UA148322U - THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING - Google Patents

THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING Download PDF

Info

Publication number
UA148322U
UA148322U UAU202006702U UAU202006702U UA148322U UA 148322 U UA148322 U UA 148322U UA U202006702 U UAU202006702 U UA U202006702U UA U202006702 U UAU202006702 U UA U202006702U UA 148322 U UA148322 U UA 148322U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
cable line
core
cable
pipes
phase power
Prior art date
Application number
UAU202006702U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Сергій Георгійович Ломов
Original Assignee
Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
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 Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут" filed Critical Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority to UAU202006702U priority Critical patent/UA148322U/en
Publication of UA148322U publication Critical patent/UA148322U/en

Links

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Трифазна силова кабельна лінія з зовнішнім примусовим охолодженням містить три однакові одножильні кабелі, осі яких знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника, у площині перпендикулярного перерізу кабельної лінії, кожен з яких має щонайменше мідну або алюмінієву струмопровідну жилу, основну електричну ізоляцію струмопровідної жили, два напівпровідні екрани, розташовані на поверхнях струмопровідної жили і основної електричної ізоляції струмопровідної жили, мідний електромагнітний екран, ізоляційну зовнішню оболонку і розташований у одній, з трьох однакових за розмірами, частині корпусу кабельної лінії. У кожній частині корпусу кабельної лінії, окрім одножильного кабелю, розташовані по дві пластмасові охолоджуючі труби однакового фасонного перерізу, в яких у протилежних напрямках протікає охолоджуюча вода. Кабельна лінія має дві труби, розташовані поруч з корпусом кабельної лінії, які з'єднані за допомогою патрубків на кінцях будівельної ділянки кабельної лінії з пластмасовими охолоджуючими трубами фасонного перерізу. Корпус кабельної лінії містить три радіально розташовані сталеві магнітні листи і зовнішню оболонку, яка виконана із немагнітного непровідного вологостійкого стрічкового матеріалу.Three-phase power cable line with external forced cooling contains three identical single-core cables, the axes of which are at the vertices of an equilateral triangle, in the plane of the perpendicular section of the cable line, each of which has at least copper or aluminum conductive conductor, main conductor located on the surfaces of the conductive core and the main electrical insulation of the conductive core, copper electromagnetic shield, insulating outer sheath and located in one of the three identical in size, part of the cable line housing. In each part of the housing of the cable line, except for a single-core cable, there are two plastic cooling pipes of the same shaped cross-section, in which cooling water flows in opposite directions. The cable line has two pipes located next to the body of the cable line, which are connected by pipes at the ends of the construction site of the cable line with plastic cooling pipes of shaped cross section. The housing of the cable line contains three radially arranged steel magnetic sheets and an outer sheath, which is made of non-magnetic non-conductive moisture-resistant tape material.

Description

Корисна модель належить до технічних засобів транспортування і розподілу електричної енергії і може бути використана при проєктуванні і прокладанні кабельних мереж великої і надвеликої потужностей.The useful model belongs to the technical means of transportation and distribution of electric energy and can be used in the design and laying of cable networks of large and extra large capacities.

Відомі трифазні кабельні лінії (КЛ) великої потужності, виконані з трьох одножильних кабелів високої і надвисокої напруги. Кожен з цих трьох кабелів містить, як мінімум, мідну або алюмінієву струмопровідну жилу, основну електричну ізоляцію струмопровідної жили, напівпровідні екрани на поверхнях струмопровідної жили і основної електричної ізоляції струмопровідної жили, мідний електромагнітний екран (ЕМЕ) і ізоляційну зовнішню оболонку кабелю.Well-known three-phase cable lines (CL) of high power, made of three single-core cables of high and ultra-high voltage. Each of these three cables contains, as a minimum, a copper or aluminum conductor, the main electrical insulation of the conductor, semi-conductive shields on the surfaces of the conductor and the main electrical insulation of the conductor, a copper electromagnetic shield (EME), and an insulating outer sheath of the cable.

Відомо розташування окремих трьох кабелів у трифазній КЛ "трикутником" |З). При такій конструкції кабелі прилягають один до одного своїми оболонками, а відстань між центрами струмопровідних жил утворює рівносторонній трикутник у площині перпендикулярного перерізуThe location of individual three cables in a three-phase KL "triangle" |Z) is known. With this design, the cables are adjacent to each other with their sheaths, and the distance between the centers of the current-conducting cores forms an equilateral triangle in the plane of the perpendicular section

КЛ. Основною перевагою такої КЛ є її електрична симетрія. Подана на початок такої КЛ симетрична трифазна система струмів і напруги залишається такою ж симетричною і в її кінці.KL The main advantage of such CL is its electrical symmetry. The symmetric three-phase system of currents and voltages applied to the beginning of such a CL remains the same symmetric at its end.

