Современная электроэнергетика
Главная   >>   Современная электроэнергетика

Современная электроэнергетика

10.4. Силовые кабели на высокое постоянное напряжение

Несмотря на все достоинства кабелей переменного напряжения, имеется по крайней мере одна область, где их использование практически невозможно, а именно — передача электроэнергии на большие расстояния.

Зарядный ток Iз (ток утечки через изоляцию кабеля) уменьшает передаваемую мощность, причем значение Iз, а значит, и отбираемой мощности пропорционально длине l кабельной линии:

Iз = U w C0 l

где U — фазное напряжение; w — угловая частота; C0 — электрическая емкость фазы кабеля на единицу длины.

По достижении некоторой, так называемой критической длины lкр ток Iз окажется равным допустимому току нагрузки на кабель, что сделает передачу энергии невозможной. Значения lкр ориентировочно составляют несколько десятков километров.

Для кабелей постоянного тока Iз = 0, что и делает их привлекательным и часто единственно возможным техническим решением для передачи энергии на большие расстояния, в первую очередь — при пересечении больших водных пространств.

На сегодняшний день единственной изоляцией, успешно применяемой для данных изделий, является традиционная, т.е. бумажная, пропитанная вязким составом или маслом под давлением. Попытки использовать для кабелей постоянного тока пластмассовую изоляцию до сих пор успешными не были. Причина заключается в том, что при действии постоянного напряжения на пластмассовую изоляцию в последней под действием объемных зарядов формируется крайне неблагоприятное распределение электрического поля. Напряженности оказываются настолько большими, что даже при умеренных значениях напряжений в изоляции быстро развивается электрический пробой, т.е. электрическая прочность пластмассовой изоляции при постоянном напряжении оказывается низкой.*

Длительно допустимые рабочие напряженности электрического поля для кабелей постоянного тока значительно выше, чем для кабелей переменного тока, и составляют 30 кВ/мм для кабелей с вязкой пропиткой и 40 кВ/мм для МНК.

Помимо фактического отсутствия ограничений по длине передачи кабели постоянного тока имеют целый ряд преимуществ по сравнению с кабелями переменного тока. Это более высокая надежность, обусловленная отсутствием некоторых механизмов старения, присущих изоляции, работающей при переменном напряжении, возможность реверса потока мощности и передачи очень больших мощностей. Указанные преимущества весьма существенны для России, которая отличается большими пространствами, значительной неравномерностью размещения источников и потребителей электроэнергии, а также большим экспортом энергии.

Несмотря на все перечисленные преимущества, широкое применение передачи постоянного тока сдерживается тем фактором, что сейчас производство и применение электроэнергии основано на системах и оборудовании переменного напряжения. Это требует оснащения каждой ЛЭП постоянного тока преобразовательной и инверторной подстанциями, что резко удорожает передачу. Поэтому кабели постоянного тока используются практически лишь там, где без них нельзя обойтись, в первую очередь в тех случаях, когда ЛЭП должна пересекать большие водные пространства.