RU2686458C1 - Flexible high-voltage cable - Google Patents
Flexible high-voltage cable Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686458C1 RU2686458C1 RU2018123101A RU2018123101A RU2686458C1 RU 2686458 C1 RU2686458 C1 RU 2686458C1 RU 2018123101 A RU2018123101 A RU 2018123101A RU 2018123101 A RU2018123101 A RU 2018123101A RU 2686458 C1 RU2686458 C1 RU 2686458C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- supports
- cable
- carrying electrode
- current
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B9/00—Power cables
- H01B9/06—Gas-pressure cables; Oil-pressure cables; Cables for use in conduits under fluid pressure
Abstract
Description
Изобретение относится к области высоковольтной техники, в частности, к кабелям высокого напряжения, и может быть использовано для передачи импульсов высоких и сверхвысоких напряжений.The invention relates to the field of high-voltage technology, in particular, to high voltage cables, and can be used to transmit pulses of high and ultra-high voltages.
Актуальность технической проблемы состоит в следующем. В ходе разработки мощных электрофизических установок может возникнуть необходимость создания гибкого высоковольтного коаксиального кабеля, позволяющего передать без значительных искажений, высоковольтные импульсы напряжения до 250 кВ от высоковольтного источника к потребителю (например, ускорителю электронов). При этом важно, чтобы с помощью данного соединения были возможны циклические отклонения положения потребителя относительно высоковольтного источника более чем на 50° в любую сторону.The urgency of the technical problem is as follows. During the development of high-power electrical installations, it may be necessary to create a flexible high-voltage coaxial cable that allows transmitting, without significant distortion, high-voltage voltage pulses up to 250 kV from a high-voltage source to a consumer (for example, an electron accelerator). It is important that with the help of this connection cyclical deviations of the position of the consumer relative to the high-voltage source by more than 50 ° in any direction were possible.
Известен силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (патент на полезную модель №119928, опубликовано 27.08.2012), рассчитанный на напряжения до 330 кВ. Данный кабель содержит токопроводящую медную или алюминиевую жилу, изолированную не менее чем тремя слоями экструдированного сшитого полиэтилена (первый слой - из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, второй слой - изоляционного сшитого полиэтилена, третий слой - из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена). На изолированные жилы наложен слой из электропроводящих лент, поверх которого наложен металлический экран из алюминия, разделительный слой и защитная оболочка. Минимальный радиус кривизны сгиба данного кабеля Rсг>1500 мм, что соответствует минимальной длине вывода Lmin=4.7 м. В некоторых электрофизических установках, где возможны циклические отклонения положения потребителя относительно высоковольтного источника, существует необходимость, чтобы длина кабеля была значительно короче (может составлять 1-2 м), что делает проблематичным подвод напряжения к потребителю при использовании данного кабеля. К тому же, вызывает сомнение его способность выдержать многочисленные изгибы без пробоев.Known power cable with insulation of cross-linked polyethylene (patent for utility model No. 119928, published 27.08.2012), designed for voltages up to 330 kV. This cable contains a conductive copper or aluminum conductor insulated with at least three layers of extruded crosslinked polyethylene (the first layer is made of electrically conductive crosslinked composition based on polyethylene, the second layer is insulated crosslinked polyethylene, the third layer is made of electrically conductive crosslinked composition based on polyethylene). On insulated conductors superimposed layer of electrically conductive tapes, on top of which a metal screen of aluminum, a separating layer and a protective sheath. The minimum radius of curvature of the bend of this cable is R cr > 1500 mm, which corresponds to the minimum length of the output L min = 4.7 m. In some electrophysical installations where cyclical deviations of the consumer position relative to the high-voltage source are possible, there is a need for the cable length to be much shorter (may be 1-2 m), which makes it difficult to supply power to the consumer when using this cable. In addition, its ability to withstand multiple bends without breakdowns is questionable.