Основним недоліком конструкції КЛ, розташованої "трикутником" є наступне. Ефективний тепловий опір грунту, який використовується для теплових розрахунків КЛ, має максимальне значення із-за мінімального значення площі поверхні КЛ, що віддає тепло у грунт. Як наслідок, із-за збільшеного теплового опору зменшується пропускна спроможність КЛ по струму. Є і другий недолік КЛ, розташованої "трикутником". У такій КЛ електромагнітні екрани кожного кабелю знаходяться максимально близько до струмопровідних жил сусідніх кабелів. У |4 показано, що у суцільних електромагнітних екранах кожного кабелю трифазної КЛ під дією зовнішніх магнітних полів сусідніх кабелів цієї КЛ наводяться вихрові струми, які не залежать не від засобів з'єднання ЕМЕ і не від засобів їх заземлення. Втрати від вихрових струмів у ЕМЕ викликають додатковий нагрів кабелів і, як наслідок, додаткове зменшення пропускної спроможності по струму КЛ у цілому.The main disadvantage of the KL design located in a "triangle" is the following. The effective thermal resistance of the soil, which is used for the thermal calculations of KL, has a maximum value due to the minimum value of the surface area of the KL, which gives heat to the soil. As a result, the current carrying capacity of the CL decreases due to the increased thermal resistance. There is also a second disadvantage of the KL located in a "triangle". In such a KL, the electromagnetic shields of each cable are as close as possible to the current-conducting cores of neighboring cables. Figure 4 shows that eddy currents are induced in the solid electromagnetic shields of each cable of a three-phase cable under the action of the external magnetic fields of neighboring cables of this cable, which do not depend on the EME connection means or their grounding means. Losses from eddy currents in the EME cause additional heating of the cables and, as a result, an additional decrease in the carrying capacity of the CL current as a whole.

Відома конструкція КЛ, яка представлена в 111.The well-known design of CL, which is presented in 111.

Трифазна силова КЛ містить три однакові одножильні кабелі, осі яких знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника, у площині перпендикулярного перерізу КЛ, кожен з яких має, як мінімум, мідну або алюмінієву струмопровідну жилу, основну електричну ізоляціюA three-phase power cable contains three identical single-core cables, the axes of which are located at the vertices of an equilateral triangle, in the plane of the perpendicular section of the cable, each of which has, at least, a copper or aluminum current-conducting core, the main electrical insulation

Зо струмопровідної жили, два напівпровідні екрани, розташовані на поверхнях струмопровідної жили і основної електричної ізоляції струмопровідної жили, мідний електромагнітний екран і ізоляційну зовнішню оболонку. При цьому усі три кабелі розташовані усередині корпусу, який виконаний зі сталевих магнітних листів таким чином, що кожен з кабелів розташований усередині частини корпусу, кожна з яких має однакові розміри для кожного з трьох кабелів. При цьому корпус має на зовнішній оболонці у тангенційному напрямку у площині перпендикулярного перерізу корпусу і уздовж осі кабелю по усій довжині кабелю три немагнітні проміжки, які мають однакові розміри і однакову відстань один від одного. У конструкції КЛ, яка представлена в |1), наявність корпуса КЛ, який виконаний зі сталевих магнітних листів, суттєво екранує зовнішній магнітний потік від поруч розташованих кабелів КЛ. При цьому зменшуються "подовжні" струми в електромагнітних екранах кабелів і як наслідок в цілому зменшуються сумарні теплові витрати у КЛ. Таким чином, у трифазній силовій кабельній лінії, конструкція якої представлена в (1), збільшується пропускна спроможність по струму, що є позитивним ефектом.From the current-conducting core, two semi-conductive shields are located on the surfaces of the current-conducting core and the main electrical insulation of the current-conducting core, a copper electromagnetic screen and an insulating outer shell. At the same time, all three cables are located inside the housing, which is made of steel magnetic sheets in such a way that each of the cables is located inside a part of the housing, each of which has the same dimensions for each of the three cables. At the same time, the housing has three non-magnetic gaps on the outer shell in the tangential direction in the plane of the perpendicular section of the housing and along the axis of the cable along the entire length of the cable, which have the same dimensions and the same distance from each other. In the KL design, which is presented in |1), the presence of the KL case, which is made of steel magnetic sheets, significantly shields the external magnetic flux from the adjacent KL cables. At the same time, the "longitudinal" currents in the electromagnetic shields of the cables are reduced and, as a result, the total heat losses in the KL are generally reduced. Thus, in the three-phase power cable line, the design of which is presented in (1), the current carrying capacity increases, which is a positive effect.

Конструкція і принцип дії трифазної силової КЛ, які представлені в (1), є найбільш близькими технічними рішеннями при будівництві трифазної силової КЛ з підвищеною пропускною спроможністю по струму.The design and principle of action of the three-phase power CR, which are presented in (1), are the closest technical solutions for the construction of a three-phase power CR with increased current carrying capacity.

Конструкція трифазної силової кабельної лінії яка представлена в (1), прийнята за найближчий аналог при розробці трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, яка пропонується.The design of the three-phase power cable line presented in (1) is taken as the closest analogue in the development of the proposed three-phase power cable line with external forced cooling.

Недоліком найближчого аналога є наступне.The disadvantage of the closest analogue is the following.

