DE102009024149A1 - Magnetic shielding arrangement for single-conductor electrical cable in high voltage rotary current system, has metal shield formed with enlarged electrical conductance value to reduce electrical leakage at metal shield - Google Patents

Magnetic shielding arrangement for single-conductor electrical cable in high voltage rotary current system, has metal shield formed with enlarged electrical conductance value to reduce electrical leakage at metal shield Download PDF

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Abstract

The arrangement has a metal shield (20) radially enclosing a single-conductor electrical cable and arranged above the cable. An uninterrupted tooth banding (22) made of high-permeable material encloses the metal shield. The metal shield comprises a contact unit at ends of the shield for contacting the shield. The metal shield is formed with enlarged electrical conductance value to reduce electrical leakage at the metal shield, so that shield current is induced. The shield current is same as conductor current of a cable conductor (12) during marginal case.

Description

Die Erfindung betrifft ein einadriges Elektrokabel mit integrierter elektromagnetischer Schirmung für ein Hochspannungsdrehstromsystem in Einebenenanordnung.The invention relates to a single-core electrical cable with integrated electromagnetic shielding for a high-voltage three-phase current system in a single-plane arrangement.

Zur Verringerung des äußeren 50 Hz-Magnetfeldes von Drehstromkabeln können unterschiedliche Schirmungsmaßnahmen zum Einsatz kommen. Eine zusammenfassende Darstellung von Maßnahmen wurde unlängst von CIGRE (Paris, 2008) veröffentlicht: CIGRE TF C4.204; ”Mitigation techniques of power-frequency magnetic fields originated from electric power systems” , technical brochure. Je nach gestellter Anforderung können solche Maßnahmen mit verhältnismäßig geringem Aufwand durchgeführt werden, wie z. B. der Einsatz von Kompensationsleitern (z. B. P. Maioli, E. Zaccone, ”Passive Loops Technique for Electromagnetic Field Mitigation, Applications and Theoretical Considerations” in Jicable-Conf. 2007, Versailles, pp. 231–236 ). Teilweise ist der Aufwand aber auch als erheblich zu bezeichnen – wie bei der Schirmung der Kabel mit einem Stahlrohr oder in einem Stahlkasten ( WO 2004/034539 ; EP 1598911 A1 ) – und mit nachteiligen Auswirkungen auf Zusatzverluste und Strombelastbarkeit verbunden.To reduce the external 50 Hz magnetic field of three-phase cables different shielding measures can be used. A summary of measures has been taken recently CIGRE (Paris, 2008): CIGRE TF C4.204; "Mitigation techniques of power-frequency magnetic fields originated from electric power systems" , technical brochure. Depending on the demand, such measures can be carried out with relatively little effort, such. B. the use of compensation ladders (eg. P. Maioli, E. Zaccone, "Passive Loops Technique for Electromagnetic Field Mitigation, Applications and Theoretical Considerations" in Jicable-Conf. 2007, Versailles, pp. 231-236 ). In some cases, however, the effort can also be described as significant - as with the shielding of cables with a steel pipe or in a steel box ( WO 2004/034539 ; EP 1598911 A1 ) - and with adverse effects on additional losses and ampacity.

Es ist schon vorgeschlagen worden, ein flexibles Kabel mit einem aus einem Geflecht gebildeten Kupfer-Schirm zu versehen, wobei – zum Zwecke magnetischer Abschirmung – in das Geflecht Teilchen hoher Permeabilität eingepresst oder die Teilchen mit dem Geflecht verklebt sind ( DE 19807527 A1 ). Die Konstruktion ist besonders für Schleppkettenleitungen gedacht, da die Flexibilität der Leitung im Vordergrund steht. Eine quantitative Abschätzung der Abschirmwirkung ist in dem Dokument nicht dargelegt.It has already been proposed to provide a flexible cable with a braided copper screen, wherein - for the purpose of magnetic shielding - particles of high permeability are pressed into the braid or the particles are glued to the braid ( DE 19807527 A1 ). The construction is especially designed for drag chain cables, since the flexibility of the line is in the foreground. A quantitative estimate of the shielding effect is not stated in the document.

Es ist für den Fall sehr hoher Anforderungen an die magnetische Schirmung einer Starkstrom-Kabelanlage die Aufgabe der Erfindung, eine Anlagenvariante vorzulegen, bei der eine hochwirksame magnetische Schirmung in die Konstruktion eines Einleiterkabels integriert ist.It is in the case of very high demands on the magnetic shielding of a power cable system, the object of the invention to provide a system variant, in which a highly effective magnetic shield is integrated into the construction of a single conductor cable.

