RU2318280C2 - Method for power transmission over cable lines - Google Patents

Method for power transmission over cable lines Download PDF

Info

Publication number
RU2318280C2
RU2318280C2 RU2005132185/09A RU2005132185A RU2318280C2 RU 2318280 C2 RU2318280 C2 RU 2318280C2 RU 2005132185/09 A RU2005132185/09 A RU 2005132185/09A RU 2005132185 A RU2005132185 A RU 2005132185A RU 2318280 C2 RU2318280 C2 RU 2318280C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cable
current
line
lines
max
Prior art date
Application number
RU2005132185/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005132185A (en
Inventor
Георгий Николаевич Александров (RU)
Георгий Николаевич Александров
Original Assignee
Георгий Николаевич Александров
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 Георгий Николаевич Александров filed Critical Георгий Николаевич Александров
Priority to RU2005132185/09A priority Critical patent/RU2318280C2/en
Publication of RU2005132185A publication Critical patent/RU2005132185A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318280C2 publication Critical patent/RU2318280C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

FIELD: cable engineering; alternating-current power transmission over long distances.
SUBSTANCE: proposed method includes AC power transmission over coaxial cable line having annular-section conductors of enlarged sectional area and reduced external dimensions of cable whose diametrical dimensions are adequately chosen.
EFFECT: ability of electrical energy transmission over log distances exceeding hundreds of kilometers.
1 cl, 5 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к кабельной технике, к передаче энергии на большие расстояния переменным и постоянным токами.The invention relates to cable technology, to the transmission of energy over long distances by alternating and direct currents.

Известны способы электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, в которых электроэнергию переменного тока преобразуют в энергию постоянного тока, стабилизируют и выдают энергию на нагрузку (Патенты Российской Федерации, МПК Н02J 3/28, №2153752, 2000 г. и №2208890, 2003 г.).Known methods of power supply to consumers of the electric power system, in which alternating current electricity is converted into direct current energy, stabilize and provide energy to the load (Patents of the Russian Federation, IPC Н02J 3/28, No. 2153752, 2000 and No. 2208890, 2003).

Уровень техники передачи постоянного тока высокого напряжения описан в монографии "Power Transmission by Direct Current." или "Передача энергии постоянным током" (Springer Velgar), 1975.The prior art high voltage direct current transmission is described in the monograph "Power Transmission by Direct Current." or "DC Power Transmission" (Springer Velgar), 1975.

Возрастание передаваемой мощности по линии постоянного тока не сопровождается одновременным увеличением угла сдвига между напряжениями по концам линии, как для линии переменного тока.An increase in the transmitted power along the direct current line is not accompanied by a simultaneous increase in the shift angle between the voltages at the ends of the line, as for an alternating current line.

Благодаря этому полностью снимаются понятия статистической и динамической устойчивости, характерные для электропередач переменного тока. Именно поэтому электропередачи постоянного тока рассматриваются как единственное средство для передачи больших мощностей на расстояния в тысячи километров.Thanks to this, the concepts of statistical and dynamic stability, characteristic of AC power transmission, are completely removed. That is why direct current power transmission is considered as the only means for transmitting large capacities over distances of thousands of kilometers.

Кроме того, независимость передаваемой мощности от частоты и угла сдвига между напряжениями по концам линий позволяет использовать передачу постоянного тока для связи систем, работающих с различной частотой или несинхронно.In addition, the independence of the transmitted power from the frequency and the angle of shear between the voltages at the ends of the lines allows the use of direct current transmission for communication systems operating at different frequencies or asynchronously.

Большое влияние на режим линий переменного тока оказывает зарядная мощность, обусловленная емкостной проводимостью линии. Для протяженных линий высокого и сверхвысокого напряжения большая зарядная мощность вызывает ряд нежелательных явлений - повышение напряжения сверх допустимых уровней в нормальных и синхронизационных режимах, загрузку генераторов и синхронных компенсаторов стекающей с линии реактивной мощностью и т.п. Это вызывает необходимость в применении средств поперечной компенсации, что в конечном итоге удорожает линию и усложняет ведение ее режима. Для кабельных линий большая зарядная мощность ограничивает их допустимую длину и снижает передаваемую активную мощность.The charging power due to the capacitive conductivity of the line has a great influence on the mode of AC lines. For extended lines of high and ultra-high voltage, a large charging power causes a number of undesirable phenomena - an increase in voltage above acceptable levels in normal and synchronization modes, loading generators and synchronous compensators of reactive power flowing from the line, etc. This necessitates the use of means of lateral compensation, which ultimately increases the cost of the line and complicates the maintenance of its regime. For cable lines, a large charging power limits their permissible length and reduces the transmitted active power.

