RU2790859C1

RU2790859C1 - High voltage three-phase coaxial cable

Info

Publication number: RU2790859C1
Application number: RU2022118870A
Authority: RU
Inventors: Юрий Юрьевич Захаров; Александр Роальдович Лепешкин
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to high-voltage electrical transmission cables or overhead cables for transporting electricity, called overhead power lines, and can be used to transmit electrical energy of increased frequency. High voltage three-phase coaxial cable consists of four conductors for high frequency three-phase current. The first conductor is made of single or stranded copper or aluminum wires and is located in the center of a high-voltage three-phase coaxial cable. Subsequent conductors are made of solid or braided, copper or aluminum wires, superimposed concentrically on the insulation of the previous conductor. Three conductors are insulated with PTFE, and the outer insulating sheath is made of light-stabilized cross-linked polyethylene.

EFFECT: reducing the electrical resistance of a high-voltage three-phase coaxial cable.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к высоковольтным электрическим передающим кабелям или воздушным кабелям для транспортировки электроэнергии, называемым воздушными линиями электропередачи, и может быть использовано для передачи электрической энергии повышенной частоты до 12000 Гц в силовых сетях номинальным переменным напряжением до 2000 В.The invention relates to electrical engineering, mainly to high-voltage electrical transmission cables or overhead cables for transporting electricity, called overhead power lines, and can be used to transmit electrical energy of increased frequency up to 12000 Hz in power networks with a rated alternating voltage up to 2000 V.

Известен высоковольтный импульсный коаксиальный кабель (патент на изобретение SU №1348914, МПК Н01В 7/02, опубл. 30.10.1987 г.), состоящий из сплошной алюминиевой жилы с пленкой из окиси алюминия, пропитанной костровым маслом, монолитной полиэтиленовой изоляции, экрана из полупроводящего полиэтилена, обратного токопровода и защитной полимерной оболочки.Known high-voltage pulse coaxial cable (patent for invention SU No. 1348914, IPC H01V 7/02, publ. 10/30/1987), consisting of a solid aluminum core with an aluminum oxide film impregnated with fire oil, monolithic polyethylene insulation, a screen of semi-conductive polyethylene, return conductor and protective polymer shell.

Недостатками указанного высоковольтного коаксиального кабеля является отсутствие необходимого количества проводников и как следствие невозможность передачи электроэнергии по трехфазной системе электропередачи.The disadvantages of this high-voltage coaxial cable is the lack of the required number of conductors and, as a consequence, the impossibility of transmitting electricity through a three-phase power transmission system.

Известен кабель электрический (патент на полезную модель RU №51275, МПК Н01В 7/00, опубл. 27.01.2006 г.), содержащий концентрично расположенные внутренний однопроволочный или многопроволочный алюминиевый проводник с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, наружный проводник, выполненный в виде повива из отдельных алюминиевых проволок, с продольно уложенным стальным несущим тросом, изоляционную защитную оболочку.An electric cable is known (utility model patent RU No. 51275, IPC H01V 7/00, publ. individual aluminum wires, with a longitudinally laid steel carrier cable, an insulating protective sheath.

Недостатками указанного кабеля электрического является отсутствие необходимого количества проводников и, как следствие, невозможность передачи электроэнергии по трехфазной системе электропередачи.The disadvantages of this electric cable is the lack of the required number of conductors and, as a result, the impossibility of transmitting electricity through a three-phase power transmission system.

Наиболее близким по технической сущности с заявленного технического решения является кабель нагревательный коаксиальный трехфазный (патент на изобретение RU №2516219, МПК Н05В 3/56, опубл. 20.05.2014 г.), содержащий три жилы каждая из которых покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой и имеет внутренний и наружный проводники, последовательно соединенные между собой и коаксиально размещенные с кольцевым зазором между ними, заполненным внутренней термоэлектроизоляционной оболочкой, и общую защитную оболочку.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a three-phase coaxial heating cable (patent for invention RU No. 2516219, IPC N05V 3/56, publ. inner and outer conductors connected in series with each other and coaxially placed with an annular gap between them filled with an inner thermoelectric insulating sheath, and a common protective sheath.