Известна также газоизолированная линия сверхвысокого напряжения, содержащая цилиндрическую оболочку, заполненную газом, и коаксиально размещенную в ней токоведущую трубу, фиксированную с помощью опорных изоляторов, установленных на внутренней поверхности оболочки [Тех. журнал Японии "Hitachi Review", v. 28 (1979), №5, стр. 27]. Основным недостатком данной газоизолированной линии является невозможность ее циклических изгибов в процессе передачи напряжения из-за жесткости конструкции кабеля, что также ограничивает сферу его применения.Also known gas-insulated line of ultrahigh voltage, containing a cylindrical shell filled with gas, and a current-carrying pipe coaxially placed in it, fixed with the help of supporting insulators installed on the inner surface of the shell [Tech. Japan magazine "Hitachi Review", v. 28 (1979), No. 5, p. 27]. The main disadvantage of this gas-insulated line is the impossibility of its cyclic bends in the process of voltage transmission due to the rigidity of the cable structure, which also limits its scope.
Наиболее близким техническим решением является выбранный за прототип гибкий газоизолированный кабель (авторское свидетельство SU 1304083, опубликовано 15.04.1987), содержащий токоведущий электрод, выполненный из гибкого гофрированного герметичного рукава сильфонного типа, внешней оболочки, коаксиально расположенной относительно токоведущего электрода и изготовленной из аналогичного гофрированного герметичного рукава. Объем между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом заполнен изолирующей средой - газом. Между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом расположены опоры, изготовленные из диэлектрического материала.The closest technical solution is a flexible gas-insulated cable selected for the prototype (copyright certificate SU 1304083, published 04/15/1987) containing a current-carrying electrode made of a flexible corrugated sealed sleeve of the bellows type, an outer shell that is coaxially located relative to the current-carrying electrode and made of a similar corrugated sealed sleeves. The volume between the outer shell and the internal current-carrying electrode is filled with an insulating medium — gas. Between the outer shell and the internal current-carrying electrode are supports made of a dielectric material.
Объем между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом заполнен изолирующей средой - газом, который имеет относительно низкую электрическую прочность (Eпорог.элегаза=80 кВ/см), что при переходе к сверхвысоким рабочим напряжениям, для исключения возникновения пробоев приводит к чрезмерно большим диаметрам кабелей, а это является причиной возникновения затруднений при их изготовлении и монтаже. К недостаткам данного кабеля также можно отнести его ограниченную гибкость в местах опорных изоляторов, размещенных в цилиндрических гильзах. Большой радиус изгиба приведет к увеличению длины кабеля, соединяющего высоковольтный источник и потребитель (например, ускоритель электронов), в случае, когда необходимы их циклические отклонения относительно друг друга, что увеличит габариты установки в целом.The volume between the outer shell and the internal current-carrying electrode is filled with an insulating medium - a gas that has a relatively low dielectric strength (E threshold . Gas = 80 kV / cm), which, when going to ultrahigh operating voltages, leads to excessively large cable diameters , and this is the cause of difficulties in their manufacture and installation. The disadvantages of this cable also include its limited flexibility in the places of the supporting insulators placed in cylindrical sleeves. A large bending radius will lead to an increase in the length of the cable connecting the high-voltage source and the consumer (for example, an electron accelerator) in the case when their cyclical deviations relative to each other are necessary, which will increase the overall dimensions of the installation.
Технический результат состоит в том, что при сохранении габаритов кабеля обеспечена передача от источника к потребителю импульсов существенно большего напряжения за счет уменьшения его радиуса изгиба и увеличения электропрочности.The technical result consists in the fact that while maintaining the dimensions of the cable, the transmission of pulses from the source to the consumer is substantially greater voltage by reducing its bending radius and increasing the electric strength.
