotnost 1730kg/km, mezní zatížení 108 kN, proudové zatížení 660 A. Kromě vedení, určeného pro střídavý proud, se může vodič podle tohoto vynálezu použít i pro stejnosměrný proud, kdy tři fázové vodiče jsou nahrazeny dvěma vodiči (proud + země).
Vodič podle tohoto vynálezu je tak chráněn izolační vrstvou, která je mnohem tenčí, než je tomu u běžného vodiče. Izolační vrstva je dimenzována tak, aby zamezila průrazům mezi fázovými vodiči 3 v rámci rozpětí. Jelikož nebyl učiněn žádný pokus o úplnou izolaci vodiče pomocí izolační vrstvy, kromě svodového proudu, existujícího na vnější vrstvě s hodnotou v miliampérech, je velmi nebezpečné dotýkat se vodiče s napětím 110 kV holou rukou.
-2CZ 286129 B6
V průběhu testu, při kterém bylo mezi vodiči napětí 120 kV, byly vodiče k sobě přiraženy 540 000 krát, aniž došlo k průrazu jiskrou. Kromě toho proběhl po dobu 17 dnů test, při kterém se vodiče o sebe opíraly, aniž došlo k průrazu jiskrou. Vodiče podle tohoto vynálezu mohou do sebe narazit v důsledku sil, vzniklých při zkratu, nebo vlivem silného větru. Nutná vzdálenost mezi vodiči se musí spočítat na jiném základě, který se dá aplikovat na danou situaci, než je případ zkratu obvodu. Bylo prokázáno, že je možné zmenšit vzdálenost mezi fázovými vodiči při napětí 110 kV ze dvou metrů (jak tomu bylo dosud) až na polovinu.
Prokázalo se, že chráněné vodiče umožňují zmenšit podstatně vzdálenost při rozmístění vodičů a zkrátit přenosovou cestu. Výsledkem je zmenšení elektrického a magnetického pole, generovaného vedením s chráněnými vodiči, při porovnání s dosavadním konvenčním vedením.
Tabulka 1
Vodič Bmax 0,1 μΤ 0,2 μΤ
Holý vodorovný 1 33 23
Holý svislý 0,68 33 21
Holý trojúhel. 0,45 25 16
Chráněný trojúh. 0,39 21 13
Chráněný vodorov. 0,33 16 10
Chráněný svislý 0,32 18 11
Chráněný delta 0,21 13 6
Bmax “ vzájemná maximální hodnota hustoty toku magnetického pole,
0,1 T a 0,2 T = snížení hustoty toku na tuto úroveň, zjištěné ve vzdálenosti od středu vedení.
V tabulce 1 jsou znázorněny křivky hustoty magnetického toku u vysokonapěťového nadzemního vedení pro různé typy vodičů. Porovnávají se hodnoty mezi vodiči včetně obvyklých neizolovaných vodičů s konfigurací horizontální, trojúhelníkovou a svislou a se standardním fázovým rozmístěním 2 m a mezi chráněným vedením PAS, vzhledem k tomuto vynálezu s vodorovnou, svislou, trojúhelníkovou a delta konfigurací s fázovým rozmístěním 1,15 m.
Základní údaje pro měřené výsledky, uvedené v tabulce 1, jsou následující:
-U = 123 kV
- proudová zátěž: 100 A, P = 18 MW
- chráněný vodič: SAX 355, σ0 = 40 N/mm2
- holý vodič: Duck, σ0 = 40 N/mm2
- bleskosvod: Sustrong, σ0 = 60 N/mm2
- teplota běžného vodiče: + 15 °C
- teplota bleskosvodu: + 5 °C
- vzdálenost (světlost) nejnižšího vodiče od země 5,9 m při 70 °C (povolená nejmenší výška)
- rozpětí ae = a = 200 m
Z hlediska magnetického pole lze na základě tabulky 1 učinit následující pozorování:
- je-li vystavení vodičů vodorovné, klesá maximální hodnota hustoty toku ve vedeních PAS na jednu třetinu v porovnání s odpovídajícím neizolovaným vedením. Hustota toku klesá na úroveň vyzařování pozadí (0,1 μΤ) při světlosti 33 m, resp. 16 m, měřeno od středu vedení,
- je-li vystavení vodičů svislé, klesá maximální hodnota hustoty toku ve vedení PAS zhruba na jednu polovinu v porovnání s obvyklým vedením. Hustota toku klesá na úroveň vyzařování pozadí při světlosti 33 m, resp. 18 m, měřeno od středu vedení,
- při trojúhelníkovém vystavení vodičů maximální hodnota hustoty toku v lince se podstatně neliší od hodnoty obvyklé linky. Hustota toku klesá u vodičů PAS na úroveň vyzařování pozadí při světlosti 21 m, měřeno od středu vedení, zatímco u odpovídajícího neizolovaného vedení je potřebná světlost 25 m. Tento spíše malý rozdíl lze přičíst faktu, že jiné faktory než prostorové rozmístění vodičů, například volná světlost, určuje umístění vodičů. Tím je dáno, že konstrukce u obou vodičů je zhruba stejná. U vedení PAS byla měřením zjištěna poloviční špičková hodnota síly elektrického pole,
- vystavení vedení PAS ve tvaru delta (rovnostranný trojúhelník), je z hlediska generování polí nejlepším řešením. Při srovnání s neizolovaným vedením ve tvaru vodorovné věže, je maximální hodnota hustoty toku asi jedna pětina, přičemž hustota toku klesá na úroveň vyzařování okolí již ve vzdálenosti 13 m od vedení.
Vodič podle tohoto vynálezu může být vyroben známými metodami bez jakýchkoliv významnějších změn, například u izolovaných vedení pro podzemní kabely. Pomocí techniky trojího protlačování se mohou všechny vrstvy pláště vyrobit v jednom kroku.
Odborníkům v oboru je zřejmé, že různá provedení tohoto vynálezu nejsou omezena jen na vzorky, které byly uvedeny, ale mohou se měnit v rámci uvedených nároků.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Vysokonapěťový vodič pro napětí 60 kV a vyšší pro nadzemní vedení, který je opatřen izolačním pláštěm kochraně proti přeskoku jisker, vyznačující se tím, že izolační plášť sestává z vnější obalové vrstvy (2), odolné proti vlivům počasí, elektricky izolační vrstvy (1) a polovodivé vrstvy (4), obalující vodič (3).
  2. 2. Vodič podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se t í m , že izolační vrstva (1) je vytvořena ze zesíťovaného polyetylénu XLPE.
  3. 3. Vodič podle nároku 1, vyznačuj ící se tím , že izolační vrstva (1) je vytvořena z pryžového materiálu EP, EPDM nebo EPR.
  4. 4. Vodič podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější obalová vrstva (2), odolná proti vlivu počasí, je vyrobena přimíšením 2-3 % černých sazí do izolačního materiálu.
CZ19952727A 1993-04-27 1994-04-26 Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení a pro napětí 60 kV a vyšší CZ286129B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI931897A FI95632C (fi) 1993-04-27 1993-04-27 Suurjännitejohdon johdin n. 60 kV ja sitä korkeampijännitteisiä ilmajohtoja varten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ272795A3 CZ272795A3 (en) 1996-02-14
CZ286129B6 true CZ286129B6 (cs) 2000-01-12