В линиях постоянного тока зарядная мощность отсутствует. Благодаря этому отпадает необходимость в применении средств поперечной компенсации на воздушных линиях, что положительно сказывается на их экономических показателях, а для кабельных линий снимаются ограничения по длине. Это в свою очередь позволяет сооружать кабельные линии постоянного тока большой длины (110 км и более). Считается, что кабельные линии постоянного тока целесообразно использовать для пересечения больших водных пространств, например морских проливов, когда другие средства транспорта электрической энергии оказываются неприемлемыми.In DC lines, charging power is absent. Due to this, there is no need to use means of lateral compensation on overhead lines, which positively affects their economic indicators, and length restrictions are removed for cable lines. This, in turn, allows the construction of long-distance DC cable lines (110 km or more). It is believed that DC cable lines should be used to cross large water spaces, such as sea straits, when other means of transport of electric energy are unacceptable.

В 1950 г. была введена в работу первая опытно-промышленная передача Кашира-Москва с кабельной линией длиной около 100 км, мощностью 30 МВт и напряжением между полюсами 200 кВ. В 1954 г. была введена в эксплуатацию линия передачи постоянным током (ППТ) в Швеции. Эта ППТ связала однополюсной кабельной линией длиной 98 км, проложенной по дну Балтийского моря, остров Готланд с энергосистемой Швеции. Мощность передачи составляла 20 МВт, напряжение между полюсами и землей 100 кВ, роль второго полюса выполняла земля.In 1950, the first Kashira-Moscow pilot transmission line was put into operation with a cable line of about 100 km in length, 30 MW, and a voltage between the poles of 200 kV. In 1954, a direct current transmission line (DCT) was commissioned in Sweden. This PEP connected the 98 km long single-line cable line laid along the bottom of the Baltic Sea to the island of Gotland with the Swedish power system. The transmission power was 20 MW, the voltage between the poles and ground was 100 kV, and the earth played the role of the second pole.

В дальнейшем началось интенсивное сооружение ППТ в разных странах. Были сооружены передачи: Волгоград - Донбасс (СССР), Тихоокеанская передача (США), связь энергосистем Англии и Франции через пролив Ла-Манш, электропередача Кабора - Баса, Южная Африка.Subsequently, intensive construction of PPT in different countries began. Transmissions were built: Volgograd - Donbass (USSR), Pacific transmission (USA), communication of energy systems of England and France through the English Channel, power transmission of Cabora - Basa, South Africa.

Построили линию электропередачи постоянного тока Экибастуз-Центр мощностью 6 тыс. МВт на расстояние 2400 км (В.А.Веников, Ю.П.Рыжов. Дальние передачи переменного и постоянного тока. Москва, Энергоатомиздат, 1985 г., с.161-162).They built a direct current power transmission line Ekibastuz-Center with a capacity of 6 thousand MW at a distance of 2,400 km (V.A. Venikov, Yu.P. Ryzhov. Long-distance AC and DC transmissions. Moscow, Energoatomizdat, 1985, p. 161-162 )

Пропускная способность кабельных линий определяется их натуральной мощностью, а возможность ее реализации - активным сечением токоведущей жилы.The capacity of cable lines is determined by their natural power, and the possibility of its implementation is determined by the active section of the current-carrying core.

Известен способ передачи электроэнергии на расстояние по коаксиальному кабелю, в котором электроэнергию переменного тока преобразуют в энергию постоянного тока, стабилизируют и выдают энергию на нагрузку (Патент Российской Федерации, МПК Н02J 3/28, №2208890, 2003 г. (прототип)).There is a method of transmitting electricity to a distance via a coaxial cable, in which alternating current electricity is converted into direct current energy, stabilized and output energy to the load (Patent of the Russian Federation, IPC Н02J 3/28, No. 2208890, 2003 (prototype)).

