SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

с центральным маслопроводящим каналом

Для преодоления жестких ограничений по токовой нагрузочной способности кабелей, проложенных в земле, может применяться ис-кусственное охлаждение кабелей. Возможны следующие варианты искусственного охлаждения:

внешнее охлаждение с помощью труб. При этом обеспечивается протекание воды по пластмассовым трубам, проложенным вблизи от кабеля (рис. 1.5). Общее термическое сопротивление кабеля в схеме замещения шунтируется термическим сопротивлением между кабе-лем и охлаждающей водой. Температура воды увеличивается при движении по трубам, и, таким образом, имеется ограничение по длине кабеля, который может быть охлажден таким способом. Эффективное термическое coпpотивление содержит составляющие: сопротив-ление грунта между кабелем и трубами, сопротивление стенки трубы, термическое сопротивление между кабелем и охлаждающей водой и термическое сопротивление самого кабеля. Такая система искусственного охлаждения относительно проста и имеет ряд преимуществ по механическим характеристикам для кабелей, проложенных непосредственно в земле. Охлаждение длинных КЛ производится путем применения труб охлаждения большого диаметра, например диаметром 150 мм. Такие трубы должны быть гибкими и должны иметь армированные стенки с тем, чтобы выдерживать давление почвы в том случае, когда они не заполнены водой под давлением;

поверхностное охлаждение. (Система более интенсивного водяного охлаждения, чем при использовании труб внешнего охлаждения, выполнена следующим образом. Кабель размещается в жесткой пластмассовой трубе диаметром около 250 мм, применяется принуди-тельная циркуляция воды через трубу. Такой способ искусственного охлаждения дороже, чем предыдущий, но при этом для кабеля с жилой 2000 мм2 можно достичь токовой нагрузки свыше 3200 А.

Способ поверхностного искусственного охлаждения (рис. 1.6) также известен как способ непосредственного охлаждения оболочки (в отличие от внешнего охлаждения с помощью труб). При непосредственном охлаждении кабелей возникают проблемы, связанные с воз-можным перемещением кабелей в трубопроводе из-за электромеханических усилий. Из-за значительной стоимости схем поверхностного охлаждения схема внешнего охлаждения является более предпочтительной, и установки поверхностного непосредственного охлаждения пpименяются лишь в тех случаях, когда требуемая нагрузочная способность кабелей не может быть достигнута другим способом. До-полнительные проблемы в схемах поверхностного искусственного охлаждения связаны с высокой температурой в среднем сечении со-единительных муфт, которые имеют повышенные термические сопротивления изоляции. Для схем естественного охлаждения кабелей обычно такой проблемы не возникает, так как имеется возможность увеличить расстояние между опорами муфт. При температуре жилы кабеля 85° С, несмотря на принятые меры, температура в соединительных муфтах может быть значительно выше;

внутреннее охлаждение. При этом циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается в каждой жиле кабеля. Охлаждающей жидко-стью может быть: изоляционное масло, которое является частью масла в бумажно-масляной изоляции кабеля, вода, которая имеет боль-шую способность поглощать теплоту, чем масло. Однако вода должна быть включена в водонепроницаемые трубки внутри канала в жи-ле кабеля, как показано на рис. 1.7.

Такую схему можно применить для кабелей со сплошной экструдированной изоляцией, которые применяются для соединения генера-торов при относительно низком напряжении. Напряжение на охлаждающей жидкости должно снижаться до потенциала земли прежде, чем она попадет в перекачивающий насос. В схемах с водяным охлаждением применяют специальные концевые устройства для кабелей, внутри которых охлаждающая жидкость протекает через спиральный канал, обеспечивающий необходимую электрическую изоляцию при рабочем напряжении КЛ. Электрическое сопротивление воды снижается в процессе эксплуатации; опыт показывает, что удельное электрическое сопротивление в = 200 кОм см является приемлемым. Поэтому для кабелей с внутренним искусственным охлаждением требуется применение регенерирующих установок, которые повышают в до 200 кОм см при уменьшении сопротивления до 20 кОм см. Высокое значение в является существенным для сохранения активных потерь в столбе воды на требуемом уровне. Основное пре-имущество системы внутреннего искусственного охлаждения заключается в том, что она позволяет удалять теплоту непосредственно от главного источника - жилы кабеля. С другой стороны, возможный объемный расход охлаждающей жидкости ограничивается размером канала в жиле кабеля, а повышение температуры жидкости на определенной длине кабеля будет значительным.

Можно использовать фторорганические жидкости для охлаждения по каналу жилы кабеля, например фреон - 12. Жидкий хлада-гент абсорбирует теплоту, испаряется и поступает в теплообменник. Этот способ находится еще в стадии разработки, и необходи-мость в таких схемах для кабелей пока еще определяется. Преимуществом такого испарительного охлаждения является установле-ние естественного конвективного потока жидкости; при этом не требуются насосы.

Потребность в искусственном охлаждении для передачи значительной мощности по кабелям при высоком напряжении иллюст-рируется рис. 1.8.

Можно видеть, что каждому способу искусственного охлаждения соответствует максимальная мощность при определенной напряжен-ности электрического поля в изоляции, при увеличении которой возрастание диэлектрических потерь снижает мощность передачи. Для проложенных непосредственно в земле с gг = 1,20 С м/Вт кабелей в настоящее время достигнут предел по напряженности электрическо-го поля в изоляции 15 кВ/мм. Очевидно, что увеличение напряжения без применения интенсивного искусственного охлаждения немного дает для повышения мощности передачи по кабелям с высокой нагрузочной способностью.