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного гибкого высоковольтного кабеля, содержащего токоведущий электрод, выполненный из гибкого гофрированного герметичного рукава сильфонного типа, и внешней оболочки, коаксиально расположенной относительно токоведущего электрода и изготовленной из аналогичного гофрированного герметичного рукава, объем между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом заполнен изолирующей средой, между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом расположены опоры, изготовленные из диэлектрического материала, в предложенном кабеле изолирующей средой является трансформаторное масло, опоры выполнены в виде тороидальных диэлектриков, соединенных между собой эластичным жгутом, препятствующим существенному перемещению опор вдоль оси кабеля, на жгуте между диэлектриками расположены эластичные втулки, исключающие соприкосновение опор между собой.The technical result is achieved by the fact that, in contrast to the known flexible high-voltage cable containing a current-carrying electrode made of a flexible corrugated sealed hose of the bellows type, and an outer shell coaxially located relative to the current-carrying electrode and made of a similar corrugated hermetic sleeve, the current-carrying electrode is filled with an insulating medium; there are supports between the outer shell and the internal current-carrying electrode, made of a dielectric material, in the proposed cable the insulating medium is transformer oil, the supports are made in the form of toroidal dielectrics interconnected by an elastic bundle that prevents substantial movement of the supports along the cable axis, elastic sleeves are located on the bundle between the dielectrics that prevent the supports from touching each other.
То есть, - изолирующей средой является трансформаторное масло (Eпорог.масла ≥ 200 кВ/см), электрическая прочность которого выше электропрочности газовой изоляции, более, чем в два раза. Таким образом, маслонаполненный кабель может выдерживать большие электрические нагрузки, по сравнению с газоизолированным, при одинаковых габаритах; - опоры выполнены в виде тороидальных диэлектриков (с формой сечения, обеспечивающей минимальную напряженность электрического поля на поверхности изолятора), соединенных между собой эластичным жгутом, препятствующим существенному перемещению опор вдоль оси кабеля. При этом на жгуте между диэлектриками расположены эластичные втулки, исключающие соприкосновение опор между собой. Таким образом, опоры равномерно распределены вдоль кабеля и за счет своей формы не препятствуют его изгибам. В конструкции прототипа дисковые опорные изоляторы расположены между цилиндрическими металлическими гильзами, что снижает гибкость кабеля.That is, the insulating medium is transformer oil (E threshold oil ≥ 200 kV / cm), the electrical strength of which is higher than the electrical strength of the gas insulation, more than twice. Thus, the oil-filled cable can withstand large electrical loads, compared to gas-insulated, with the same dimensions; - the supports are made in the form of toroidal dielectrics (with a cross-sectional shape providing the minimum electric field strength on the surface of the insulator) interconnected by an elastic bundle preventing substantial movement of the supports along the cable axis. At the same time, elastic sleeves are located on the wiring between the dielectrics, which prevent contact between the supports. Thus, the supports are evenly distributed along the cable and, due to their shape, do not prevent its bending. In the design of the prototype disk support insulators are located between cylindrical metal sleeves, which reduces the flexibility of the cable.
То есть, технический результат достигается тем, что кабель с изоляцией из трансформаторного масла выдерживает большие электрические нагрузки, по сравнению с газоизолированным кабелем, при одинаковых габаритах, а конструкция расположения и форма диэлектрических опор при этом позволяет изгибать кабель на больший угол.That is, the technical result is achieved by the fact that a cable with insulation from transformer oil can withstand large electrical loads, compared to a gas-insulated cable, with the same dimensions, and the design of the arrangement and the shape of the dielectric supports at the same time allows the cable to bend to a greater angle.
На фиг. 1 схематично изображен гибкий высоковольтный кабель.FIG. 1 schematically depicts a flexible high-voltage cable.
На фиг. 2 приведен график входного напряжения (сигнал 1) и выходного напряжения (сигнал 2).FIG. 2 is a graph of input voltage (signal 1) and output voltage (signal 2).