Известный способ обладает рядом недостатков, а именно необходимость преобразований электроэнергии; ограниченность радиальных размеров кабеля; наличие сложной аппаратуры преобразования и стабилизации тока; высокие затраты на преобразования тока и при его отборе.The known method has several disadvantages, namely the need for energy conversion; limited radial cable dimensions; the presence of complex equipment for converting and stabilizing current; high costs of current conversion and its selection.

Предложенное изобретение устраняет указанные недостатки.The proposed invention eliminates these disadvantages.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение активного сечения токоведущей жилы кабеля переменного тока, согласование ее с реальной пропускной способностью кабельной линии, улучшение условий охлаждения кабеля, уменьшение внешних габаритных размеров кабеля, устранение ограничений на длину кабельных линий переменного тока, обеспечение передачи электроэнергии по кабельным линиям переменного тока на расстояния, превышающие сотни километров.The technical result of this invention is to increase the active section of the current-carrying core of the AC cable, matching it with the actual throughput of the cable line, improving the cooling conditions of the cable, reducing the external overall dimensions of the cable, eliminating the restrictions on the length of the AC cable lines, ensuring the transmission of electricity through the AC cable lines current over distances exceeding hundreds of kilometers.

Технический результат достигается тем, что в способе передачи электроэнергии на расстояние по коаксиальному кабелю электроэнергию передают на переменном токе по коаксиальному кабелю, токоведущая жила которого выполнена с кольцевым сечением. Поперечные размеры сечения кабеля выбраны из условий:The technical result is achieved by the fact that in the method of transmitting electricity to a distance over a coaxial cable, electric power is transmitted on alternating current through a coaxial cable, the current-carrying core of which is made with an annular cross section. The transverse dimensions of the cable section are selected from the conditions:

Figure 00000002
Figure 00000002

где R1 - внешний радиус токоведущей жилы,where R 1 is the outer radius of the current-carrying core,

R0 - внутренний радиус кабеля, жилы,R 0 - the inner radius of the cable, cores,

Δ=R1-R0 - толщина токоведущей жилы кабеля,Δ = R 1 -R 0 - the thickness of the current-carrying core of the cable,

R2 - внешний радиус изоляции (внутренний радиус оболочки),R 2 is the outer radius of the insulation (inner radius of the shell),

FA - активное сечение токоведущей жилы кабельной линии,F A - active section of the current-carrying core of the cable line,

Ка=1/Кз, коэффициент заполнения сечения токоведущей жилы активным материалом,To a = 1 / K s the fill factor of the cross section of the current-carrying core with active material,

Uф - наибольшее рабочее фазное напряжение кабеля,U f - the largest working phase voltage of the cable,

Еmax - допустимая напряженность электрического поля в изоляции при наибольшем рабочем фазном напряжении кабеля.E max - permissible electric field strength in isolation at the highest working phase voltage of the cable.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4 и в таблицах (1-5).The invention is illustrated in figures 1-4 and in tables (1-5).

На фиг.1 приведены зависимости отношения активного тока к полному току на концах кабельной линии с регулируемыми реакторами от волновой длины линии при различных отношениях допустимого тока по уровню нагрева кабеля к натуральному току:Figure 1 shows the dependence of the ratio of the active current to the total current at the ends of the cable line with adjustable reactors on the wavelength of the line for various ratios of permissible current in terms of cable heating to natural current:

1 - отношение Iмакс/Iн=0,1; 2 - отношение Iмакс/Iн=0,2; 3 - отношение Iмакс/Iн=0,4; 4 - отношение Iмакс/Iн=0,6; 5 - отношение Iмакс/Iн =0,8; 6 - отношение Iмакс/Iн =0,9; 7 - отношение Iмакс/Iн =1,0...1 - ratio I max / I n = 0.1; 2 - ratio I max / I n = 0.2; 3 - ratio I max / I n = 0.4; 4 - ratio I max / I n = 0.6; 5 - ratio I max / I n = 0.8; 6 - ratio I max / I n = 0.9; 7 - ratio I max / I n = 1,0 ...