Струмопровідні жили найближчого аналога КЛ нагріваються за рахунок робочого струму в цих жилах, а мідні електромагнітні екрани кожного кабелю КЛ можуть нагріватися або під дією "подовжніх" струмів в мідно-дротових електромагнітних екранах при їх двосторонньому заземленні або за рахунок вихрових струмів в щільних електромагнітних екранах при будь- якому засобі їх з'єднання та заземлення. Трифазна силова кабельна лінія, конструкція якої представлена в (1), охолоджується природним засобом. Тепловий потік, який обумовлений нагрівом струмопровідних жил і екранів КЛ, йде, долаючи теплові опори основної електричної ізоляції кабелів КЛ, їх зовнішніх оболонок та тепловий опір оточуючого грунту до тієї точки, температура в якій прийнята як розрахункова температура оточуючого середовища. Сумарний тепловий опір електричної ізоляції і оточуючого грунту для потужних КЛ високої і надвисокої бо напруги має досить суттєву величину. Внаслідок цього, для усіх КЛ, які розташовані у грунті і охолоджуються природним способом пропускна спроможність по струму має досить невелику величину. Навіть для мідних струмопровідних жил КЛ високої напруги запропонована заводами виробниками щільність струму не перевищує 1 А/мм". Це є принциповим недоліком таких КЛ і потребує збільшення допустимої щільності струму у струмопровідних жилах.The current-carrying cores of the nearest CL analogue are heated due to the operating current in these cores, and the copper electromagnetic screens of each CL cable can be heated either by the action of "longitudinal" currents in the copper-wire electromagnetic screens when they are grounded on both sides, or due to eddy currents in dense electromagnetic screens when any means of their connection and grounding. The three-phase power cable line, the design of which is presented in (1), is cooled by a natural means. The heat flow, which is due to the heating of the current-conducting conductors and screens of the KL, goes, overcoming the thermal resistance of the main electrical insulation of the KL cables, their outer sheaths and the thermal resistance of the surrounding soil to the point where the temperature is taken as the calculated temperature of the surrounding environment. The total thermal resistance of the electrical insulation and the surrounding soil for high- and ultra-high-voltage power cables has a fairly significant value. As a result, for all CLs that are located in the ground and are cooled naturally, the current carrying capacity is quite small. Even for copper current-carrying cores of high-voltage CRs, the current density offered by manufacturers does not exceed 1 A/mm". This is a fundamental drawback of such CRs and requires an increase in the permissible current density in current-carrying cores.

Поставлена задача вирішується тим, що трифазна силова кабельна лінія з зовнішнім примусовим охолодженням, що містить три однакові одножильні кабелі, осі яких знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника, у площині перпендикулярного перерізу кабельної лінії, кожен з яких має, як мінімум, мідну або алюмінієву струмопровідну жилу, основну електричну ізоляцію струмопровідної жили, два напівпровідні екрани, розташовані на поверхнях струмопровідної жили і основної електричної ізоляції, мідний електромагнітний екран, ізоляційну зовнішню оболонку і розташований у одній, з трьох однакових за розмірами, частині корпусу кабельної лінії. У кожній частині корпусу, окрім одножильного кабелю, розташовані по дві пластмасові охолоджуючі труби однакового фасонного перерізу, в яких у протилежних напрямах протікає охолоджуюча вода. Корпус кабельної лінії містить три радіально розташовані сталеві магнітні листи і зовнішню оболонку, яка фіксує усі шість пластмасових охолоджуючих труб у положенні найкращого поверхневого контакту із ізоляційною зовнішньою оболонкою кабелю та стальними магнітними листами корпусу кабельної лінії і виконана із будь-якого немагнітного вологостійкого стрічкового матеріалу. При цьому кабельна лінія має дві труби, які розташовані поряд з корпусом кабельної лінії і з'єднані за допомогою патрубків на кінцях будівельної ділянки кабельної лінії з пластмасовими охолоджуючими трубами фасонного перерізу.The problem is solved by the fact that a three-phase power cable line with external forced cooling, containing three identical single-core cables, the axes of which are located at the vertices of an equilateral triangle, in the plane of the perpendicular section of the cable line, each of which has, at least, a copper or aluminum conductive core , the main electrical insulation of the current-conducting core, two semi-conductive shields located on the surfaces of the current-conducting core and the main electrical insulation, a copper electromagnetic shield, an insulating outer shell and located in one of three parts of the cable line body of the same size. In each part of the case, in addition to the single-core cable, there are two plastic cooling pipes of the same cross-section, in which cooling water flows in opposite directions. The cable line housing contains three radially arranged steel magnetic sheets and an outer sheath that fixes all six plastic cooling tubes in the position of best surface contact with the insulating outer cable sheath and the steel magnetic sheets of the cable line housing and is made of any non-magnetic moisture-resistant tape material. At the same time, the cable line has two pipes, which are located next to the body of the cable line and are connected by means of nozzles at the ends of the construction section of the cable line with plastic cooling pipes of a shaped section.

Суть корисної моделі пояснюється наступними кресленнями: - на фіг. 1 показана конструкція частини трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, яка знаходиться в корпусі кабельної лінії; - на фіг. 2 показана повна конструкція трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням.The essence of the useful model is explained by the following drawings: - in fig. 1 shows the design of a part of a three-phase power cable line with external forced cooling, which is located in the cable line housing; - in fig. 2 shows the complete construction of a three-phase power cable line with external forced cooling.