Die Lösung der Aufgabe findet sich in den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen formuliert.The solution of the problem can be found in the features of the independent claim Advantageous developments are formulated in subclaims.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass statt eines Schirms aus gut leitfähigem Material mit 'üblichem' Querschnitt ein wesentlich größerer Querschnitt für den Schirm gewählt ist. Der Schirm ist somit in Form einer Armierung ausgebildet und hat einen Querschnitt, bzw. einen entsprechenden Leitwert in der Größenordnung der Werte des Leiters. Als Material für den Schirm kommt Kupfer oder Aluminium zum Einsatz. Die derartig ausgebildete Armierung ist mit einer hochpermeablen Bebänderung umwickelt.The essence of the invention is that instead of a screen of good conductive material with 'usual' cross-section a much larger cross-section is selected for the screen. The shield is thus designed in the form of a reinforcement and has a cross-section, or a corresponding conductance in the order of magnitude of the values of the conductor. The material used for the screen is copper or aluminum. The thus formed reinforcement is wrapped with a high-permeability harness.

Für die Rebänderung wird bevorzugt eingesetzt: überlappend gewickelte, dünne Bänder aus einem Spezialstahl, die eine relative Permeabilität von einigen 10.000 aufweisen. Diese Bänder zeichnen sich neben ihrer hohen Schirmwirkung durch geringe Wirbelstrom- und Ummagnetisierungsverluste aus.For the Rebänderung is preferably used: overlapping wound, thin strips of a special steel, which have a relative permeability of some 10,000. In addition to their high shielding effect, these bands are characterized by low eddy current and magnetic reversal losses.

Mit diesem Kabeltyp lassen sich – unabhängig vom Achsabstand der Kabel – extrem hohe Schirmfaktoren erzielen, mit denen alle denkbaren Auflagen zur Magnetfeldbeschränkung erfüllt werden können. Damit wird der Einsatz eines solchen Kabels im Falle extremer Magnetfeldrestriktionen (Werte um 0,2 μT) interessant und ist hierbei anderen Lösungen überlegen, wie Schirmungen mit Stahlrohren oder Stahlkanälen, mit ganz erheblichen Vorteilen im Hinblick auf die Strombelastbarkeit.Irrespective of the axis spacing of the cables, this type of cable allows extremely high shielding factors to be achieved, with which all conceivable requirements for limiting the magnetic field can be met. This makes the use of such a cable in the case of extreme magnetic field restrictions (values around 0.2 μT) interesting and is superior to other solutions, such as shielding with steel pipes or steel channels, with very considerable advantages in terms of current carrying capacity.

Zudem bietet das Einleiterkabel in Bereichen, in denen das Führen der Kabel in einem Stahlrohr zwingend ist – wie beispielsweise beim Unterqueren von Bahn-Anlagen – eine Möglichkeit, die einzelne Kabelader in einem Stahlrohr zu verlegen, was ohne diese Konstruktion aufgrund der dann extremen Stromwärmeverluste unzulässig ist.In addition, in areas where it is imperative to guide the cables in a steel tube, such as underpassing railway systems, the single-conductor cable provides a means of laying the single cable core in a steel tube, which without this design is inadmissible due to the extreme current heat losses is.

Die Erfindung wird in Zeichnungen dargestellt, wobei die Figuren im Einzelnen zeigenThe invention is illustrated in drawings, the figures show in detail

1: Kabelaufbau, 1 : Cable construction,

2: Schirmverlustfaktor y1 als Funktion des Querschnitts des Kupferschirms; 2 : Screen loss factor y 1 as a function of the cross section of the copper screen;

3: Abhängigkeit der drei Schirmströme vom Querschnitt der Kupferschirme 'ohne' und 'mit' magnetischer Bebänderung; 3 : Dependence of the three screen currents on the cross section of the copper screens 'without' and 'with' magnetic harness;

4: ergänzend zu 3: Schirmfaktoren in Abhängigkeit des Schirmquerschnitts; 4 : in addition to 3 : Screen factors depending on the screen cross section;

5: horizontale Verteilung der magnetischen Induktion oberhalb Erdoberfläche; 5 : horizontal distribution of magnetic induction above ground;

6: maximale magnetische Induktion oberhalb der Erdoberfläche in Abhängigkeit vom Schirmquerschnitt und 6 : maximum magnetic induction above the earth surface as a function of the screen cross section and

7: Strombelastbarkeit als Funktion des Achsabstandes der Kabel in Einebenen-Anordnung. 7 : Current carrying capacity as a function of the center distance of the cables in a single-level arrangement.