На фиг.2 приведены зависимости предельной волновой длины кабельной линии от отношения допустимого по нагреву полного тока к натуральному току; при наличии регулируемой компенсации избыточной реактивной мощности на обоих концах кабельной линии (сплошные кривые); при отсутствии компенсации на приемном конце кабельной линии (штриховые кривые): где кривые 8 и 10 получены при Iа=0; а кривые 9 и 11 получены при Ia/Iмакс=0,9.Figure 2 shows the dependence of the maximum wavelength of the cable line on the ratio of the allowable heating total current to natural current; in the presence of adjustable compensation for excess reactive power at both ends of the cable line (solid curves); in the absence of compensation at the receiving end of the cable line (dashed curves): where curves 8 and 10 are obtained at I a = 0; and curves 9 and 11 are obtained at I a / I max = 0.9.

На фиг.3 (а) приведены зависимости отношения активного тока к полному току, допустимому по условию ограничения нагрева токоведущей жилы кабеля, от ее активного сечения для различных классов напряжения: 12 - напряжение 220 кВ; 13 - напряжение 330 кВ; 14 - напряжение 500 кВ; при волновой длине линии 0,628 рад.Figure 3 (a) shows the relationship of the ratio of the active current to the total current, permissible under the condition of limiting the heating of the current-carrying core of the cable, from its active section for various voltage classes: 12 - voltage 220 kV; 13 - voltage 330 kV; 14 - voltage 500 kV; with a wavelength of line 0.628 rad.

На фиг.3 (б) приведены те же зависимости, при наличии УШР (управляемый шунтирующий реактор) на конце линии: 12 - напряжение 220кВ; 13, 14 - напряжение 330 кВ и 500 кВ; 15 - напряжение 750 кВ, 16 - напряжение 1150 кВ.Figure 3 (b) shows the same dependencies, in the presence of CSR (controlled shunt reactor) at the end of the line: 12 - voltage 220 kV; 13, 14 - voltage of 330 kV and 500 kV; 15 - voltage 750 kV, 16 - voltage 1150 kV.

На фиг.4 приведены зависимости отношения необходимой мощности Q УШР к допустимой передаваемой мощности Рдоп от активного сечения токоведущей жилы кабелей оптимальной конструкции при допустимой плотности тока Jдоп=2 А/мм2 и разных классах напряжения: 17 - напряжение 220кВ; 18 - напряжение 330 кВ; 19 - напряжение 500 кВ; 20 - напряжение 750 кВ и 21 - напряжение 1150 кВ.Figure 4 shows the dependences of the ratio of the required power Q CSR to the permissible transmitted power P add on the active section of the current-carrying core of cables of optimal design with an allowable current density J add = 2 A / mm 2 and different voltage classes: 17 - voltage 220 kV; 18 - voltage 330 kV; 19 - voltage 500 kV; 20 - voltage 750 kV and 21 - voltage 1150 kV.

Рассмотрим существо способа передачи электроэнергии. При малых сечениях токоведущей жилы, когда допустимая по нагреву проводов передаваемая по кабелю мощность значительно меньше натуральной мощности кабельной линии (см. табл.1 и 2), возникают сложности обеспечения режима передачи электроэнергии.Consider the essence of the method of transmission of electricity. With small cross sections of the current-carrying core, when the power transmitted by cable is acceptable for heating the wires, it is much less than the natural power of the cable line (see Tables 1 and 2), it becomes difficult to ensure the mode of electric power transmission.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Волновые сопротивления кабельных линий низки и уменьшаются при увеличении активного сечения FA токоведущей жилы, а при увеличении рабочего напряжения кабеля Z увеличиваются. При этом скорость распространения электромагнитной волны вдоль кабельных линий примерно в 1,5÷2 раза меньше, чем вдоль воздушных линий. Соответственно волновые длины кабельных линий в 1,5÷2 раза больше, чем воздушных, при одинаковой физической длине этих линий.The wave impedances of the cable lines are low and decrease with increasing active section F A of the current-carrying core, and with increasing working voltage of the cable Z increase. In this case, the propagation velocity of an electromagnetic wave along cable lines is approximately 1.5–2 times less than along air lines. Accordingly, the wavelengths of cable lines are 1.5–2 times longer than air lines, with the same physical length of these lines.