На фіг. 1 представлена частина конструкції трифазної силової КЛ з зовнішнім примусовим охолодженням. Така частина КЛ містить три однакові одножильні кабелі, кожен з яких має, як мінімум, мідну або алюмінієву струмопровідну жилу 1, основну електричну ізоляцію 2 струмопровідної жили, два напівпровідні екрани З і 4, які розташовані відповідно на поверхні струмопровідної жили 1 і на зовнішній поверхні основної електричної ізоляції 2, мідний електромагнітний екран 5 і ізоляційну зовнішню оболонку 6. Усі три кабелі цієї частини КЛ розташовані усередині корпусу КЛ таким чином, що осі одножильних кабелів знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника, у площині перпендикулярного перерізу КЛ. При цьому у кожній частині корпусу КЛ, окрім одножильного кабелю, розташовані по дві пластмасові охолоджуючі труби 8 однакового фасонного перерізу, в яких у протилежних напрямах протікає охолоджуюча вода 9, а корпус кабельної лінії містить три радіально розташовані сталеві магнітні листи 7 і зовнішню оболонку 10, яка фіксує усі шість пластмасових охолоджуючих труб 8 у притиснутому стані у положенні найкращого поверхневого контакту з зовнішньою оболонкою 6 кабелю КЛ і сталевими магнітними листами 7. Окрім цього, корпус кабельної лінії містить зовнішню оболонку 10, яка виконана із будь-якого немагнітного вологостійкого стрічкового матеріалу.In fig. 1 shows part of the design of a three-phase power KL with external forced cooling. This part of the CL contains three identical single-core cables, each of which has, at least, a copper or aluminum conductive core 1, the main electrical insulation 2 of the conductive core, two semiconducting screens C and 4, which are located, respectively, on the surface of the conductive core 1 and on the outer surface main electrical insulation 2, copper electromagnetic shield 5 and insulating outer shell 6. All three cables of this part of the KL are located inside the KL body in such a way that the axes of the single-core cables are at the vertices of an equilateral triangle, in the plane of the perpendicular section of the KL. At the same time, in each part of the CL housing, in addition to the single-core cable, there are two plastic cooling pipes 8 of the same cross-section, in which cooling water 9 flows in opposite directions, and the housing of the cable line contains three radially located steel magnetic sheets 7 and an outer shell 10. which fixes all six plastic cooling pipes 8 in a pressed state in the position of the best surface contact with the outer sheath 6 of the CL cable and the steel magnetic sheets 7. In addition, the cable line housing contains the outer sheath 10, which is made of any non-magnetic moisture-resistant tape material.

На фіг. 2 представлена повна конструкція трифазної силової КЛ з зовнішнім примусовим охолодженням. Така повна конструкція містить частину трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, яка представлена на фіг. 1 і, окрім цього, містить напірну водопровідну трубу 11 та безнапірну водопровідну трубу 14, які розташовані поряд з корпусомIn fig. 2 presents the complete design of a three-phase power KL with external forced cooling. Such a complete structure includes a part of a three-phase power cable line with external forced cooling, which is shown in fig. 1 and, in addition, contains a pressure water pipe 11 and a non-pressure water pipe 14, which are located next to the housing

КЛ ї з'єднані з пластмасовими охолоджуючими трубами 8 за допомогою патрубків 12 і 15 з одного кінця і за допомогою патрубків 13 і 16 з другого кінця будівельної ділянки КЛ.CL and connected to plastic cooling pipes 8 with the help of nozzles 12 and 15 from one end and with the help of nozzles 13 and 16 from the other end of the construction site CL.

Трифазна силова кабельна лінія з зовнішнім примусовим охолодженням працює наступним чином.A three-phase power cable line with external forced cooling works as follows.

При протіканні робочого струму по струмопровідній жилі 1 у відповідності до закону Джоуля-When the operating current flows along the current-conducting wire 1 in accordance with Joule's law-

Ленца ця жила нагрівається. В кабелях високої і надвисокої напруги за рахунок струму наскрізної провідності і поляризації матеріалу нагрівається основна електрична ізоляція 2. При двосторонньому заземленні в КЛ електромагнітних екранів 5 мідно-дротової конструкції вони нагріваються так званими "подовжніми" струмами, які протікають в екранах 5. Якщо електромагнітні екрани 5 мають щільну конструкцію, то за рахунок вихрових струмів такі екрани також нагріваються, незалежно від засобу їх з'єднання та заземлення в КЛ. Нагрів напівпровідних екранів З і 4 дуже малий і в теплових розрахунках КЛ ним завжди нехтують.Lenza this vein heats up. In high and ultra-high voltage cables, the main electrical insulation 2 is heated due to the through-conduction current and polarization of the material. When the electromagnetic shields 5 of copper-wire construction are grounded on both sides in the CL, they are heated by the so-called "longitudinal" currents that flow in the shields 5. If the electromagnetic shields 5 have a dense structure, such screens are also heated due to eddy currents, regardless of the means of their connection and grounding in the KL. The heating of semiconductor screens C and 4 is very small and is always neglected in the thermal calculations of CL.

