Новые силовые кабеля, позволят передавать электроэнергию безопасным и невидимым способом

Растущее население многих стран мира сегодня вынуждает беречь ресурсы. По мере роста населения эти страны нуждаются в большем количестве земель, не говоря уже о адекватных электротехнических, водных и коммуникационных услугах. И эти услуги должны предоставляться таким образом, который соответствует действующим в настоящее время природоохранным нормам.

Со своей стороны, энергетический сектор прилагает все усилия, чтобы найти безопасные и инновационные способы увеличения передачи электроэнергии, при этом минимально  воздействуя на окружающую среду.

В последние годы все больше компаний разрабатывают возможности передачи электроэнергии, которые  делают это безопасным и невидимым способом. Как отмечают эксперты компании Sferaline.ua, которая специализируется в области комплексных поставок современного электрооборудования, кабельно-проводниковой и светотехнической продукции, используя  новый высоковольтный кабель постоянного тока (HVDC), системы передачистановятся более компактны и эффективны,  требуют низкого технического обслуживания и являются экологически чистыми.

Ресурсы Земли становятся все более ограниченными. Создание инфраструктуры для удовлетворения растущих потребностей населения быстро становится критической проблемой. Независимо от того, нравится им это или нет, энергетические, водные и коммуникационные компании в настоящее время, как никогда, вынуждены искать способы предоставления более широких услуг, используя во многих случаях такую ​​же инфраструктуру  но более компактным, эффективным и экологически безопасным способом.

Например, энергетический сектор изучает способы увеличения передачи электроэнергии в уже существующих электросетях.   Сегодня силовые кабели https://www.sferaline.ua/catalog/kabel_silovoy_0_66_1kv/ , производят множество компаний, как отечественных так и зарубежных, многи из них применяют различные инновационные методы, при их разработке.

 Подводный кабель HVDC Light с полимерной изоляцией

Подводный кабель HVDC Light с полимерной изоляцией

В любом случае, для удовлетворения требований растущего населения и ужесточения правил многие поставщики услуг сталкиваются с тремя очень важными вопросами:

  • Как увеличить мощность на квадратный метр землепользования?

  • Как можно уменьшить экологические последствия с сохраненной или улучшенной технологией и / или надежностью?

  • Как можно управлять рисками?

Передача энергии в энергетическом секторе

Сегодня большая часть электроэнергии передается с обычным переменным током (AC), поскольку относительно просто преобразовать один уровень напряжения в другой. В сельских районах воздушные линии обычно используются для передачи на большие расстояния, а кабели питания – для городских районов, отмечают специалисты «Сфералайн».

Подводные кабели переменного тока используются для ограниченных расстояний в морях и озерах. Однако системы передачи переменного тока имеют некоторые технические ограничения, такие как генерирование / потребление реактивной мощности и отсутствие контроля потока мощности. Методы компенсации, такие как устройства FACTS, используются для ограничения эффектов выработки / потребления реактивной энергии. Кроме того, по сравнению с воздушными линиями кабели переменного тока имеют более высокие емкостные токи зарядки, тем самым ограничивая их способность передавать мощность на большие расстояния. Существуют также экологические проблемы в отношении электрических и магнитных полей, окружающих воздушные линии и кабели переменного тока.

Эти ограничения могут быть устранены, если используется передача постоянного тока (DC). Система передачи постоянного тока повышает пропускную способность, имеет меньшие потери, а расстояния передачи практически не ограничены из-за устранения емкостных токов.

Кроме того, передача постоянного тока очень экологична. Однако, поскольку электрическая мощность генерируется как переменный ток  на электростанции и подается в качестве переменного тока потребителям, передача HVDC требует переменного тока и постоянного тока для преобразования переменного тока на каждом конце. Для этого используются две основные технологии: обычный преобразователь источника тока (LCC) и преобразователь источника напряжения (VSC).

HVDC "Light"  на подземных кабелях

Классическая технология HVDC была впервые представлена ​​в Швеции в 1954 году ASEA. В 1990-х годах была разработана относительно новая технология передачи энергии под названием HVDC Light. Она также известна как «невидимая передача мощности», поскольку он основана на подземных кабелях.

Основным преимуществом кабелей HVDC Light над их коллегами HVAC (высоковольтного переменного тока) является их уменьшенный вес и размеры, что приводит к более высокой плотности мощности. Другими словами, мощность, которую можно транспортировать на килограмм кабеля, выше для кабелей HVDC Light, чем для кабелей HVAC. Основными причинами этого являются:

  • Кабели HVDC Light работают при более высоком напряжении электрического поля, и поэтому изоляция кабеля тоньше, чем у кабелей HVAC.