В табл.1 и табл. 2 приведены также значения натуральных токов кабельных линий и допустимых токов по нагреву проводов. Активное сечение FA токоведущей жилы кабельной линии определяется максимальным передаваемым по линии током IМАКС и допустимой плотностью тока в токоведущей жиле JДОП In table 1 and table. 2 also shows the values of the natural currents of the cable lines and the permissible currents for heating the wires. The active section F A of the current-carrying core of the cable line is determined by the maximum current I I MAX transmitted through the line and the permissible current density in the current-carrying core J ADP

Figure 00000005
Figure 00000005

Как видно, допустимые по нагреву проводов токи в кабельных линиях с обычными сечениями токоведущих жил значительно меньше натуральных токов тех же линий. При длине кабельной линии, равной волновой длине, максимальный ток во всех режимах от холостого хода до натурального тока протекает на обоих концах линии.As can be seen, the currents allowed by the heating of wires in cable lines with ordinary sections of current-carrying conductors are significantly less than the natural currents of the same lines. When the cable line is equal to the wavelength, the maximum current in all modes from idle to natural current flows at both ends of the line.

На холостом ходу кабельной линии по ее концам (по концам кабельной линии) протекает реактивный (емкостный) ток, а в режиме передачи натуральной мощности IМАКС=IН, т.е. во всех сечениях ток кабельной линии одинаков и реактивный ток отсутствует.When the cable line is idling, reactive (capacitive) current flows at its ends (at the ends of the cable line), and in the natural power transmission mode I MAX = I N , i.e. in all sections, the cable line current is the same and there is no reactive current.

Во всех промежуточных режимах максимальный ток по концам кабельной линии определяется совокупностью активного и реактивного токов. При этом максимальный ток не может быть больше допустимого тока по нагреву кабеля.In all intermediate modes, the maximum current at the ends of the cable line is determined by the combination of active and reactive currents. In this case, the maximum current cannot be more than the permissible current for heating the cable.

Отношения IА/Iмакс в зависимости от волновой длины кабельных линий при различных отношениях IА/Iн приведены на фиг.1.The ratios I A / I max depending on the wavelength of the cable lines for various ratios I A / I n are shown in FIG.

Передача электрической энергии по кабельным линиям возможна лишь до определенной их волновой длины, зависящей от отношения Iмакс/Iн, когда емкостный ток кабеля по концам линии достигает допустимого по условию ограничения нагрева кабеля. Причем чем больше отношение Iмакс/Iн, тем при большей длине кабельной линии возможна передача электрической энергии, поскольку при увеличении Iмакс/Iн уменьшается емкостная составляющая тока в линии.The transmission of electrical energy through cable lines is possible only up to a certain wavelength thereof, depending on the ratio I max / I n , when the capacitive current of the cable at the ends of the line reaches a limit on the heating limit of the cable. Moreover, the larger the ratio I max / I n , the longer the cable line can transmit electric energy, since with increasing I max / I n the capacitive component of the current in the line decreases.

При отношении Iмакс/Iн>0,5 предельная волновая длина линии превышает 0,95 рад, что для кабельной линии при частоте 50 Гц соответствует физической длине линии l=550 км. Однако при малых отношениях Iмакс/Iн, характерных для кабелей традиционной конструкции, допустимые длины кабельных линий значительно меньше.With a ratio of I max / I n > 0.5, the maximum wavelength of the line exceeds 0.95 rad, which for a cable line at a frequency of 50 Hz corresponds to a physical line length of l = 550 km. However, with small ratios I max / I n characteristic of cables of a traditional design, the permissible lengths of cable lines are much smaller.

При увеличении отношения Iмакс/Iн предельная волновая длина кабельной линии увеличивается, достигая λПР=π/2 при Iмакс/Iн=1 (фиг.2), когда sinλПР=1. Для предельной волновой длины кабельной линии передача электроэнергии невозможна.With an increase in the ratio I max / I n, the maximum wavelength of the cable line increases, reaching λ PR = π / 2 for I max / I n = 1 (Fig. 2), when sinλ PR = 1. For the maximum wavelength of the cable line, power transmission is not possible.