Die 1 verdeutlicht den Kabelaufbau und die beiden zur magnetischen Schirmung eingesetzten Konstruktionsmerkmale: Statt eines normalen Schirms (aus Kupfer oder Aluminium) mit Querschnitten zwischen etwa 50 mm2 und 200 mm2 wird ein wesentlich größerer Querschnitt – als Armierung 20 (aus Kupfer oder Aluminium) – eingesetzt. Die Armierung 20 wird umwickelt mit einer hochpermeablen Rebänderung 22. Solche Elektrobänder, wie sie im Transformatoren- und Elektromaschinenbau verwendet werden, bestehen aus Silicium-Stahlblech mit geringem Siliciumanteil und werden in einer Dicke von 0,02 bis 0,04 mm hergestellt.The 1 illustrates the cable structure and the two design features used for magnetic shielding: Instead of a normal screen (copper or aluminum) with cross-sections between about 50 mm 2 and 200 mm 2 is a much larger cross section - as a reinforcement 20 (made of copper or aluminum) - used. The reinforcement 20 is wrapped with a highly permeable vine change 22 , Such electrical tapes as used in transformer and electrical engineering are made of low silicon silicon steel sheet and are made in a thickness of 0.02 to 0.04 mm.

Drei Einleiterkabel 10 werden für ein Hochspannungsdrehstromsystem vorzugsweise in einer horizontalen Einebenenanordnung verlegt. Der Aufbau eines Einleiterkabels ist wie folgt: über einem kunststoffisolierten Kabelleiter 12 ist eine Folie 14 aus Aluminium angeordnet; darüber liegt eine Armierung 20 aus Kupfer, welche mit einer Bebänderung 22 aus hochpermeablem Material bedeckt ist. Nach außen wird die Konstruktion mit einem Kabelmantel 24, insbesondere mit Korrosionsschutz abgeschlossen. Die Isolierung ist vorzugsweise aus VPE, wobei eine innere und eine äußere Leitschicht – wie üblich – vorhanden ist.Three single conductor cables 10 are preferably laid in a horizontal single-plane arrangement for a high voltage three-phase system. The structure of a single conductor cable is as follows: over a plastic insulated cable conductor 12 is a foil 14 made of aluminum; above it lies a reinforcement 20 of copper, which with a harness 22 is covered by high permeability material. Outward, the construction is with a cable sheath 24 , especially with corrosion protection. The insulation is preferably made of VPE, wherein an inner and an outer conductive layer - as usual - is present.

Mit einer solchen Kabelkonstruktion können, unabhängig vom Legeabstand der Kabeladern, extrem hohe Schirmungsfaktoren erreicht werden.With such a cable construction, regardless of the pitch of the cable cores, extremely high shielding factors can be achieved.

Zum Einfluss des bezüglich des Leitwerts vergrößerten Schirms werden drei Drehstrom-Einleiterkabel 10 in einer horizontalen Einebenenanordnung betrachtet. Werden die drei Schirme 20 (aus Kupfer) der Kabeladern an beiden Enden miteinander kurzgeschlossen, so werden in sie hinein Ströme induziert, die den jeweiligen Leiterströmen (nahezu) entgegengerichtet sind und deren Größe sich mit zunehmendem Schirmquerschnitt dem Leiterstrom annähert. Dies führt in einem Bereich der Kupfer-Schirmquerschnitte bis zu etwa 500 mm2 zu einer Abhängigkeit der Schirmverluste (hier: als Schirmverlustfaktor y1 auf die Leiterverluste bezogen), wie sie in der 2 für ein 110-kV-VPE-Kabel mit einem Aluminiumleiterquerschnitt von 2500 mm2 wiedergegeben sind. Ausgegangen wurde hierbei von einer Legetiefe von 1,2 m und einem horizontalen Achsabstand der Kabeladern von s = 0,5 m.The influence of the screen, which has been enlarged with regard to the conductance, is replaced by three three-phase single-core cables 10 considered in a horizontal single-level arrangement. Be the three umbrellas 20 (made of copper) of the cable cores short-circuited at both ends to each other, currents are induced in them, which are (nearly) opposite to the respective conductor currents and the size of which approaches the conductor current with increasing screen cross-section. This results in a range of copper screen cross-sections up to about 500 mm 2 to a dependence of the shielding losses (here: relative to screen loss factor y 1 on the conductor losses), as shown in the 2 for a 110 kV XLPE cable with an aluminum conductor cross-section of 2500 mm 2 . The starting point was a laying depth of 1.2 m and a horizontal center distance of the cable wires of s = 0.5 m.