В кабельній лінії природного охолодження, яка прийнята за найближчий аналог, сумарний бо тепловий потік від нагрітих струмопровідних жил 1, основної електричної ізоляції 2 і електромагнітних екранів 5 долаючи теплові опори основної електричної ізоляції 2, зовнішніх захисних оболонок 6 кабелів КЛ і оточуючого КЛ грунту переходить в навколишнє середовище, тобто переходить в ізотермічне середовище, температура якого в теплових розрахунках КЛ прийнята незмінною й носить назву температури оточуючого середовища. Це є теоретичною основою розрахунку КЛ, які прокладені у грунті, працюють у сталому режимі навантаження і охолоджуються природним засобом.In the cable line of natural cooling, which is taken as the closest analogue, the total heat flow from the heated current-conducting cores 1, the main electrical insulation 2, and the electromagnetic shields 5, overcoming the thermal resistance of the main electrical insulation 2, the outer protective sheaths 6 of the KL cables and the surrounding KL soil, passes into the environment, i.e. it passes into an isothermal environment, the temperature of which is taken as constant in thermal calculations of CL and is called the temperature of the surrounding environment. This is the theoretical basis for the calculation of KL, which are laid in the ground, work in a constant load mode and are cooled by a natural means.

В конструкції трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, що пропонується, вода з напірної труби 11 через патрубок 12 за допомогою водорозподільного колектора (на кресленні не показаний) підводиться в три через одну розташовані охолоджуючі пластмасові труби 8 фасонного перерізу з одного кінця будівельної ділянки КЛ. Через патрубок 13 вода з напірної труби 11 за допомогою водорозподільного колектора підводиться до трьох інших охолоджуючих труб 8 на протилежному кінці будівельної ділянки КЛ. При цьому вода у двох охолоджуючих трубах 8, прилеглих до поверхні зовнішньої захисної оболонки б одного кабелю КЛ, протікає у протилежних напрямах. Вода в охолоджуючих трубах 8 при протіканні уздовж кабелю КЛ нагрівається за рахунок передачі їй тепла від нагрітої поверхні кабелю. При протіканні води у протилежних напрямках температура нагріву поверхні кабелю буде однаковою будь-де уздовж будівельної ділянки КЛ. Пройшовши через охолоджуючі труби 8 нагріта вода зливається в безнапірну трубу 14 через патрубки 15 і 16 відповідно на початку і в кінці будівельної ділянки КЛ. Фасонний переріз охолоджуючих труб 8 вибирається за умови забезпечення максимальної площі теплового контакту із зовнішньою поверхнею кабелю і сталевого магнітного листа 7 корпусу кабельної лінії. Зовнішня оболонка 10 притискає поверхні охолоджуючих труб 8 до зовнішньої поверхні кабелю і до поверхонь сталевих магнітних листів 7, забезпечуючи тим самим мінімально можливу величину теплового опору для теплового потоку, що відводиться в охолоджуючу воду 9. До зовнішньої оболонки 10 є тільки одна обов'язкова умова - вона повинна бути немагнітною і неструмопровідною. Може бути запропонована технологія накладення стрічок тканинної структури, які мають здатність до утяжки з подальшим просоченням, що робить зовнішню оболонку 10 водостійкою і водночас водозахисною. Така технологія, окрім притиснення охолоджуючих труб 8 до поверхні кабелю, додатково забезпечує захист сталевих листів 7 від вологи у грунті. Сталевий корпус КЛ являєIn the design of the proposed three-phase power cable line with external forced cooling, water from the pressure pipe 11 through the nozzle 12 with the help of a water distribution collector (not shown in the drawing) is fed into three cooling plastic pipes 8 of a shaped cross-section located one through the other from one end of the construction site KL . Through the nozzle 13, water from the pressure pipe 11 is supplied to the other three cooling pipes 8 at the opposite end of the construction site CL by means of a water distribution manifold. At the same time, water flows in opposite directions in two cooling pipes 8 adjacent to the surface of the outer protective shell of one KL cable. Water in the cooling pipes 8 when flowing along the KL cable is heated due to heat transfer to it from the heated surface of the cable. When water flows in opposite directions, the heating temperature of the cable surface will be the same anywhere along the construction site of the KL. After passing through the cooling pipes 8, the heated water flows into the non-pressure pipe 14 through the nozzles 15 and 16, respectively, at the beginning and at the end of the construction site KL. The shaped cross-section of the cooling pipes 8 is selected under the condition of ensuring the maximum area of thermal contact with the outer surface of the cable and the steel magnetic sheet 7 of the cable line body. The outer shell 10 presses the surfaces of the cooling pipes 8 to the outer surface of the cable and to the surfaces of the steel magnetic sheets 7, thus providing the minimum possible value of thermal resistance for the heat flow that is diverted to the cooling water 9. There is only one mandatory condition for the outer shell 10 - it must be non-magnetic and non-conductive. The technology of applying fabric structure tapes, which have the ability to tighten with subsequent impregnation, can be proposed, which makes the outer shell 10 waterproof and at the same time waterproof. This technology, in addition to pressing the cooling pipes 8 to the surface of the cable, additionally provides protection of the steel sheets 7 from moisture in the soil. The steel body of the KL represents

