ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ
HIGH VOLTAGE THREE-PHASE COAXIAL CABLE

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к высоковольтным электрическим передающим кабелям или воздушным кабелям для транспортировки электроэнергии, называемым воздушными линиями электропередачи, и может быть использовано для передачи электрической энергии повышенной частоты до 12000 Гц в силовых сетях номинальным переменным напряжением до 2000 В.
Известен высоковольтный импульсный коаксиальный кабель (патент на изобретение SU №1348914, МПК Н01В 7/02, опубл. 30.10.1987 г.), состоящий из сплошной алюминиевой жилы с пленкой из окиси алюминия, пропитанной костровым маслом, монолитной полиэтиленовой изоляции, экрана из полупроводящего полиэтилена, обратного токопровода и защитной полимерной оболочки.
Недостатками указанного высоковольтного коаксиального кабеля является отсутствие необходимого количества проводников и как следствие невозможность передачи электроэнергии по трехфазной системе электропередачи.
Известен кабель электрический (патент на полезную модель RU №51275, МПК Н01В 7/00, опубл. 27.01.2006 г.), содержащий концентрично расположенные внутренний однопроволочный или многопроволочный алюминиевый проводник с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, наружный проводник, выполненный в виде повива из отдельных алюминиевых проволок, с продольно уложенным стальным несущим тросом, изоляционную защитную оболочку.
Недостатками указанного кабеля электрического является отсутствие необходимого количества проводников и, как следствие, невозможность передачи электроэнергии по трехфазной системе электропередачи.
Наиболее близким по технической сущности с заявленного технического решения является кабель нагревательный коаксиальный трехфазный (патент на изобретение RU №2516219, МПК Н05В 3/56, опубл. 20.05.2014 г.), содержащий три жилы каждая из которых покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой и имеет внутренний и наружный проводники, последовательно соединенные между собой и коаксиально размещенные с кольцевым зазором между ними, заполненным внутренней термоэлектроизоляционной оболочкой, и общую защитную оболочку.
Недостатком этого технического решения является то, что изобретение относится к электрическим нагревательным кабелям, а именно к конструкциям кабелей нагревательных коаксиальных трехфазных, которые предназначены для обогрева объектов различной формы. Данный кабель по своим конструктивным и изоляционным характеристикам не предназначен для передачи электроэнергии высокого напряжения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность передачи электроэнергии повышенной частоты по высоковольтному трехфазному коаксиальному кабелю.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение электрического сопротивления высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля.
Это достигается тем, что высоковольтный коаксиальный трехфазный кабель, содержащий четыре проводника, три из которых изолированы фторопластом, а четвертый проводник покрыт внешней изолирующей оболочкой из светостабилизированного сшитого полиэтилена, согласно изобретению проводники из медных или алюминиевых проволок и расположены соосно, первый проводник выполнен одножильным или многожильным и расположен в центре высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля, последующие проводники выполнены в виде оплетки, причем каждый проводник накладывается концентрично на изоляцию предыдущего проводника.
Дополнительно последующие проводники могут быть выполнены одножильными.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема кабеля (продольная), на фиг. 2 - принципиальная схема кабеля (поперечная), на фиг. 3 - распределение токов повышенной частоты по проводникам.
Конструкции предлагаемого высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля содержит (см. фиг. 1 и фиг. 2):
1. Проводник №1;
2. Изоляция проводника №1 из фторопласта;
3. Проводник №2;
4. Изоляция проводника №2 из фторопласта;
5. Проводник №3;
6. Изоляция проводника №3 из фторопласта;
7. Проводник №4;
8. Внешняя изолирующая оболочка из светостабилизированного сшитого полиэтилена.
Высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель состоит из четырех проводников для трехфазного тока повышенной частоты, проводники 1,3,5-для трех фаз L1, L2, L3, а проводник 7 - в зависимости от выбранной системы заземления. Проводник 1 выполнен одножильным или многожильным из медных или алюминиевых проволок и расположен в центре высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля. Последующие проводники 3, 5 и 7 выполнены одножильными или оплеткой, медными или алюминиевыми проволоками, накладывающимися концентрично на изоляцию предыдущего проводника.
Высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель работает следующим образом.
Изоляция из фторопласта 2, 4 и 6 обеспечивает защиту от короткого замыкания между проводниками 1, 3; 3, 5 и 5, 7. Внешняя изолирующая оболочкой 8 из светостабилизированного сшитого полиэтилена предотвращает вредные внешние воздействия на высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель, находящийся в контакте со средой, а также защищает людей от поражения электрическим током повышенной частоты при непосредственном контакте с проводником 7.
При протекании тока повышенной частоты в высоковольтном трехфазном коаксиальном кабеле его распределение по площади сечения проводников 1, 3, 5 и 7 происходит периферийно согласно поверхностному эффекту. При равномерной нагрузке всех фаз L1, L2, L3, согласно эффекту близости, ток повышенной частоты проходит по внешней поверхности проводника 1, в проводнике 3 ток повышенной частоты проходит по внутренней и внешней поверхности, а в проводнике 5 ток повышенной частоты проходит по внутренней поверхности. По проводнику 7 ток повышенной частоты равен нулю.
При несимметричной нагрузке фаз L1, L2, L3, когда ток повышенной частоты в проводнике 7 не равен нулю и направление его может меняться, распределение токов в поверхностях проводников 1, 3, 5 тоже соответственно может меняться. Распределение токов повышенной частоты по проводникам 1, 3, 5 и 7 будет соответствовать фиг. 3, когда ток повышенной частоты в проводнике 7 имеет другое направление, чем ток повышенной частоты проводника 1. Если же ток повышенной частоты в проводнике 7 имеет, то же направление, что и ток повышенной частоты проводника 1, то он сосредоточивается на наружной поверхности проводника 7, а не на внутренней, как это показано на фиг. 3.
Таким образом при передачи электрической энергии повышенной частоты в предлагаемом высоковольтном трехфазном коаксиальном кабеле материал проводников используется наиболее эффективно. Так как расстояние между проводниками 1, 3, 5 и 7 мало, то предлагаемый высоковольтный трехфазный коаксиальный кабель имеет небольшое индуктивное сопротивление.
Использование изобретения позволяет передавать электроэнергию повышенной частоты по высоковольтному трехфазному коаксиальному кабелю и снизить электрическое сопротивление высоковольтного трехфазного коаксиального кабеля, благодаря новому взаимному расположению конструктивных элементов.