Die 2 zeigt den Schirmverlustfaktor y1 (mittlere Kabelader) als Funktion des Querschnitts AS der Kupferschirme bei einem 110-kV-Einleiterkabel mit 2500 mm2 Aluminiumleiter und einem horizontalen Aderabstand s = 0,5 m. Mit dieser Figur wird verdeutlicht, dass bei dieser Legeanordnung

  • – bei einem Schirmquerschnitt AS von etwa 100...200 mm2 ein Maximum der Schirmverluste mit mehr als dem Sechsfachen der Leiterverluste auftritt und
  • – dass jenseits dieses Maximums bei weiterer Steigerung des Schirmquerschnitts die Schirmverluste wieder abnehmen.
The 2 shows the screen loss factor y 1 (middle cable core) as a function of the cross section A S of the copper shields in a 110 kV single conductor cable with 2500 mm 2 aluminum conductors and a horizontal wire spacing s = 0.5 m. With this figure it is clarified that in this laying arrangement
  • - At a screen cross section A S of about 100 ... 200 mm 2, a maximum of screen losses with more than six times the conductor losses occurs and
  • - Beyond this maximum, the screen losses decrease again as the screen cross section is further increased.

Dieses Verhalten lässt sich dadurch erklären, dass zunächst – bei kleinen Schirmquerschnitten – mit zunehmendem Querschnitt die Schirmströme rasch anwachsen und sich dem Leiterstrom annähern. Dies ist in der 3 mit den drei Kennlinien 'ohne' wiedergegeben. Die Figur stellt die Abhängigkeit der drei Schirmströme vom Querschnitt AS der Kupferschirme 'ohne' und 'mit' magnetischer Bebänderung dar; bei einer horizontalen Einebenenanordnung mit Aderabstand s = 0,5 m; der Leiterstrom beträgt Ic = 1108 A.This behavior can be explained by the fact that initially - with small screen cross sections - with increasing cross section, the screen currents grow rapidly and approach the phase current. This is in the 3 with the three characteristics 'without' reproduced. The figure shows the dependence of the three screen currents on the cross section A S of the copper screens 'without' and 'with' magnetic harness; in a horizontal single-level arrangement with wire spacing s = 0.5 m; the conductor current is I c = 1108 A.

Aus 3 wird auch ersichtlich, dass die drei Schirmströme unterschiedlich groß sind. In einem Schirmquerschnittsbereich von 500...1000 mm2 wird etwa die Größe des Leiterstromes angenommen, so dass eine weitere Querschnittsvergrößerung sich nicht mehr in einer Stromerhöhung, sondern nur noch einer entsprechenden Abnahme der Schirmverluste auswirkt.Out 3 It can also be seen that the three screen currents are different. In a screen cross-sectional area of 500... 1000 mm 2 , the size of the conductor current is assumed to be approximately such that a further increase in cross-section no longer results in an increase in current, but only in a corresponding decrease in shielding losses.

Für einen Querschnittsbereich von As ≥ 400 m2 sind in der folgenden Tabelle diese mit wachsendem Schirmquerschnitt As fallenden Schirm-Verlustfaktoren y1 wiedergegeben. Im vorliegenden Beispiel lassen sich bei entsprechend großen Schirmquerschnitten von ≥ 2500 mm2 Schirmverlustfaktoren SF von weniger als 40% erreichen.For a cross-sectional area of A p ≥ 400 m 2, this screen with increasing cross-section A falling s Screen loss factors y 1 are given in the following table. In the present example, shielding loss factors SF of less than 40% can be achieved with correspondingly large screen cross-sections of ≥ 2500 mm 2 .

Die sich für einen symmetrischen Leiterstrom von 1108 A einstellenden magnetischen Induktionen sind in der 5 wiedergegeben: Horizontale Verteilung der magnetischen Induktion in 0,2 m oberhalb der Erd-Oberfläche 'ohne' und 'mit' magnetischer Bebänderung (x = 0 m ist die Koordinate der mittleren Kabelader) The magnetic inductors that adjust for a symmetrical phase current of 1108 A are in the 5 horizontal distribution of the magnetic induction in 0.2 m above the earth surface 'without' and 'with' magnetic harness (x = 0 m is the coordinate of the middle cable core)