Более жесткое ограничение длины кабельных линий переменного тока можно получить исходя из ограничения отношения передаваемого активного тока к допустимому полному току по условию ограничения нагрева токоведущей жилы IА/Iмакс A more stringent limitation of the length of AC cable lines can be obtained based on the limitation of the ratio of the transmitted active current to the permissible total current under the condition of limiting the heating of the current-carrying core I A / I max

Figure 00000006
Figure 00000006

При больших отношениях IА/Iмакс предельная волновая длина кабельной линии значительно меньше, чем при условии полного отсутствия активного тока. Однако при относительно больших сечениях токоведущей жилы кабеля, когда Iмакс близко к Iн, предельные волновые длины кабельных линий в обоих случаях близки (см.фиг.2, сплошные линии).With large ratios I A / I max, the maximum wavelength of the cable line is much less than under the condition that there is no active current. However, with relatively large cross sections of the current-carrying cable core, when I max is close to I n, the limiting wave lengths of cable lines are close in both cases (see Fig. 2, solid lines).

Диапазон изменения отношения IМАКС/IН  для кабелей оптимальной конструкции ограничен пределами 0,5÷0,95 (значения вблизи верхнего предела характерны для кабелей высших классов напряжения). Соответствующие предельные волновые длины кабельных линий фиг.1 изменяются в пределах от 0,5 до 1,5 рад, что при частоте 50 Гц соответствует физическим длинам линий 288÷860 км. Необходимо заметить, что волновая длина кабельных линий ограничена так же, как и воздушных линий, требованием ограничения повышения напряжения на линии в режиме холостого хода Значения допустимой физической длины линий представлены в табл.3.The range of variation of the I MAX / I H ratio for cables of optimal design is limited to 0.5 ÷ 0.95 (values near the upper limit are typical for cables of higher voltage classes). The corresponding ultimate wavelengths of the cable lines of FIG. 1 vary from 0.5 to 1.5 rad, which at a frequency of 50 Hz corresponds to the physical lengths of the lines 288 ÷ 860 km. It should be noted that the wavelength of cable lines is limited as well as overhead lines, by the requirement to limit the increase in voltage on the line in idle mode.The values of the allowable physical length of the lines are presented in Table 3.

Таблица 3Table 3 Класс напряжения, кВVoltage class, kV Предельная длина кабельной линии, lПР, кмThe maximum length of the cable line, l PR , km без реактора на концеno reactor at the end с реактором на концеwith a reactor at the end 50 Гц50 Hz 60 Гц60 Hz 50 Гц50 Hz 60Гц60Hz 110-220110-220 300300 250250 600600 500500 330330 250250 210210 500500 400400 500-1150500-1150 180180 150150 362362 300300

Принимая ограничение волновых длин при наличии шунтирующего реактора на конце, можно получить зависимости отношения IА/Iмакс от активного сечения токоведущей жилы (фиг.3а и 3б).Accepting the limitation of wavelengths in the presence of a shunt reactor at the end, it is possible to obtain the dependence of the ratio I A / I max on the active section of the current-carrying core (Figs. 3a and 3b).

Как видно из фиг.3 (а, б), при предельно допустимых длинах кабельных линий, при допустимом токе по условию ограничения нагрева токоведущей жилы Iмакс и при активном ее сечении FA>2000мм2 активная составляющая тока по концам кабелей достаточно велика и мало различается для разных классов напряжения. При FA<2000 мм2 это отношение значительно меньше и заметно различается для кабельных линий разных классов напряжения, особенно при учете различия допустимых волновых длин кабельных линий (фиг.3б). При большом активном сечении токоведущей жилы кабеля, когда допустимый по условию ограничения ее нагрева ток приближается к натуральному току кабельной линии, емкостный ток кабеля не ограничивает длину кабельной линии.As can be seen from Fig. 3 (a, b), at the maximum allowable lengths of cable lines, with an allowable current under the condition of limiting the heating of the current-carrying core I max and with its active cross section F A > 2000 mm 2, the active component of the current at the ends of the cables is quite large and small different for different voltage classes. When F A <2000 mm 2, this ratio is much smaller and noticeably different for cable lines of different voltage classes, especially when taking into account the difference in allowable wavelengths of cable lines (Fig.3b). With a large active section of the current-carrying cable core, when the current allowed by the condition of limiting its heating approaches the natural current of the cable line, the capacitive current of the cable does not limit the length of the cable line.

Более жестким является ограничение длины линии, связанное с повышением напряжения на линии в режиме ее холостого хода. Причем для кабельных линий это ограничение более жесткое, чем для воздушных, из-за пониженной скорости распространения электромагнитных волн вдоль кабельных линий.More stringent is the limitation of the length of the line associated with an increase in voltage on the line in idle mode. Moreover, for cable lines this restriction is more stringent than for overhead, due to the reduced propagation speed of electromagnetic waves along cable lines.