Недостатком этого технического решения является то, что изобретение относится к электрическим нагревательным кабелям, а именно к конструкциям кабелей нагревательных коаксиальных трехфазных, которые предназначены для обогрева объектов различной формы. Данный кабель по своим конструктивным и изоляционным характеристикам не предназначен для передачи электроэнергии высокого напряжения.The disadvantage of this technical solution is that the invention relates to electric heating cables, namely to the construction of three-phase coaxial heating cables, which are designed to heat objects of various shapes. This cable, due to its design and insulation characteristics, is not intended for the transmission of high voltage electricity.

Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность передачи электроэнергии повышенной частоты по высоковольтному трехфазному коаксиальному кабелю.The technical objective of the invention is the possibility of transmitting high-frequency electricity through a high-voltage three-phase coaxial cable.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение электрического сопротивления высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля.The technical result of the invention is to reduce the electrical resistance of a high-voltage three-phase coaxial cable.

Это достигается тем, что высоковольтный коаксиальный трехфазный кабель, содержащий четыре проводника, три из которых изолированы фторопластом, а четвертый проводник покрыт внешней изолирующей оболочкой из светостабилизированного сшитого полиэтилена, согласно изобретению проводники из медных или алюминиевых проволок и расположены соосно, первый проводник выполнен одножильным или многожильным и расположен в центре высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля, последующие проводники выполнены в виде оплетки, причем каждый проводник накладывается концентрично на изоляцию предыдущего проводника.This is achieved by the fact that a high-voltage coaxial three-phase cable containing four conductors, three of which are insulated with fluoroplastic, and the fourth conductor is covered with an outer insulating sheath of light-stabilized cross-linked polyethylene, according to the invention, the conductors are made of copper or aluminum wires and are arranged coaxially, the first conductor is made of single-core or multi-core and is located in the center of a high-voltage three-phase coaxial cable, subsequent conductors are made in the form of a braid, with each conductor superimposed concentrically on the insulation of the previous conductor.

Дополнительно последующие проводники могут быть выполнены одножильными.Additionally, subsequent conductors can be made single-core.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема кабеля (продольная), на фиг. 2 - принципиальная схема кабеля (поперечная), на фиг. 3 - распределение токов повышенной частоты по проводникам.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a schematic diagram of the cable (longitudinal), in Fig. 2 is a schematic diagram of the cable (transverse), in Fig. 3 - distribution of high-frequency currents along the conductors.

Конструкции предлагаемого высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля содержит (см. фиг. 1 и фиг. 2):The design of the proposed high-voltage three-phase coaxial cable contains (see Fig. 1 and Fig. 2):

1. Проводник №1;1. Conductor No. 1;

2. Изоляция проводника №1 из фторопласта;2. Conductor insulation No. 1 made of PTFE;

3. Проводник №2;3. Conductor No. 2;

4. Изоляция проводника №2 из фторопласта;4. Insulation of the conductor No. 2 from PTFE;

5. Проводник №3;5. Conductor No. 3;

6. Изоляция проводника №3 из фторопласта;6. Conductor insulation No. 3 made of PTFE;

7. Проводник №4;7. Conductor No. 4;

8. Внешняя изолирующая оболочка из светостабилизированного сшитого полиэтилена.8. External insulating sheath made of light-stabilized cross-linked polyethylene.

Высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель состоит из четырех проводников для трехфазного тока повышенной частоты, проводники 1,3,5-для трех фаз L1, L2, L3, а проводник 7 - в зависимости от выбранной системы заземления. Проводник 1 выполнен одножильным или многожильным из медных или алюминиевых проволок и расположен в центре высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля. Последующие проводники 3, 5 и 7 выполнены одножильными или оплеткой, медными или алюминиевыми проволоками, накладывающимися концентрично на изоляцию предыдущего проводника.The high-voltage three-phase coaxial cable consists of four conductors for a three-phase high-frequency current, conductors 1,3,5 for the three phases L1, L2, L3, and conductor 7, depending on the selected grounding system. Conductor 1 is made of single or stranded copper or aluminum wires and is located in the center of a high-voltage three-phase coaxial cable. Subsequent conductors 3, 5 and 7 are made of solid or braided, copper or aluminum wires, superimposed concentrically on the insulation of the previous conductor.

Высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель работает следующим образом.High voltage three-phase coaxial cable works as follows.