Der 5 (a und b) ist zunächst die ohne Schirmströme gegebene Verteilung der magnetischen Induktion zu entnehmen: sie reicht dicht (0,2 m) oberhalb der Erdoberfläche und direkt oberhalb der Kabel mit rd. 120 μT spürbar über den gesetzlichen Grenzwert von 100 μT hinaus. Außerdem sind in 5 die Verteilungen für Schirmquerschnitte von As = 400 m2 (a) und für AS = 2500 m2 (b) wiedergegeben (man beachte die sich um den Faktor 30 unterscheidenden Achsbeschriftungen!).Of the 5 (a and b) shows the distribution of the magnetic induction given without shield currents: it reaches close (0.2 m) above the earth's surface and directly above the cables with approx. 120 μT noticeably above the statutory limit of 100 μT. Also, in 5 the distributions for screen cross-sections of A s = 400 m 2 (a) and for A S = 2500 m 2 (b) are given (note the axis labels differing by a factor of 30!).

Ergänzend sind in der 6 die maximalen, direkt oberhalb der Kabel auftretenden magnetischen Induktion in 0,2 m oberhalb der Erdoberfläche in Abhängigkeit vom Schirmquerschnitt As 'ohne' und 'mit' magnetischer Bebänderung zusammengestellt.In addition are in the 6 the maximum magnetic induction occurring directly above the cable is compiled in 0.2 m above the earth's surface as a function of the screen cross-section A s 'without' and 'with' magnetic banding.

Nach 5 und 6 beträgt die höchste magnetische Induktion für einen Schirmquerschnitt von 400 mm2 noch mehr als 25 μT und von 2500 mm2 noch mehr als 4 μT. In Anbetracht des hohen konstruktiven Aufwandes und der hohen Zusatzverluste erscheint die Schirmwirkung noch nicht als sehr befriedigend.To 5 and 6 the highest magnetic induction for a screen cross section of 400 mm 2 is still more than 25 μT and of 2500 mm 2 more than 4 μT. In view of the high design complexity and the high additional losses, the shielding effect does not appear to be very satisfactory.

Eingesetzt für die hochpermeable Bebänderung werden überlappend gewickelte, dünne Bänder aus einem Spezialstahl. Deren relative Permeabilität sollte bei einigen 10.000 liegen. Die Wirkung dieser oberhalb des Kupferschirms aufgebrachten Bänder sind den 3 bis 6 zu entnehmen:Used for the high-permeability harness, overlapping wound thin strips of special steel. Their relative permeability should be around 10,000. The effect of this applied above the copper screen bands are the 3 to 6 refer to:

Nach 3 erzwingt die hochpermeable Schicht in den Kabeln bereits bei geringen Schirmquerschnitten Schirmströme, die nahezu die Größe des Leiterstromes erreichen. Bei hinreichend großen Schirmquerschnitten von > 400 mm2, bei denen dies auch bei den Kabeln ohne Bebänderung der Fall ist, werden nach 4 die Verluste der Kabel mit und ohne Bebänderung vergleichbar. Dies liegt daran, dass die zusätzlichen Verluste in der magnetischen Schicht mit weniger als 1 W/m vernachlässigbar gering bleiben.To 3 The highly permeable layer in the cables already forces shield currents at small screen cross-sections, which almost reach the size of the conductor current. With sufficiently large screen cross-sections of> 400 mm 2 , where this is also the case with the cables without harness, will be after 4 the losses of the cables with and without harness comparable. This is because the additional losses in the magnetic layer remain negligibly less than 1 W / m.

Anders als bei sonstigen Kabeln mit magnetischer Umhüllung, z. B. bei Stahlrohrkabeln, werden bei der vorliegenden Konstruktion nicht die Leiterzusatzverluste aufgrund einer Feldkonzentration innerhalb der magnetischen Hülle vergrößert.Unlike other cables with magnetic enclosure, z. In steel tube cables, for example, in the present design, the additional conductor losses due to field concentration within the magnetic shell are not increased.

Nach 5 und 6 wird schon mit einem Schirmquerschnitt von As = 400 mm2 eine extrem hohe Schirmwirkung erreicht; allerdings treten bei einem solchen Schirmquerschnitt auch extrem hohe Schirmverluste von mehr als dem Doppelten der Leiterverluste auf, vergl. 4.To 5 and 6 is achieved with a screen cross-section of A s = 400 mm 2 an extremely high shielding effect; However, in such a screen cross-section also extremely high screen losses of more than twice the conductor losses occur, cf. 4 ,