Применение кабелей с неизменной толщиной проводящего слоя токоведущей жилы Δ, допустимой по условию ограничения ее нагрева, снимает эти ограничения, необходимо лишь обеспечить достаточно большое отношениеThe use of cables with a constant thickness of the conductive layer of the current-carrying core Δ, permissible under the condition of limiting its heating, removes these restrictions, it is only necessary to ensure a sufficiently large ratio

Figure 00000007
Figure 00000007

Длина кабельной линии может быть увеличена при подключении к ней в промежуточных пунктах управляемых шунтирующих реакторов (УШР). В этом случае под ограниченной длиной кабельной линии согласно табл.3 следует понимать участок между двумя пунктами с управляемыми шунтирующими реакторами (УШР). При прокладке кабельных линий под водой такие промежуточные пункты могут быть организованы на островах или искусственных платформах.The length of the cable line can be increased when connected to it at intermediate points of controlled shunt reactors (CSR). In this case, by the limited length of the cable line according to Table 3, we should understand the section between two points with controlled shunt reactors (CSR). When laying cable lines under water, such intermediate points can be organized on islands or artificial platforms.

При прокладке кабельных линий по суше создание промежуточных пунктов с УШР не сложнее, чем для воздушных линий.When laying cable lines by land, the creation of intermediate points with CSR is no more complicated than for overhead lines.

Отношение необходимой мощности УШР к допустимой (предельной) передаваемой мощности равно:The ratio of the required power of the CSR to the permissible (maximum) transmitted power is equal to:

Figure 00000008
Figure 00000008

Как видно, при заданной волновой длине кабельных линий отношение необходимой номинальной мощности УШР к предельной передаваемой мощности уменьшается при увеличении активного сечения токоведущей жилы кабелей (фиг.4).As can be seen, for a given wavelength of cable lines, the ratio of the required rated power of the CSR to the maximum transmitted power decreases with an increase in the active section of the current-carrying cable core (Fig. 4).

Наиболее сильная зависимость

Figure 00000009
характерна для классов напряжения 220 и 330 кВ. Для высших классов напряжения эта зависимость значительно слабее.Most violent addiction
Figure 00000009
typical for voltage classes 220 and 330 kV. For higher voltage classes, this dependence is much weaker.

Принимая допустимую волновую длину участка линии между двумя УШР λДОП=0,628 рад, соответствующую физической длине линии lДОП=362 км при частоте 50 Гц, Jдоп=2 А/мм2, Δ=15 мм и Емакс=8 кВ/мм, получаем следующие зависимости отношения необходимой номинальной мощности УШР к предельной передаваемой по кабелю мощности от физической длины линий при частоте 50 Гц (см. табл.4).Assuming the permissible wavelength of the line section between two CSRs, λ DOP = 0.628 rad, corresponding to the physical length of the line l DOP = 362 km at a frequency of 50 Hz, J add = 2 A / mm 2 , Δ = 15 mm and E max = 8 kV / mm , we obtain the following dependences of the ratio of the required rated power of the CSR to the maximum power transmitted through the cable from the physical length of the lines at a frequency of 50 Hz (see Table 4).

Figure 00000010
Figure 00000010

Как видно, увеличение класса напряжения кабелей приводит к уменьшению отношения необходимой мощности УШР к предельной передаваемой по линии мощности.As you can see, an increase in the cable voltage class leads to a decrease in the ratio of the required power of the CSR to the maximum power transmitted along the line.

Снижение этого отношения достигается при максимальном активном сечении токоведущей жилы зоны оптимальных сечений (см. табл.5).A decrease in this ratio is achieved with the maximum active section of the current-carrying core of the zone of optimal sections (see Table 5).

Figure 00000011
Figure 00000011

В последнем случае необходимая мощность УШР для передачи предельной мощности по кабельным линиям больше, чем по воздушным в основном из-за увеличения волновой длины кабельных линий по сравнению с воздушными при заданной физической длине линий.In the latter case, the required CSR power for transmitting the maximum power on cable lines is greater than on overhead lines, mainly due to an increase in the wavelength of cable lines compared to overhead lines for a given physical length of lines.