Предлагаемый гибкий коаксиальный высоковольтный кабель (фиг.), содержит токоведущий электрод 1, выполненный из гибкого гофрированного герметичного рукава сильфонного типа, например, KFIS 132, внешнюю оболочку 2, например, KFIS 1150, коаксиально расположенную относительно токоведущего электрода и изготовленную из аналогичного гофрированного герметичного рукава большего диаметра, диэлектрические опоры 3, расположенные между внешней оболочкой и внутренним токоведущим электродом. Кабель отличается от прототипа (патент SU 1304083) тем, что изолирующей средой является трансформаторное масло 4, опоры выполнены в виде тороидальных диэлектриков, например из ПА6 (с формой сечения, обеспечивающей минимальную напряженность электрического поля на поверхности изолятора), соединенных между собой эластичным жгутом 5, например, МБС, препятствующим существенному перемещению опор вдоль оси кабеля, на жгуте между диэлектриками расположены эластичные втулки 6, исключающие соприкосновению опор между собой.The proposed flexible coaxial high-voltage cable (Fig.), Contains a current-carrying
Работа заявляемого кабеля смоделирована в габаритах прототипа. Для оценки электрической стойкости гибкого высоковольтного кабеля и выбора его оптимальных размеров для передачи импульсов напряжения до 250 кВ было проведено компьютерное моделирование с помощью программного пакета ANSYS (Разработчик ANSYS, Inc. Сайт ansys.com). Полученные данные позволяют судить о надежности выбранной конструкции кабеля. При определении значения напряженности на поверхности опорных изоляторов гибкого кабеля также было проведено моделирование в ANSYS. Из анализа полученных данных следовало, что конструкция диэлектрика удовлетворяет требованиям электропрочности. При этом радиус изгиба уменьшен относительно прототипа.The work of the proposed cable is modeled in the dimensions of the prototype. To assess the electrical resistance of a flexible high-voltage cable and select its optimal size for transmitting voltage pulses up to 250 kV, computer simulation was performed using the ANSYS software package (developed by ANSYS, Inc. ansys.com website). The data obtained allow us to judge the reliability of the selected cable design. In determining the value of tension on the surface of the supporting insulators of a flexible cable, modeling was also performed at ANSYS. From the analysis of the data obtained, it follows that the design of the dielectric meets the requirements of electric strength. At the same time, the bending radius is reduced relative to the prototype.
Для изучения способности передачи высоковольтного импульса без искажений по гибкому высоковольтному кабелю проводилось экспериментальное исследование. Анализ осциллограмм (фиг. 2) высоковольтного импульса напряжения на входе и выходе кабеля показал, что форма сигнала (сигнал 1 и сигнал 2) осталась без изменений. Это означает, что выбранная нами конструкция удовлетворяет поставленным требованиям разработки мощных электрофизических установок.An experimental study was conducted to study the transmission ability of a high-voltage pulse without distortion over a flexible high-voltage cable. Waveform analysis (Fig. 2) of a high-voltage voltage pulse at the input and output of the cable showed that the waveform (
Таким образом, при одинаковых габаритах прототипа и заявляемого кабеля обеспечена передача к потребителю импульсов существенно большего напряжения за счет уменьшения радиуса изгиба последнего и увеличения электропрочности не менее, чем в два раза. Усовершенствование обеспечивает гибкую связь между высоковольтным источником и потребителем, а также передачу без значимых искажений импульса напряжения до 250 кВ. С помощью данного соединения возможны циклические отклонения положения потребителя относительно высоковольтного источника более чем на 50° в любую сторону.Thus, with the same dimensions of the prototype and the inventive cable, the transmission of significantly higher voltage pulses to the consumer is ensured by reducing the bending radius of the latter and increasing the electric strength by no less than two times. The improvement provides a flexible connection between the high-voltage source and the consumer, as well as the transmission without significant distortion of the voltage pulse up to 250 kV. With this connection, cyclical deviations of the position of the consumer relative to the high-voltage source by more than 50 ° in either direction are possible.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123101A RU2686458C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Flexible high-voltage cable |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123101A RU2686458C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Flexible high-voltage cable |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2686458C1 true RU2686458C1 (en) | 2019-04-26 |