Family

ID=8537813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19952727A CZ286129B6 (cs) 1993-04-27 1994-04-26 Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení a pro napětí 60 kV a vyšší

Country Status (9)

Country Link
AU (1) AU6539894A (cs)
CZ (1) CZ286129B6 (cs)
FI (1) FI95632C (cs)
HU (1) HU215306B (cs)
NO (1) NO319576B1 (cs)
PL (1) PL177367B1 (cs)
RU (1) RU2137234C1 (cs)
SE (1) SE505269C2 (cs)
WO (1) WO1994025968A1 (cs)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2269172C8 (ru) * 2004-06-21 2007-05-27 Владимир Александрович Пахотин Высоковольтный провод
CH714403A1 (de) * 2017-12-04 2019-06-14 Axpo Power AG Leiterseilüberbrückungsvorrichtung und Verwendung in einem Umrüst- oder Herstellungsverfahren für Freileitungsmasten.
CN112102981B (zh) * 2020-09-21 2021-04-16 江苏易鼎复合技术有限公司 一种金属包复合材料型线绞合加强芯架空导线及其制作方法
RU206947U1 (ru) * 2021-07-21 2021-10-04 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Исследовательский Институт «Промышленные и Электрические Решения» Кабель силовой с полипропиленовой изоляцией