Изоляция из фторопласта 2, 4 и 6 обеспечивает защиту от короткого замыкания между проводниками 1, 3; 3, 5 и 5, 7. Внешняя изолирующая оболочкой 8 из светостабилизированного сшитого полиэтилена предотвращает вредные внешние воздействия на высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель, находящийся в контакте со средой, а также защищает людей от поражения электрическим током повышенной частоты при непосредственном контакте с проводником 7.PTFE insulation 2, 4 and 6 provides short circuit protection between conductors 1, 3; 3, 5 and 5, 7. The outer insulating sheath 8 of light-stabilized cross-linked polyethylene prevents harmful external influences on the high-voltage three-phase coaxial cable in contact with the medium, and also protects people from electric shock of increased frequency in direct contact with the conductor 7.

При протекании тока повышенной частоты в высоковольтном трехфазном коаксиальном кабеле его распределение по площади сечения проводников 1, 3, 5 и 7 происходит периферийно согласно поверхностному эффекту. При равномерной нагрузке всех фаз L1, L2, L3, согласно эффекту близости, ток повышенной частоты проходит по внешней поверхности проводника 1, в проводнике 3 ток повышенной частоты проходит по внутренней и внешней поверхности, а в проводнике 5 ток повышенной частоты проходит по внутренней поверхности. По проводнику 7 ток повышенной частоты равен нулю.When an increased frequency current flows in a high-voltage three-phase coaxial cable, its distribution over the cross-sectional area of conductors 1, 3, 5 and 7 occurs peripherally according to the surface effect. With a uniform load of all phases L1, L2, L3, according to the proximity effect, the increased frequency current passes through the outer surface of the conductor 1, in the conductor 3, the increased frequency current passes through the inner and outer surfaces, and in the conductor 5, the increased frequency current passes through the inner surface. Through conductor 7, the increased frequency current is zero.

При несимметричной нагрузке фаз L1, L2, L3, когда ток повышенной частоты в проводнике 7 не равен нулю и направление его может меняться, распределение токов в поверхностях проводников 1, 3, 5 тоже соответственно может меняться. Распределение токов повышенной частоты по проводникам 1, 3, 5 и 7 будет соответствовать фиг. 3, когда ток повышенной частоты в проводнике 7 имеет другое направление, чем ток повышенной частоты проводника 1. Если же ток повышенной частоты в проводнике 7 имеет, то же направление, что и ток повышенной частоты проводника 1, то он сосредоточивается на наружной поверхности проводника 7, а не на внутренней, как это показано на фиг. 3.With an asymmetric load of phases L1, L2, L3, when the increased frequency current in conductor 7 is not equal to zero and its direction can change, the distribution of currents in the surfaces of conductors 1, 3, 5 can also change accordingly. The distribution of high frequency currents along conductors 1, 3, 5 and 7 will correspond to Fig. 3, when the high frequency current in conductor 7 has a different direction than the high frequency current of conductor 1. If the high frequency current in conductor 7 has the same direction as the high frequency current of conductor 1, then it is concentrated on the outer surface of conductor 7 , and not on the inside, as shown in Fig. 3.

Таким образом при передачи электрической энергии повышенной частоты в предлагаемом высоковольтном трехфазном коаксиальном кабеле материал проводников используется наиболее эффективно. Так как расстояние между проводниками 1, 3, 5 и 7 мало, то предлагаемый высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель имеет небольшое индуктивное сопротивление.Thus, when transmitting electrical energy of increased frequency in the proposed high-voltage three-phase coaxial cable, the conductor material is used most efficiently. Since the distance between conductors 1, 3, 5 and 7 is small, the proposed high-voltage three-phase coaxial cable has a small inductive resistance.

Использование изобретения позволяет передавать электроэнергию повышенной частоты по высоковольтному трехфазному коаксиальному кабелю и снизить электрическое сопротивление высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля, благодаря новому взаимному расположению конструктивных элементов.The use of the invention makes it possible to transmit high-frequency electricity through a high-voltage three-phase coaxial cable and reduce the electrical resistance of a high-voltage three-phase coaxial cable due to a new relative position of structural elements.

Claims

1. A high-voltage coaxial three-phase cable containing four conductors, three of which are insulated with fluoroplastic, and the fourth conductor is covered with an outer insulating sheath of light-stabilized cross-linked polyethylene, characterized in that the conductors of copper or aluminum wires are arranged coaxially, the first conductor is made of single-core or multi-core and is located in the center of a high-voltage three-phase coaxial cable, subsequent conductors are made in the form of a braid, with each conductor superimposed concentrically on the insulation of the previous conductor.

2. High-voltage coaxial three-phase cable according to claim 1, characterized in that the subsequent conductors are made of single-core.