Зо собою три сталеві магнітні листи 7, які попередньо зварені в конструкцію під кутом 120" в радіальному напрямку, і довжиною, яка технологічно є зручною під час монтажу КЛ. Під час попереднього виготовлення корпусу КЛ може бути передбачена конструкція, коли сталеві магнітні листи 7 зварені зі сталевою трубою невеликого діаметра для додаткового прокладання в КЛ оптоволоконного кабелю (дивись фіг. 1). Установка одножильних кабелів і охолоджуючих труб 8 в корпус КЛ, а також накладання зовнішньої оболонки 10 відбувається безпосередньо на місці будівництва кабельної лінії.There are three steel magnetic sheets 7 with it, which are pre-welded into the structure at an angle of 120" in the radial direction, and of a length that is technologically convenient during the installation of the KL. During the preliminary manufacture of the KL body, a design can be provided when the steel magnetic sheets 7 are welded with a small-diameter steel pipe for additional laying of fiber optic cable in the KL (see Fig. 1). Installation of single-core cables and cooling pipes 8 in the KL body, as well as the application of the outer shell 10 takes place directly at the construction site of the cable line.

Таким чином, фізичний ефект зменшення сумарного теплового опору для трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням і тим самим збільшення пропускної спроможності по струму цієї кабельної лінії полягає у наступному.Thus, the physical effect of reducing the total thermal resistance for a three-phase power cable line with external forced cooling and thereby increasing the current carrying capacity of this cable line is as follows.

З сумарного теплового опору кабельної лінії виключається тепловий опір грунту, який є найвагомішим. Проте, не зважаючи на те, що з'являється додатковий тепловий опір стінки пластмасової охолоджуючої труби 8 і температура оточуючого середовища підвищується внаслідок нагріву води У в охолоджуючих трубах 8, сумарний тепловий опір для конструкції кабельної лінії, що пропонується, суттєво зменшується, у порівнянні з найближчим аналогом кабельної лінії.The thermal resistance of the soil, which is the heaviest, is excluded from the total thermal resistance of the cable line. However, despite the fact that the additional thermal resistance of the wall of the plastic cooling pipe 8 appears and the temperature of the surrounding environment increases due to the heating of the water U in the cooling pipes 8, the total thermal resistance for the proposed cable line design is significantly reduced, compared to the closest analog of a cable line.

Проілюструємо цей висновок прикладом порівняльного спрощеного розрахунку максимально допустимої величини фазного робочого струму для найближчого аналога трифазної силової кабельної лінії і для конструкції трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, що пропонується. Обидві КЛ виконані з однакових одножильних кабелів марки АПвП2гж 1 х 630/120-64/110, мають будівельну довжину 600 м і прокладені у грунті з питомим тепловим опором с -12 К-м/Вт на глибіні п-1,2 мWe will illustrate this conclusion with an example of a comparative simplified calculation of the maximum allowable value of the phase operating current for the closest analogue of a three-phase power cable line and for the design of a three-phase power cable line with external forced cooling, which is proposed. Both KL are made of the same single-core cables of the APvP2gzh 1 x 630/120-64/110 brand, have a construction length of 600 m and are laid in the ground with a specific thermal resistance of -12 K-m/W at a depth of n-1.2 m

Для найближчого аналога трифазної силової КЛ, яка прокладена у грунті, сумарний тепловий опір УАт, розраховується як |ЗFor the closest analogue of a three-phase power line laid in the ground, the total thermal resistance UAt is calculated as |З

ХК - Кт Ко Кк, (1) де: Ко і Ко» - відповідно теплові опори основної електричної ізоляції і зовнішньої оболонки одножильного кабелю.ХК - Кт Ко Кк, (1) where: Ко and Ко" are, respectively, thermal resistances of the main electrical insulation and the outer sheath of the single-core cable.

Ці теплові опори однакові для двох конструкцій КЛ, що розглядаються, і після розрахунків дорівнюють |ЗThese thermal resistances are the same for the two CL designs under consideration, and after calculations are equal to |З

Ки - 027 Кк м/ВтKy - 027 Kk m/W

Ку; - 0033 км/ВтKu; - 0033 km/W

Кк . . . . 753 - ефективний тепловий опір грунту для найближчого аналога трифазної силової КЛ з урахуванням взає ного Ї гріву русідніми, к вілями КЛ. Цей тепловий опір розраховується як гі бо. й ! 58 і 57Kk . . . 753 is the effective thermal resistance of the soil for the closest analogue of a three-phase power KL, taking into account the mutual heating of the rusidian, KL coils. This thermal resistance is calculated as gi bo. and ! 58 and 57

Кгта - Зп - 3.1 й - : 4 ((б.----- 2 3-8 5---Kgta - Zp - 3.1 and - : 4 ((b.----- 2 3-8 5---

Зл. Кк ів ів 5 Кк 5 КкEvil Kk iv iv 5 Kk 5 Kk

К-м/Вт, (2) де: п. глибина від поверхні грунту до осі нижнього кабелю, м; т - міжосьова відстань між кабелями по вертикальній осі, м; 5. міжосьова відстань між кабелями в КЛ, м;K-m/W, (2) where: p. depth from the soil surface to the axis of the lower cable, m; t - interaxial distance between cables along the vertical axis, m; 5. interaxial distance between cables in KL, m;

К - зовнішній радіус одножильного кабелю в КЛ, м.K - the outer radius of the single-core cable in KL, m.

