Modern kábeles erőátviteli rendszerek

Biztosítja a megalkuvások megbízható áramellátását

A nagyobb városok árammal most jellemzi számos funkció: jelentősen nőtt az energiafelhasználás, valamint a szükséges nagyobb kapacitás az egyes távvezetékek, magas költségei a föld, és ennek következtében, hogy szükség van a kompakt elektromos vezetékek, fokozott követelményeket, hogy a megbízhatóság és kezelhetőség villamos hálózatok , valamint szigorúbb környezeti követelményeket. Mindezen problémák megoldhatók a leghatékonyabban, ha modern kábeles erőátviteli rendszereket használnak. Ugyanakkor az új technológiák és anyagok a kábel technológia jelentősen javítja a műszaki és gazdasági paramétereit kábel elektromos vezetékek és növeljék versenyképességüket képest légvezetékek (c gazdasági szempontból).

Kábelcsíkok XLPE szigeteléssel

A kábeles technológiák egyikében a progresszív irányok az XLPE szigetelésű (SPE-kábelek vagy XLPE-kábelek) gyártósorok előállításának technológiája. A korszerű, XLPE szigetelésű kábelek a tervezésük, gyártási technikájuk és az alkalmazott szigetelőanyagok miatt technikailag kifinomultabbak és gazdaságosabbak, mint az impregnált papírszigetelésű és olajjal töltött kábelek.

Az elmúlt években az új projektekben gyorsan felszívják a papíros szigetelésű kábeleket mind a forgalmazási, mind az ellátási hálózatokban.

Az SPE kábelek fő előnyei:
- nagyobb teljesítmény a megengedett magfűtési hőmérséklet növelése (90 ° C-ig);
- alacsony tömeg, kisebb átmérő és hajlítási sugár;
- nagyobb megbízhatóság, amely mind a jobb kábelminőséggel, mind a kábeldob felszerelésének technológiájával csatlakozik;
- kisebb dielektromos veszteségek a szigetelésben;
- magas termikus stabilitás áram rövidzárlat esetén;
- a bonyolult útvonalakon való navigálás képességét az útvonalon a magasságkülönbség korlátozása nélkül;
- alacsonyabb értékesítési költségek;
- Alacsony üzemeltetési költségek a nyomás alatti olaj és a drága adagoló berendezések miatt;
- kevesebb a javítási munka ideje és költsége bontás esetén;
- kevesebb a környezetre gyakorolt ​​hatás stb.

Meg kell jegyezni, hogy a térhálósított polietilén ideális nagyfeszültségű kábelek szigetelésére. A kábelgyártás modern technikájával a polietilén változások molekuláris szerkezete és új intermolekuláris kötések alakulnak ki a polietilén szigetelés vulkanizálása során (térhálósodás), ami a szigetelés elektromos és mechanikai tulajdonságainak javulásához vezet. A hagyományos módszer szerint a nagy tisztaságú polietilén térhálósítási eljárását kémiailag "vulkanizálási csőben" állítják elő nagynyomású gőz vagy nitrogén (8-9 atmoszféra) és magas hőmérséklet (285-400 0 °) hatására. Ez az elv alkalmazható függőleges extrudálási vonalakban.

Az elektromos szigetelési tulajdonságok javítása és a szigetelés hiányosságainak kiküszöbölése érdekében a "száraz" keresztkötés vagy vulkanizálás tökéletesebb folyamatát is alkalmazzák. Ha ezt a módszert alkalmazzuk, egy olyan szigetelő vegyületet, amely nem tartalmaz nedvességet és idegen zárványokat, közvetlenül a dobra táplált magra alkalmazzuk. Ezenkívül a vénát azonnal belép a "vulkanizációs csőbe", ahol a szigetelést a "vulkanizációs cső" egyenárammal történő melegítésével térhálósítjuk, vagyis az elkülönített magot nem szabad gőz vagy nitrogén hatásának kitenni. Meg kell jegyezni, hogy az elektromosan vezető szitán a magon, a szigetelőrétegen és az elektromosan vezető pajzs mentén történő extrudálása egyidejűleg történik, azaz háromrétegű extrudálás történik. Ez a technológia jó tapadást biztosít a pajzsok és a szigetelés között, valamint a szigetelésben és a pajzsokkal szembeni védőburkolatok hiánya [1].