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2105564A5 (en) * 1970-09-11 1972-04-28 Roger Claude Power cable sheathing - pref polysulphone to increase the rating of existing cables and pylons
US3684821A (en) * 1971-03-30 1972-08-15 Sumitomo Electric Industries High voltage insulated electric cable having outer semiconductive layer
IT1154815B (it) * 1980-06-30 1987-01-21 Pirelli Conduttore per linea aerea perfezionato
GB8432608D0 (en) * 1984-12-22 1985-02-06 Bp Chem Int Ltd Strippable laminate
DE3533507A1 (de) * 1985-09-20 1987-04-02 Kabelmetal Electro Gmbh Elektrische freileitung, insbesondere fassadenkabel
IT1191731B (it) * 1986-04-14 1988-03-23 Pirelli Cavi Spa Cavo elettrico ad isolante estruso con conduttore tamponato,tamponante per conduttori di cavi elettrici e loro procedimento di fabbricazione
GB2223877B (en) * 1988-10-17 1993-05-19 Pirelli General Plc Extra-high-voltage power cable

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994025968A1 (en) 1994-11-10
HU215306B (hu) 1998-11-30
NO319576B1 (no) 2005-08-29
NO954289L (no) 1995-10-26
FI931897A0 (fi) 1993-04-27
PL311473A1 (en) 1996-02-19
HUT73303A (en) 1996-07-29
SE9503734D0 (sv) 1995-10-24
FI95632C (fi) 1996-02-26
HU9502999D0 (en) 1995-12-28
NO954289D0 (no) 1995-10-26
AU6539894A (en) 1994-11-21
PL177367B1 (pl) 1999-11-30
SE9503734L (sv) 1995-10-24
SE505269C2 (sv) 1997-07-28
RU2137234C1 (ru) 1999-09-10
CZ272795A3 (en) 1996-02-14
FI95632B (fi) 1995-11-15
FI931897A (fi) 1994-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5936825A (en) Rise pole termination/arrestor combination
CA1256727A (en) Fibre optic cable arrangements
CA2051344C (en) Cable assembly with lightning protection
FI92773B (fi) Päällystetty avojohto suurjännitteelle
Hoerauf Considerations in wind farm grounding designs
RU2690176C2 (ru) Заземляющий проводник, электроэнергетическая система и применение заземляющего проводника
US4025715A (en) Shielded electric cable
CA2205398C (en) Insulated electrical equipment
US3794752A (en) High voltage cable system free from metallic shielding
CZ286129B6 (cs) Vysokonapěťový vodič pro nadzemní vedení a pro napětí 60 kV a vyšší
He et al. Discussion on measures against lightning breakage of covered conductors on distribution lines
CN213635499U (zh) 一种新型耐腐蚀防白蚁高压电缆
Dyer Insulated Power Cables Used in Underground Applications
RU207927U1 (ru) Кабель силовой трёхфазный с металлической оболочкой
US3360686A (en) Lightning protection assembly for overhead lines
Adhikari Analysis of Partial Discharge Measurements on Medium Voltage Covered Conductor for Overhead Transmission Lines
Bhatia et al. Analysis of touch voltage in TN-S earthing system
Pegram Benefits to utilities from semiconducting linear low density polyethylene jackets on medium voltage
JPH03235613A (ja) 送電鉄塔の避雷装置
KR20230168228A (ko) 전력케이블의 종단접속함
RU25635U1 (ru) Гибкий кабель
GB2321348A (en) Lightning protection for overhead power lines
Mohapatra Earthing of EHV Transmission Line Towers
Arnold et al. Longitudinally Corrugated Tape Shielded Medium Voltage Underground Cables
Coles Appendix 4 of BS 7671

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20100426