Кі» -125Ki" -125

К-м/ВтK-m/W

Сумарний тепловий опір найближчого аналога конструкції трифазної силової КЛ.The total thermal resistance of the closest analogue of the design of the three-phase power KL.

МК 155 км/ВтMK 155 km/W

Максимально допустима величина фазного робочого струму І для найближчого аналога конструкції трифазної силової КЛ, яка працює в стаціонарному режимі визначається на основі теплового акону Ома |ЗІ. "СУК, УК е т ; (3) де: я. максимально допустима температура основної електричної ізоляції із зшитого поліетилену (м -90 275);The maximum allowable value of the phase operating current I for the closest analogue of the design of a three-phase power KL, which operates in the stationary mode, is determined on the basis of the thermal akon Ohm |ZI. "SUK, UK et t; (3) where: i. the maximum permissible temperature of the main electrical insulation made of cross-linked polyethylene (m -90 275);

Іс - температура оточуючого середовища (приймаємо Ї ре -20275);Is - the temperature of the surrounding environment (we take Yi re -20275);

К, - електричний опір алюмінієвої струмопровідної жили при температурі жили І -90750 3 урахуванням ефекту вихрових струмів і ефекту близькості кабелів в КЛ на 1 м довжини кабелю.K, - the electrical resistance of an aluminum conductive core at the temperature of the core I -90750 3, taking into account the effect of eddy currents and the effect of the proximity of cables in KL per 1 m of cable length.

Таким чином, для найближчого аналога конструкції трифазної силової кабельної лінії ми маємо максимально допустиму величину фазного робочого струму що -867 АThus, for the closest analogue of the construction of a three-phase power cable line, we have the maximum permissible value of the phase operating current, which is -867 A

Для конструкції трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, що пропонується, сумарний тепловий опір буде:For the design of the proposed three-phase power cable line with external forced cooling, the total thermal resistance will be:

ХК - Ки Ко Кз (4)HC - Ky Ko Kz (4)

Кз 0077 Кк муВт,Kz 0077 Kk muW,

Кт о. . . . .Kt o. . . . .

Зо де: - тепловий опір стінки пластмасової охолоджуючої труби 8 фасонного перерізу.From where: - the thermal resistance of the wall of the plastic cooling pipe of the 8-shaped section.

Для цієї конструкції кабельної лінії можна приблизно урахувати, що температура оточуючого середовища - це середня температура води 9 на вході і на виході в охолоджуючих трубах 8. Ця температура залежить від витрати води через прохідний переріз охолоджуючих труб 8 в залежності від напору в напірній трубі 11 і довжини будівельної ділянки КЛ.For this construction of the cable line, it can be roughly considered that the temperature of the surrounding environment is the average temperature of water 9 at the inlet and outlet of the cooling pipes 8. This temperature depends on the flow of water through the passage section of the cooling pipes 8 depending on the pressure in the pressure pipe 11 and length of construction site KL.

Наближений розрахунок |4| показав, що при температурі струмопровідної жили 1, яка дорівнює їв -90 2С, витраті води 20 літрів за хвилину скрізь одну охолоджуючу трубу 8 та довжини будівельної ділянки кабельної лінії 600 м середня температура води 9 в охолоджуючій трубі буде дорівнювати Ї є -47-50 76.Approximate calculation |4| showed that at the temperature of the conductive core 1, which is equal to -90 2C, the flow rate of water is 20 liters per minute throughout one cooling pipe 8 and the length of the construction section of the cable line is 600 m, the average temperature of water 9 in the cooling pipe will be -47-50 76.

Таким чином, максимально допустима величина фазного робочого струму в струмопровідній жилі 1 трифазної силової КЛ кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, яка пропонується, буде дорівнювати при використанні (3)Thus, the maximum permissible value of the phase operating current in the current-conducting core 1 of the three-phase power CL cable line with external forced cooling, which is proposed, will be equal to when using (3)

І т -1373-1324 А, що на 58-53 95 більше, ніж в конструкції найближчого аналога трифазної силової кабельної лінії.And t -1373-1324 A, which is 58-53 95 more than in the design of the closest analogue of a three-phase power cable line.

Представлені переваги дозволяють у цілому зробити висновок про позитивний ефект конструкції та принципу дії трифазної силової кабельної лінії з зовнішнім примусовим охолодженням, що пропонується.The presented advantages allow us to draw a general conclusion about the positive effect of the design and principle of operation of the proposed three-phase power cable line with external forced cooling.

Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель Мо 99421 НО1 9/00, опубл. 10.06.2015, Бюл. Ме11. 2. М.Н. Бронгулеева, С.С. Городецкий. Кабельньюе линии вьісокого напряжения.-М.: ГЗИ, 1963, 437 с. 3. Основьі кабельной техники. Под ред. В.А. Привезенцева. Изд. 2-е. -М: "Знергия", 1975, 4726. 4. Я. Туровский. Техническая злектродинамика. Пер. с польск. -М: "Знергия", 1974 ,4886б.Sources of information: 1. Patent of Ukraine for a utility model Mo 99421 НО1 9/00, publ. 10.06.2015, Bull. Me11. 2. M.N. Bronguleeva, S.S. Horodetskyi. Kabelnewe lines of high voltage.-M.: GZY, 1963, 437 p. 3. Fundamentals of cable technology. Ed. V.A. Privezentseva. Ed. 2nd - M: "Znergia", 1975, 4726. 4. Ya. Turovsky. Technical electrodynamics. Trans. from Polish - M: "Znergy", 1974, 4886b.