Az áramvezető réz vagy alumínium vezetékek kábeleket lezárták és lezárták, és több mint 1000-1.200 négyzetméter keresztmetszetűek. mm - szegmentált (a felülethatás csökkentése érdekében). A kábel fémvázát rézhuzalokból és spirálisan egymásra helyezett rézszalagból állítjuk. A képernyő keresztmetszetét a rövidzárlati áramok szivárgásának állapota választja ki. A hosszanti tömítés biztosítása érdekében vízzel duzzadó anyagréteget használnak. A nedvesség elleni hatékony védelem érdekében polietilénnel vagy poli (vinil-klorid) burkolattal hegesztett alumínium-polimer szalagot használnak radiális tömítéshez.

Amellett, hogy a héj a polietilén vagy polivinilklorid (szabvány kábelek földbe fektetett) alkalmazható polietilén hüvellyel erősített hosszanti bordákkal (komplex nyomokban), vagy ólom hüvely hullámosított alumínium köpeny. A külső héj fölött egy réteg alkalmazható a kábel tűz elleni védelmére. A kábel fűtési hőmérséklet mérés egész pályán, vagy az adatátvitelhez egy optikai kábel szálak lehet integrálni (közötti képernyő huzalok vagy ólomköpennyel). Minden kábel megfelelő kábelszerelvényekkel van ellátva, amelyek gyárilag összeszerelt alkatrészekből állnak, beleértve a csatlakozókat, a kültéri felszerelés végcsatlakozóit és a gázszigetelt bemeneteket.

Napjainkig számos vezető külföldi cég kifejlesztette és gyártott XLPE szigetelésű kábeleket 420-550 kV-ig terjedő névleges feszültségű vezetékek keresztmetszetéhez, akár 2500-3000 négyzetméterig. mm és legfeljebb 1000 MVA vagy annál nagyobb átbocsátással. Az SPE kábelek vezető gyártói az ABB, a NEXANS, a Pirelli, az NKT Cable, a Sumitomo Electric Corporation.

Oroszországban az SPE kábelek gyártását is elsajátították. Ez a 110 kV-os gyártást az ABB Moskabel gyártja. A "Sevkabel" (Szentpétervár) 220 kV-os XLPE szigetelésű kábelek előállítására szolgáló vezetékeket vezették be.

A Kharkov-i gyárban a "Yuzhkabel" beruházási projektet hajtanak végre a 10 és 330 kV közötti feszültségű, áramköri kábelek gyártására és a keresztkötéses polietilén szigetelésére szolgáló technológiák kifejlesztésére. Ez az első a FÁK országaiban jelenleg folyó projektek között, amelyek e feszültségosztály kábeleit állítják elő.

Az XLPE szigetelésű magas és extra nagyfeszültségű kábelvezetékek (CL) nemcsak jelentős technikai előnyökkel rendelkeznek. Ezek is olcsóbbak, mint az olajjal töltött, papír-olaj szigetelésű kábellel. Az elmúlt években a CL magas és extra-nagyfeszültségű XLPE szigetelés egyre gyakrabban használják a szervezet mély öblök a központi területeken a legnagyobb város a világon, hiszen amellett, hogy egy megbízható tápegység biztosítja a minimális földvásárlás és a legnagyobb a környezet megóvása.

A megvalósított az elmúlt években, nagyszabású projektek a CR XLPE szigetelés nagy erőátvitel a sűrűn lakott városi területeken lehet azonosítani, például kétkörös földalatti kábel vonal 400 kV-os „Kelet-Nyugat” Berlinben, amelynek leadott teljesítménye meghaladja a 1 600 MVA. A legerősebb a 400 kV-os földalatti vezetékes vonal, amely az új londoni energetikai infrastrukturális projekt része (a kábel keresztmetszete 2500 négyzetméter, a tervezési áram 3700 A). A hosszú hosszúságú KL 500 kV feszültségű XLPE szigeteléssel (Shin Keiyo-Toyosu Line) Tokióban van elhelyezve. A vonal hossza 40 km, az átvitt teljesítmény 900 MW (a jövőben - 1200 MW).

Oroszországban az XLPE szigetelésű nagyfeszültségű kábeleket egyre inkább a nagyvárosok és nagyvárosok táplálására használják. Például SPE-kábeleket használtak Moszkvában a 110 és 220 kV-os hálózatok rekonstrukciójára és építésére a hatalomgyűrű kialakítása érdekében. St. Petersburgban az SPE kábeleket 110 és 330 kV névleges feszültségre helyezzük.