Claims (1)

Способ передачи электроэнергии на расстояние по коаксиальному кабелю с центральной токоведущей жилой, отличающийся тем, что электроэнергию передают на переменном токе по коаксиальному кабелю, токоведущая жила которого выполнена с кольцевым сечением, а поперечные размеры сечения кабеля выбраны из условийA method for transmitting electric power over a distance through a coaxial cable with a central current-carrying core, characterized in that the electric power is transmitted on alternating current through a coaxial cable, the current-carrying core of which is made with an annular cross section, and the transverse dimensions of the cable section are selected from the conditions
Figure 00000012
Figure 00000012
где R1 - внешний радиус токоведущей жилы;where R 1 is the outer radius of the current-carrying core; R0 - внутренний радиус кабеля, жилы;R 0 is the inner radius of the cable, cores; Δ=R1-R0 - толщина токоведущей жилы кабеля;Δ = R 1 -R 0 is the thickness of the current-carrying core of the cable; R2 - внешний радиус изоляции (внутренний радиус оболочки);R 2 is the outer radius of insulation (inner radius of the shell); Fa - активное сечение токоведущей жилы кабельной линии;F a - active section of the current-carrying core of the cable line; Ка - коэффициент заполнения сечения токоведущей жилы активным материалом;To and - the fill factor of the cross section of the conductive core with active material; Uф - наибольшее рабочее фазное напряжение кабеля;U f - the largest working phase voltage of the cable; Emax - допустимая напряженность электрического поля в изоляции при наибольшем рабочем фазном напряжении кабеля.E max - permissible electric field strength in isolation at the highest working phase voltage of the cable.
RU2005132185/09A 2005-10-18 2005-10-18 Method for power transmission over cable lines RU2318280C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132185/09A RU2318280C2 (en) 2005-10-18 2005-10-18 Method for power transmission over cable lines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132185/09A RU2318280C2 (en) 2005-10-18 2005-10-18 Method for power transmission over cable lines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005132185A RU2005132185A (en) 2007-04-27
RU2318280C2 true RU2318280C2 (en) 2008-02-27

Family

ID=38106608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132185/09A RU2318280C2 (en) 2005-10-18 2005-10-18 Method for power transmission over cable lines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318280C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11394203B2 (en) 2020-08-19 2022-07-19 Saudi Arabian Oil Company System and method for controlling electrical power distribution

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11394203B2 (en) 2020-08-19 2022-07-19 Saudi Arabian Oil Company System and method for controlling electrical power distribution

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005132185A (en) 2007-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2459340C2 (en) Method and device for transmission of power
De Alegría et al. Transmission alternatives for offshore electrical power
CN101415937B (en) System for generating electric energy
EP3189525B1 (en) Submarine electrical cable and submarine cable operation method
MXPA01011953A (en) A wind power plant and a method for control.
JP7249425B2 (en) Offshore submarine cables and offshore wind farms
Lauria et al. Operating envelopes of the Malta-Sicily 245 KV-50 HZ cable
RU2318280C2 (en) Method for power transmission over cable lines
Ergun et al. Comparison of HVAC and HVDC technologies
Lauria et al. EHV AC interconnection for a GW-size offshore wind-farm cluster: preliminary sizing
Lauria et al. Cost evaluation of EHVAC offshore wind farm using intermediate shunt compensation: a parametric study
Colla et al. Mediterranean high voltage submarine cable links technology and system challenges
CN105594085B (en) Electric energy transmits
Wang et al. Enhancing AC networks with HVDC interconnections
WO2021052567A1 (en) Offshore submarine energy cable
Mirebeau et al. Review of HVDC insulated transmission cables technologies
Imamovic et al. System and technology comparison of UHV transmission concepts
CN220400292U (en) Liquid cooling cable for wind driven generator
Alam et al. Designing of an Underwater Power Transmission System and Hybrid Power Supply for an Isolated Island of Bangladesh: Swarna Dwip
Vestergaard et al. HVDC-enabling the transition to an energy system based on renewables
Barthold et al. High-Voltage Power Transmission
Bianchi et al. High voltage DC cable for bulk power transmission
RU2314584C2 (en) Cable
Jolhe et al. Choice of System Voltage (AC/DC) for a Standalone Nanogrid
RU53496U1 (en) CABLE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081019