Vergrößert man den Schirmquerschnitt auf AS = 2500 mm2, so wird die magnetische Induktion direkt oberhalb der Kabel außerordentlich gering: nach 5 und 6 wird ein extremer Grenzwert von 0,2 μT, wie er beispielsweise in einigen Regionen Italiens vorgeschrieben wird, dicht oberhalb der Erdoberfläche mit großer Sicherheit eingehalten. Der hierbei auftretende Schirmverlustfaktor liegt unterhalb von 40%. Tabelle: Schirmfaktoren SF bei wachsenden Schirmquerschnitten AS 'ohne' magnetischer Bebänderung 'mit' magnetischer Bebänderung Schirmquerschnitt AS in mm2 SF SF 400 5 280 1200 14 750 2500 28 1350 If the screen cross-section is increased to A S = 2500 mm 2 , the magnetic induction directly above the cables becomes extremely low: after 5 and 6 For example, an extreme limit of 0.2 μT, as required for example in some regions of Italy, is maintained with great certainty just above the surface of the earth. The occurring screen loss factor is below 40%. Table: Screening factors SF for growing screen cross sections A S 'without' magnetic harness 'with' magnetic harness Shield cross-section A S in mm 2 SF SF 400 5 280 1200 14 750 2500 28 1350

In der Tabelle sind für den Aufpunkt in 0,2 m Höhe über dem Erdboden, direkt über dem horizontalen Kabelsystem in Einebenenanordnung die Schirmfaktoren als Funktion des Schirmquerschnitts AS wiedergegeben, und zwar ohne und mit einer hochpermeablen Schicht oberhalb des Kupferschirms. Ohne magnetische Bebänderung werden, je nach Schirmquerschnitt Schirmfaktoren bis zu rund 30 erreicht. Wird hingegen zusätzlich eine hochpermeable Schicht oberhalb des Kupferschirms aufgebracht, so ergeben sich extrem hohe Schirmfaktoren, die bis zu etwa 1400 reichen.In the table, for the landing point at 0.2 m above the ground level, just above the horizontal cable system in a single plane arrangement, the screen factors are plotted as a function of screen cross section A S , with and without a high permeability layer above the copper screen. Without magnetic harness, shielding factors up to around 30 are achieved, depending on the screen cross section. If, in addition, a highly permeable layer is applied above the copper screen, extremely high screen factors result, which reach up to about 1400.

Im weiteren wird diskutiert, inwieweit Auflagen zur Magnetfeldbeschränkung und die hieraus folgenden Schirmungsmaßnahmen nach den vorangegangenen Betrachtungen die Strombelastbarkeit der Kabel beeinträchtigen. Hierzu wird wieder von dem bereits diskutierten 110 kV-VPE-Einleiterkabel in einer Legetiefe von 1,2 m bei einem Belastungsgrad von m = 0,85 ausgegangen. Der Kabelgraben sei thermisch stabilisiert. Furthermore, it is discussed to what extent requirements for magnetic field limitation and the subsequent shielding measures according to the preceding considerations affect the current carrying capacity of the cables. For this purpose, the already discussed 110 kV VPE single-conductor cable in a laying depth of 1.2 m at a load factor of m = 0.85 is assumed again. The cable trench is thermally stabilized.

In der 7 wird die Strombelastbarkeit als Funktion des Adernabstandes s der Kabel in Einebenen-Anordnung dargestellt.
schwarz: Kabel mit ausgekreuzten Schirmen von 50 mm2
Linie gestrichelt: Einleiterkabel nach der Erfindung mit Schirmquerschnitt 2500 mm2
Parameter: Magnetfeldrestriktion (dünne Kennlinie: ohne Restriktion)
In the 7 the current carrying capacity is shown as a function of the wire spacing s of the cables in a single-level arrangement.
black: cable with crossed shields of 50 mm 2
Dashed line: Single conductor cable according to the invention with screen cross section 2500 mm 2
Parameter: magnetic field restriction (thin characteristic: without restriction)

In dieser Figur zeigen zunächst die schwarzen Kennlinien die Strombelastbarkeit des Kabels mit einem „normalen” Schirmquerschnitt von 50 mm2 bei zyklischem Auskreuzen der Schirme (crossbonding), als Funktion des Adernabstandes der Kabel in horizontaler Einebenenanordnung. Während die dünne schwarze Kennlinie keine Magnetfeldrestriktion berücksichtigt, zeigt die dicke gestrichelte Kennlinie ab Adernabständen von etwa s > 0,25 m die erforderliche Stromminderung für den Fall, dass ein Höchstwert der magnetischen Induktion von 100 μT in 0,2 m Höhe über der Erdoberfläche vorgegeben wird. Eine in thermischer Hinsicht günstige Abstandsgrößerung der Kabel führt hierbei zu einer Verminderung des höchstzulässigen Stromes.In this figure, first the black characteristics show the current carrying capacity of the cable with a "normal" screen cross-section of 50 mm 2 with cyclical cross-over of the screens (crossbonding), as a function of the wire spacing of the cables in the horizontal single-level arrangement. While the thin black characteristic does not take into account any magnetic field restriction, the thick dashed characteristic at distances of about s> 0.25 m shows the required current reduction in the event that a maximum magnetic induction of 100 μT is set at a height of 0.2 m above the earth's surface becomes. A favorable thermal expansion distance of the cable leads to a reduction of the maximum current.