A tápkábeleket közvetlenül az árokba vagy egy speciális alagútba vagy egy gyűjtőbe helyezzük, ahol más létfontosságú városi kommunikáció is található. A kábelvezetés útján föld alatti mélyedéseket biztosítanak a tengelykapcsolók beszereléséhez. Az árokásó gépek és a lerakó kábelek gépesítésére speciális gépeket használnak. Minden egyes projektnél figyelembe veszik a kábelvezetés sajátosságát, és ennek megfelelően korrigálják az áramerősség korlátozó képességét.

A kábelek gyártásához, azok lefektetéséhez és telepítéséhez szükséges technológiák fejlesztése a kábelvezetékek építéséhez szükséges tőkebefektetések csökkenését eredményezi. Napjainkig a modern földalatti kábelvezetékekbe történő beruházások 1,5-3-szorosabbak lehetnek a felsővezetékek (felsővezetékek) felépítésének költségeinél. Ugyanakkor a gazdasági és működési tényezők (minimális földterület-elosztás, magas megbízhatóság, alacsonyabb karbantartási költségek, kisebb veszteségek, magas rövidtávú túlterhelés elleni védelem stb.) Mérlegelése jelentősen csökkentheti ezt az arányt.

Ha a tápellátás elég nagy távolságra van, az AC AC nem tud versenyezni a DC egyenáramú CT-kkel. Ez ellensúlyozza az alábbi műszaki és gazdasági tényezők: szükség van a meddő teljesítmény kompenzáció hosszú CR AC kisebb áramsűrűség vezető jelenléte miatt további veszteségek a mag, a dielektromos képernyők és membránok váltakozó feszültség, annál nagyobb fajlagos költsége a tényleges kábelt, amikor az átadó stb. A kritikus hosszúság, amelyből a DC DC-k nyereségesebbé válnak, mint az AC AC, függ a konverter alállomások és az NII.

Az egyenáramú kábelek XLPE szigeteléssel történő felhasználása nagyon ígéretes hosszú kábelvezetékek építéséhez, különösen, ha az út mentén nagy a magasságkülönbség. Az egyenáramú egyenáramú DCPE-kábelek esetében azonban problémákat okoz a térfogati töltetek kialakulása önmagában. Az elmúlt években, a tanulmányok alapján a különböző szigetelési módosítások XLPE és a kiválasztott szigetelőanyag egy kis felhalmozódása tértöltések és a nagy ellenállású szigetelés külföldön szerkezet DC kábelek dolgoztak ki és kapcsolási hozzá a feszültség ± 500 kV, beleértve alatti tömítések.

Jelentős előrelépés az SPE kábelek és átalakítók fejlesztésében az általános dimenziók éles csökkenését és a PPT működési teljesítményének növekedését eredményezte. Az egyenáramú AC-hez képest az egyenáramú XL és XLPE szigetelés nyereségessé válik, már a CL 50-60 km hosszúságában kezdődik.

Egypólusú fény kábelek HVDC Light technológia egy viszonylag kis tömege egységnyi hosszúságú, ami nagyban megkönnyíti a lerakási egy árokban a földbe, és csökkenti a költségeit építése a földalatti kábel vonal. Továbbá, ezek sokkal kisebb külső átmérőjű (ennek megfelelően a kisebb megengedett hajlítási sugár), és ezért lehet határozni nagy építési hossz szolgáltatott tekercsekben szabvány, amely csökkenti a kapcsolatok számát és növeli a megbízhatóságot, a KL. A föld alatti bipoláris egyenáramú DC-k minimális földkiosztást igényelnek, nem okoznak elektromágneses interferenciát és nem befolyásolják a környezetet.

A kábel TPT konstrukció új technológiája, figyelembe véve az átvitel megbízhatóságát és stabilitását, a technikailag és gazdaságilag életképes földalatti KL projekteket teszi lehetővé. Figyelembe véve az összes tényezőt (technikai, gazdasági, ökológiai, működési), a HVDC Light földalatti DC-költsége hasonló lehet a hagyományos felsővezetékhez.