  • Кабельные проводники HVAC должны быть рассчитаны на потери скин-эффекта, потери эффекта близости, вызванные потери в экранах и оболочках, а в случае подводных кабелей – наносимые потери в бронировании. Кабели HVDC Light должны быть рассчитаны только на потери их омического проводника.

  • Кабельная система HVAC нуждается в трех кабелях, тогда как кабельная система HVDC нуждается только в двух.

Полимерные высоковольтные кабельные системы HVDC были разработаны, установлены и эксплуатируются на уровнях напряжения от 80 кВ до 150 кВ. Эти установленные системы охватывают диапазон мощности от 50 МВт до 350 МВт.

Предполагается, что будущий спрос на передачу HVDC и, в частности, кабели HVDC увеличится. Тот факт, что длительная передача электроэнергии может быть построена под землей, делает эти новые системы HVDC очень привлекательными. В настоящее время традиционная рыночная и техническая движущая сила использования кабельных систем HVDC – это передача на подводных лодках на большие расстояния, что необходимо, особенно если необходимо подключить асинхронные сети. Но внедрение VSC и экструдированных полимерных кабелей HVDC создало новый рыночный потенциал для систем HVDC Light.

Повышенная надежность

Первая в мире коммерческая кабельная система HVDC Light была установлена ​​в Швеции в 1999 году. Главный ветропарк на южной оконечности острова Готланд был подключен к городу Висбю, также расположенному в Готланде, по 80 кВ, 50 МВт. С тех пор было реализовано много других проектов, в том числе проект Estlink, 150 кВ, 350 МВт. Менее чем за десятилетие было установлено почти 1500 км кабелей HVDC Light, а еще 400 км в пути.

Кроме того, в настоящее время в эксплуатации задействовано около 500 кабельных соединений. Это можно сравнить с более чем 1700 км массовых пропитанных кабелей, установленных ABB с 1953 года.

Легкая установка

Относительно малый вес, небольшие размеры, которые позволяют уменьшить количество соединений и надежность кабелей HVDC Light, оказывают положительное влияние на затраты на установку, которые составляют значительную часть общих инвестиционных затрат. Это, в сочетании с недавно разработанным оборудованием для наземного монтажа, означает, что соотношение затрат между системами воздушных линий и тех, которые основаны на полимерных кабелях HVDC, зависит от длины и условий цепи – сравнительно низкое.

В настоящее время установка осуществляется механизированными кабельно-проводными машинами и автоматическими засыпными устройствами. В одном проекте в Австралии кабели HVDC Light были проложены со скоростью от одного до трех километров в день.

Воздействие на окружающую среду

Помимо экономических выгод от использования меньших площадей для систем передачи в существующих инфраструктурах, также снижается воздействие использования HVDC Light на окружающую среду. Например, система воздушных линий, направляемая через лес, приводит к потере поглощения CO2, поскольку деревья превращают углекислый газ из атмосферы в углерод, хранящийся в древесине. Фактически, линия 400 кВ через лес представляет собой потерю приблизительно 42 тонн CO2 на км в год.

Магнитное поле Земли происходит от больших конвективных токов постоянного тока внутри. Это природное магнитное поле варьируется от 30 до 60 мкТесла для разных широт на земной поверхности. Такой же тип магнитного поля создается кабелем HVDC Light и не считается нездоровым для человеческого тела.

Кабель постоянного тока будет генерировать магнитное поле от 5 до 10 мкТа на один метр над поверхностью земли. Затем это будет наложено на естественное магнитное поле Земли, что почти совпадает с тем, что магнитный эффект от кабеля постоянного тока соответствует перемещению с юга на север земли. Это не считается опасным с магнитной точки зрения.

Безопасность

Прокладка и установка кабелей вдоль дорог или других инфраструктур обычно проще, чем в сельской местности. Расположение и расположение кабелей могут быть определены в соответствии с системами, используемыми для маршрутизации дорог или железных дорог.

Национальные дорожные и железнодорожные администрации обычно имеют очень хорошие системы для этого. В Швеции все дороги имеют фиксированные координаты в системе GPS, что означает, что другие сервисы, такие как электрические и оптоволоконные кабели, могут быть размещены и зарегистрированы в одной и той же системе. Следовательно, риск нанесения ущерба третьей стороне снижается.

Кроме того, система HVDC Light уменьшит ток короткого замыкания до нуля примерно в 15-20 раз быстрее, чем обычные линии переменного тока, что положительно скажется на личных рисках.

Преимущества невидимости

Наиболее очевидным преимуществом использования кабелей HVDC Light для электропередачи является то, что кабели, которые проложены под землей, делают сети передачи электрической энергии невидимыми. Это, наряду с другими преимуществами использования кабелей постоянного тока, таких как экологические и связанные с безопасностью функции, а также возможность передачи электроэнергии на большие расстояния, означает, что теперь легче получить более удобную систему электропередачи.

You may also like...