Der schwarze Kreis in 7 gibt die Belastbarkeit dieses Kabels wieder für den Fall einer extremen Magnetfeldrestriktion von 0,2 μT, wobei eine dichte Legung der Kabel in einem Stahlrohr vorausgesetzt wurde. Hierbei wirkt sich nicht nur die thermisch ungünstige Anordnung, sondern auch die Zusatzverluste des Stahlrohres in einer Größenordnung von 20% und die durch das Stahlrohr im Kabel hervorgerufenen Zusatzverluste belastbarkeitsmindernd aus.The black circle in 7 returns the load capacity of this cable in the case of an extreme magnetic field restriction of 0.2 μT, assuming a tight laying of the cables in a steel pipe. In this case, not only the thermally unfavorable arrangement, but also the additional losses of the steel pipe in the order of 20% and the additional losses caused by the steel pipe in the cable have a decreasing load-bearing effect.

Die dicke Kennlinie in 7 zeigt die vom Adernabstand abhängige Strombelastbarkeit des vorliegenden Einleiterkabels, hier mit einem Kupferschirmquerschnitt von 2500 mm2. Nach 5b bewirkt dieses Kabel selbst bei großen Adernabständen eine höchste magnetische Induktion von weniger als 0,1 μT, so dass sich eine Fallunterscheidung hinsichtlich der Magnetfeldrestriktion erübrigt.The thick characteristic in 7 shows the current-carrying capacity of the present single conductor cable, which depends on the wire spacing, here with a copper screen cross section of 2500 mm 2 . To 5b This cable causes a maximum magnetic induction of less than 0.1 μT, even at large wire pitches, so that a case distinction with respect to the magnetic field restriction is unnecessary.

Nach 7 übertrifft für eine Magnetfeldrestriktion von 100 μT die Strombelastbarkeit des Einleiterkabels der vorliegenden Anmeldung diejenige eines 'normalen' Kabels zwar für Adernabstände von mehr als 1 m, jedoch ist der hierzu erforderliche Aufwand (Konstruktion, Grabenbreite) vergleichsweise groß.To 7 For a magnetic field restriction of 100 μT, the current carrying capacity of the single-core cable of the present application exceeds that of a 'normal' cable for wire distances of more than 1 m, however, the required effort (construction, trench width) is comparatively large.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
einadriges Drehstromkabelsingle-core three-phase cable
1212
Kabelleitercable conductor
1414
Isolierung (Kunststoff, VPE)Insulation (plastic, VPE)
1818
Al-FolieAl-foil
2020
Armierung aus KupferReinforcement of copper
2222
Folie aus hochpermeablem MaterialFoil made of highly permeable material
2424
Kabelmantel (Korrosionsschutz)Cable sheath (corrosion protection)
AS A S
Querschnitt KupferschirmCross section copper screen
y1 y 1
Verlustfaktorloss factor
ss
AderabstandCore distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2004/034539 [0002] WO 2004/034539 [0002]
  • EP 1598911 A1 [0002] EP 1598911 A1 [0002]
  • DE 19807527 A1 [0003] DE 19807527 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • CIGRE (Paris, 2008) veröffentlicht: CIGRE TF C4.204; ”Mitigation techniques of power-frequency magnetic fields originated from electric power systems” [0002] CIGRE (Paris, 2008): CIGRE TF C4.204; "Mitigation techniques of power-frequency magnetic fields originated from electric power systems" [0002]
  • P. Maioli, E. Zaccone, ”Passive Loops Technique for Electromagnetic Field Mitigation, Applications and Theoretical Considerations” in Jicable-Conf. 2007, Versailles, pp. 231–236 [0002] P. Maioli, E. Zaccone, "Passive Loops Technique for Electromagnetic Field Mitigation, Applications and Theoretical Considerations" in Jicable-Conf. 2007, Versailles, pp. 231-236 [0002]

Claims (6)