Claims (1)

15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Трифазна силова кабельна лінія з зовнішнім примусовим охолодженням, що містить три однакові одножильні кабелі, осі яких знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника, у площині перпендикулярного перерізу кабельної лінії, кожен з яких має, як мінімум, мідну або 20 алюмінієву струмопровідну жилу, основну електричну ізоляцію струмопровідної жили, два напівпровідні екрани, розташовані на поверхнях струмопровідної жили і основної електричної ізоляції струмопровідної жили, мідний електромагнітний екран, ізоляційну зовнішню оболонку і розташований у одній, з трьох однакових за розмірами, частині корпусу кабельної лінії, яка відрізняється тим, що у кожній частині корпусу кабельної лінії, окрім одножильного кабелю, 25 розташовані по дві пластмасові охолоджуючі труби однакового фасонного перерізу, в яких у протилежних напрямках протікає охолоджуюча вода, і при цьому кабельна лінія має дві труби, розташовані поруч з корпусом кабельної лінії, які з'єднані за допомогою патрубків на кінцях будівельної ділянки кабельної лінії з пластмасовими охолоджуючими трубами фасонного перерізу, а корпус кабельної лінії містить три радіально розташовані сталеві магнітні листи і Зо зовнішню оболонку, яка виконана із немагнітного непровідного вологостійкого стрічкового матеріалу. НП АК ьо деки ПИ я дет о нн й -15 USEFUL MODEL FORMULA A three-phase power cable line with external forced cooling, containing three identical single-core cables, the axes of which are located at the vertices of an equilateral triangle, in the plane of the perpendicular section of the cable line, each of which has at least a copper or 20 aluminum conductive core, the main electrical insulation of the current-conducting core, two semi-conductive shields located on the surfaces of the current-conducting core and the main electrical insulation of the current-conducting core, a copper electromagnetic shield, an insulating outer shell and located in one of the three equal-sized parts of the cable line body, which is distinguished by the fact that in each part of the body of the cable line, except for the single-core cable, there are two plastic cooling pipes of the same cross-section, in which cooling water flows in opposite directions, and at the same time, the cable line has two pipes located next to the body of the cable line, which united for help of the nozzles at the ends of the construction site of the cable line with plastic cooling pipes of a shaped cross-section, and the body of the cable line contains three radially located steel magnetic sheets and an outer shell made of non-magnetic, non-conductive, moisture-resistant tape material. NP AK o deki PI i det o nn y - ЯК. нон я ще М сн - и Ес п ; сш ша ше а Ше ші ші оо ТВ р я ЖК р оси и я Зоо оня п я МІДНИХ у жютиея, ТЕAS. non I still M sn - and Esp p; ssh sha she a She shi shi oo TV r ya ZHK r osi i ia Zoo onya p ia MEDNYKH u zhyutieya, TE Фіг. 1Fig. 1
UAU202006702U 2020-10-19 2020-10-19 THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING UA148322U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006702U UA148322U (en) 2020-10-19 2020-10-19 THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006702U UA148322U (en) 2020-10-19 2020-10-19 THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA148322U true UA148322U (en) 2021-07-28

Family

ID=77080058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU202006702U UA148322U (en) 2020-10-19 2020-10-19 THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA148322U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5674961B2 (en) High voltage electric cable
US3361870A (en) Electric power transmission system including three phase conductors each disposed ina separate return conductor
US4532375A (en) Heating device for utilizing the skin effect of alternating current
US8304650B2 (en) Arrangement for current limiting
US20040216915A1 (en) Dc superconducting cable
US4617449A (en) Heating device for utilizing the skin effect of alternating current
US20220275898A1 (en) Pipeline electric heating system
US10959295B2 (en) Shielded wire for high voltage skin effect trace heating
UA148322U (en) THREE-PHASE POWER CABLE LINE WITH EXTERNAL FORCED COOLING
JP2001509957A (en) Power transformer / inductor
US10535448B2 (en) Stainless steel screen and non-insulating jacket arrangement for power cables
EP0237441A2 (en) Coaxial fluid cooled high frequency high power cable
WO2022077567A1 (en) Cooling structure for energized conductor of three-phase coaxial superconducting cable, and energized conductor of superconducting cable
WO2024119667A1 (en) Photoelectric composite high-voltage cable optical fiber reinforced core equipotential processing device
CN217361218U (en) Insulated superconducting power cable
CN216212445U (en) Insulated high-voltage power cable
CN205985382U (en) Built -in ground structure that has land cable of armor temperature measurement optical cable
KR102621367B1 (en) Superconducting cable
JPH0669048A (en) Transformer connecting-lead-wire device
EP3115997B1 (en) Superconducting cable line
JP6200344B2 (en) Superconducting cable laying device
Mukoyama et al. Development of 275 kV 3 kA HTS power cable
US20180010723A1 (en) High Voltage Skin Effect Trace Heating Cable Isolating Radial Spacers
WO2000019457A1 (en) Three phase shell type toroidal high power static electromagnetic device
TW379341B (en) Electromagnetic device