Szupravezető kábelvezetékek

A szupravezető kábeleket a 70-es és 80-as években fejlesztették ki. múlt század alapján az alacsony hőmérsékletű szupravezető technológiát (LTSC Technologies) alkalmazásával a folyékony hélium, mint egy hűtőközeg (a folyékony hélium forráspontja közötti hőmérsékleten - 4.2 K atmoszférikus nyomáson). Az alapot a fejlett szupravezető anyagok kereskedelmi forgalomban két anyag: ötvözet Nb-Ti (kritikus hőmérséklet - 9,6 K, a kritikus áramsűrűség - 3 × 109 A · m-2), és a fémközi vegyület Nb3Sn (kritikus hőmérséklet - 18,3 K kritikus sűrűség jelenlegi - több mint 109 A · м-2). A szupravezető vezetékek különböző anyagok összetett konstrukciói voltak, a szupravezető végtelen szálakkal. Gyártásuk technológiáját az USA-ban, a Szovjetunióban, Japánban, Németországban és Angliában elsajátították. A ENIN és VNIIKP jöttek létre merev és hajlékony vezetékek hálózati 3000 MVA. Az elért sikerek ellenére az NTSC kábelek használatát hátráltatta a nem megújuló és drága folyékony hélium hűtésére (5-10 $ / liter) [3].

Erős lendületet fejlesztésére irányuló szupravezető technológia felfedezése volt 1986 g. Magas hőmérsékletű szupravezetők (HTSC) a kritikus átmeneti hőmérséklet a szupravezető állapotban, meghaladja a hőmérséklete 77,3 K, azaz a forráspontja folyékony nitrogén normál nyomáson. Ennek megfelelően, a HTS technológia lehetővé vált, hogy használni, mint egy hűtőközeg helyett drága folyékony hélium lényegesen olcsóbb folyékony nitrogén (0,11-0,3 dollár per 1 liter) cryostatting a rendszer egyszerűsítése, valamint növeli a megbízhatóságot és csökkenti a működési költségeket.

kerámia szupravezető technológia még a színpadon a kialakulását és fejlődését. Azonban a 90-es évek közepére. XX században. Designs fejlesztettek 1. generációs HTS huzalok alapú Bi2Sr2Ca2Cu3Ox vegyületet (Bi-2223, a kritikus hőmérséklet - 104 K, a kritikus áramsűrűség - 108 A · m-2). Jelenleg az Egyesült Államokban, Japánban és az európai országok létrehozott egy kísérleti ipari termelés magas hőmérsékletű szupravezető huzalok 1. generációs alapuló bizmut, az úgynevezett technológiai „por a csőben”, ha a kiindulási vegyület por préseljük fémes ezüst cső, amely ismételten kipréselik és hőkezelt. Ez a technológia meglehetősen összetett és drága. Az ára magas hőmérsékletű szupravezető huzalok 1. generáció több mint $ 200 per 1 kA · m, ami több, mint egy nagyságrenddel nagyobb, mint a költsége rézhuzal (körülbelül $ 15 1 kA · m). Becslések szerint a gyártók, a fejlesztés a tömeges termelés magas hőmérsékletű szupravezető huzalok 1. generációs költsége csökkenthető, hogy $ 50 1 kA · m [4].

Nemrégiben számos vállalat a világ különböző országaiból intenzív fejlesztést folytat a szupravezető kábelek HTSC technológiákon alapuló használatával kapcsolatban.

Így a kísérleti termelés alatt álló szupravezető kábelek legfeljebb 500-600 m hosszúak, a következő néhány évben pedig 3 km-re növelhetők. És bár mostanra akár 500 MVA teljesítményt is képesek szállítani, a jövőben tényleg nagyon nagy erőátvitelt biztosítanak (akár 10 GVA-ig és még tovább).

Oroszországban a szupravezető kábeleken végzett munkát sokkal kisebb skálán végzik (VNIIKP, RSC "Kurchatov Institute", VNIINM, VEI).

Mielőtt hagyományosan használt kábelek HTS kábelek jelentős előnyei: nagyobb átmenő ha alacsonyabb minőségű névleges feszültség, kisebb veszteségek, a kisebb súly és kompakt, tűzvédelmi, környezet-, és mások végzik az összehasonlító műszaki és gazdasági számítások (RRC „Kurchatov Intézet”. , VNIIKP, VNIINM, VEI) kimutatták, hogy még a mai magas ára magas hőmérsékletű szupravezető anyagok, a teljes költség (beleértve a szóló és a működési költségek) hagyományos kábelek és HTS-KAB Lei közel azonos. Ha az elkövetkező években, a fejlesztők és a gyártók a szupravezető anyagok eléréséhez jelentős csökkenését a magas hőmérsékletű szupravezető anyag árak, amelyek 90% -át az érték a tényleges kábel, a használatából fakadó előnyöket HTS kábelek nyilvánvalóvá válnak. [6]

Nagy kilátások nyílnak meg a HTSC kábel egyenáramú vonala előtt, mivel lehetővé teszik a "nagyfeszültségű generátor - szupravezető DC egyenáram" rendszerek létrehozását, generátor feszültségen dolgozva.