Family
ID=66314561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018123101A RU2686458C1 (en) | 2018-06-25 | 2018-06-25 | Flexible high-voltage cable |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2686458C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203933U1 (en) * | 2021-02-05 | 2021-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоТэк" | CORRUGATED CABLE PIPE |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2064326A (en) * | 1933-02-06 | 1936-12-15 | Kelley Koett Mfg Co | Oil-filled high voltage cable |
US4101727A (en) * | 1974-12-11 | 1978-07-18 | Vladimir Ilich Levitov | High-tension electric cable |
SU1304083A1 (en) * | 1984-06-08 | 1987-04-15 | Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина | Elastic gas-insulated cable |
RU119928U1 (en) * | 2011-08-05 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель" | POWER CABLE WITH INSULATION FROM CROSSED POLYETHYLENE |
-
2018
- 2018-06-25 RU RU2018123101A patent/RU2686458C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2064326A (en) * | 1933-02-06 | 1936-12-15 | Kelley Koett Mfg Co | Oil-filled high voltage cable |
US4101727A (en) * | 1974-12-11 | 1978-07-18 | Vladimir Ilich Levitov | High-tension electric cable |
SU1304083A1 (en) * | 1984-06-08 | 1987-04-15 | Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина | Elastic gas-insulated cable |
RU119928U1 (en) * | 2011-08-05 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель" | POWER CABLE WITH INSULATION FROM CROSSED POLYETHYLENE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203933U1 (en) * | 2021-02-05 | 2021-04-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоТэк" | CORRUGATED CABLE PIPE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20080110821A (en) | An elongated member and use thereof | |
CN104103371A (en) | Water-proof, variable-frequency and tensile power cable | |
CN105023644A (en) | Novel tubular bus system | |
WO1980001340A1 (en) | Hybrid dual voltage transmission system | |
CN105609204A (en) | +/-320 kV ultra-high voltage cross-linked polyethylene insulated flexible direct-current power cable | |
RU2686458C1 (en) | Flexible high-voltage cable | |
KR20160088780A (en) | Joint sleeve and Connection structrue | |
CN110459353A (en) | The dedicated long stator cable of magnetic suspension | |
JP6575341B2 (en) | Insulation structure and insulation member | |
CN203192527U (en) | Transformer and current stabilizer connecting cable in ship illumination series circuit | |
RU173258U1 (en) | Shielded power cable | |
JP5832035B2 (en) | Tape-wrap insulation connection for power cables | |
JP5933861B2 (en) | Tubular insulation apparatus, high voltage power equipment, and method for providing an insulated high voltage power cable | |
JP6428224B2 (en) | Polymer connections for power cables and rail vehicles | |
CN103106965A (en) | Waterproof soft cable | |
RU184464U1 (en) | CONNECTING CABLE WITH FLAT PARALLEL VESSELS | |
JP2017103117A (en) | Transmission cable | |
WO2018061495A1 (en) | Electric wire and laser device | |
CN205406126U (en) | Flexible shielded cable for computer | |
JP7399988B2 (en) | power cable termination system | |
RU191793U1 (en) | Sealed coaxial module for sealed cable entry | |
CN203232743U (en) | Series circuit connecting cable used for ship illumination and being capable of preventing mice or termites biting | |
CN203102993U (en) | +/-200 kV flexible direct-current submarine cable for power transmission | |
CN216671232U (en) | Improved cross-linked polyethylene insulated variable frequency cable | |
RU182752U1 (en) | CABLE FOR ROLLING COMPOSITION OF RAIL TRANSPORT WITH INSULATION FROM CROSS-POLYOLEFIN COMPOSITION |