Elektrisches Einleiterkabel, für ein Hochspannungsdrehstromsystem, mit folgendem Aufbau: – über einem kunststoffisolierten Kabelleiter (12) ist eine Folie (14) aus Aluminium angeordnet, – darüber eine Armierung (20) aus Material hoher Leitfähigkeit, – bedeckt mit einer Bebänderung (22) aus hochpermeablem Material, – nach außen abgeschlossen mit einem Kabelmantel (24).Electric single-core cable for a high-voltage three-phase system, with the following structure: - over a plastic-insulated cable conductor ( 12 ) is a foil ( 14 ) made of aluminum, - above a reinforcement ( 20 ) of high conductivity material, - covered with a harness ( 22 ) made of highly permeable material, - closed to the outside with a cable sheath ( 24 ). Einleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (20) einen Querschnitt (AS) in der Größenordnung des Querschnitts des Kabelleiters (12) aufweist.Single conductor cable according to claim 1, characterized in that the reinforcement ( 20 ) has a cross section (A S ) in the order of the cross section of the cable ladder ( 12 ) having. Einleiterkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (20) aus Kupfer oder aus Aluminium besteht.Single conductor cable according to claim 1 or 2, characterized in that the reinforcement ( 20 ) consists of copper or aluminum. Einleiterkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (20) aus einem Geflecht besteht.Single conductor cable according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement ( 20 ) consists of a network. Einleiterkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bebänderung (22) aus überlappend gewickelten, dünnen Bändern besteht aus Spezialstahl mit einer relativen Permeabilität von einigen 10.000.Single conductor cable according to one of the preceding claims, characterized in that the harness ( 22 ) of overlapping wound thin strips is made of special steel with a relative permeability of some 10,000. Hochspannungsdrehstromsystem bestehend aus drei Einleiterkabeln (10), vorzugsweise in Einebenenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Armierungen (20) der Einleiterkabel (10) an beiden Enden miteinander kurzgeschlossen sind.High-voltage three-phase current system consisting of three single-core cables ( 10 ), preferably in a single-plane arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the three reinforcements ( 20 ) of the single conductor cable ( 10 ) are shorted together at both ends.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19807527A1 (en) 1998-02-21 1999-08-26 Cit Alcatel Electric wire or cable
WO2004034539A1 (en) 2002-10-09 2004-04-22 Pirelli & C. S.P.A. Method of screening the magnetic field generated by an electrical power transmission line and electrical power transmission line so screened.
EP1598911A1 (en) 2004-05-21 2005-11-23 Belgian Electricity Lines Engineering S.A. A method for applying a magnetic shielding along an AC power line.
EP1783877A2 (en) * 2005-11-05 2007-05-09 GEO Gesellschaft für Energie und Oekologie mbH Transmission system for high power transmission with low magnetic field
US7241951B2 (en) * 2001-06-29 2007-07-10 Pirelli & C. S.P.A. Method for shielding the magnetic field generated by an electrical power transmission line, and magnetically shielded electrical power transmission line
DE102006013553B3 (en) * 2006-03-24 2007-10-18 Nkt Cables Gmbh Arrangement for enveloping at least one cable core of an electrical cable

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19807527A1 (en) 1998-02-21 1999-08-26 Cit Alcatel Electric wire or cable
US7241951B2 (en) * 2001-06-29 2007-07-10 Pirelli & C. S.P.A. Method for shielding the magnetic field generated by an electrical power transmission line, and magnetically shielded electrical power transmission line
WO2004034539A1 (en) 2002-10-09 2004-04-22 Pirelli & C. S.P.A. Method of screening the magnetic field generated by an electrical power transmission line and electrical power transmission line so screened.
EP1598911A1 (en) 2004-05-21 2005-11-23 Belgian Electricity Lines Engineering S.A. A method for applying a magnetic shielding along an AC power line.
EP1783877A2 (en) * 2005-11-05 2007-05-09 GEO Gesellschaft für Energie und Oekologie mbH Transmission system for high power transmission with low magnetic field
DE102006013553B3 (en) * 2006-03-24 2007-10-18 Nkt Cables Gmbh Arrangement for enveloping at least one cable core of an electrical cable

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CIGRE (Paris, 2008) veröffentlicht: CIGRE TF C4.204; "Mitigation techniques of power-frequency magnetic fields originated from electric power systems"
P. Maioli, E. Zaccone, "Passive Loops Technique for Electromagnetic Field Mitigation, Applications and Theoretical Considerations" in Jicable-Conf. 2007, Versailles, pp. 231-236

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