Способ экранирования магнитного поля, создаваемого линией электропередачи, и линия электропередачи, экранированная таким способом

Способ экранирования магнитного поля, создаваемого линией электропередачи, и линия электропередачи, экранированная таким способом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу экранирования магнитного поля, создаваемого линией электропередачи, и к линии электропередачи, экранированной таким способом.

Предшествующий уровень техники

Как правило, линия электропередачи работает при среднем напряжении (обычно от 10 до 60 кВ) или при высоком напряжении (обычно выше, чем 60 кВ) и токах порядка сотен и тысяч ампер (обычно от 500 до 2000 А). Электрическая мощность, пропускаемая этими линиями, может достигать значений порядка сотен мегавольт-ампер, обычно 400 МВ·А. Как правило, пропускаемый ток представляет собой переменный ток низкой частоты, иначе говоря, обычно ниже 400 Гц и равный 50 или 60 Гц. В большинстве случаев линии электропередачи используют для передачи энергии с электростанций в городские центры, на расстояния порядка десятков километров (обычно на 10-100 км).

Обычно линии электропередачи представляют собой трехфазные линии, содержащие три кабеля, размещенных в траншее на глубине 1-1,5 м. В пространстве, непосредственно окружающем кабели, магнитная индукция Н может достигать относительно высоких значений, и в зависимости от геометрической компоновки кабелей и силы пропускаемого тока на уровне грунта (то есть на расстоянии 1-1,5 м от линии) может быть обнаружена магнитная индукция, имеющая значение, составляющее от 20 до 60 мкТл.

Имеются обстоятельства, при которых особенно рекомендуется минимизировать напряженность магнитного поля как для защиты организма человека от воздействия переменных магнитных полей вышеупомянутой напряженности, в частности людей с наиболее высоким потенциальным риском, таких как дети, так и для исключения потенциальных помех, обычно вблизи больниц и аэропортов, особенно чувствительному или точному электрическому оборудованию.

Поэтому существует необходимость «ослабления» магнитного поля, создаваемого кабелями для передачи электрической энергии, чтобы исключить возможные биологические эффекты и/или проявления взаимодействия с электрическим оборудованием вследствие воздействия магнитных полей, создаваемых источниками низкой частоты (например, равной 50 Гц).

В настоящем описании и в формуле изобретения выражение «ослабление магнитного поля» используется для указания на снижение эффективного значения магнитного поля, измеряемого в определенном месте, в 10 раз - в 100 раз по сравнению со значением магнитного поля, которое подлежит измерению в том же самом месте при отсутствии экранирующего устройства.

Более конкретно, что касается кабелей, размещенных под землей, то в настоящем описании и в формуле изобретения выражение «измерение магнитного поля» используется для указания на измерение магнитного поля, выполняемого на уровне грунта при номинальном токе.

Известно, что при укладке электрических кабелей в экранированные кабелепроводы магнитное поле, создаваемое кабелями, может быть ослаблено.

В статье Argaut P., Daurelle J.Y., Protat F., Savina K. and Wallaert C.A. "Shielding technique to reduce magnetic fields from buried cables", A 10,5, JICABLE 1999, рассматривается и сравнивается эффект экранирования, обеспечиваемый экраном незамкнутого сечения, таким как лист ферромагнитного материала, помещенным над кабелями, и эффект, обеспечиваемый экраном замкнутого сечения, таким как кабелепровод с прямоугольным поперечным сечением, выполненным из ферромагнитного материала, помещенным вокруг кабелей. Согласно этой статье коэффициенты ослабления около 5-7 могут быть получены с помощью экранов незамкнутого сечения, коэффициенты ослабления около 15-20 могут быть получены с помощью экранов замкнутого сечения и коэффициенты ослабления около 30-50 могут быть получены в случаях, когда экран замкнутого сечения расположен очень близко к кабелям, например, в виде ферромагнитной ленты, намотанной непосредственно вокруг кабелей.

Эти экраны имеют ряд недостатков, которые до сих пор не устранены. Во-первых, необходимо, чтобы для обеспечения достаточно эффективного экранирующего действия такие экраны были достаточно толстыми (1-10 мм) с вытекающими из этого отрицательными последствиями для общей массы линии электропередачи, простоты и быстроты установки и технического обслуживания и, наконец, но не в самую последнюю очередь, для стоимости линии и содержания ее.

Во-вторых, хотя кабелепроводы замкнутого сечения, описанные выше, обеспечивают наилучшие эффекты экранирования магнитного поля, заявитель обнаружил, что монтаж и техническое обслуживание кабелей в замкнутых кабелепроводах является трудной и дорогостоящей работой, поскольку кабели необходимо вводить в кабелепроводы, но их нельзя осмотреть во время технического обслуживания, поскольку они окружены кабелепроводом.

В-третьих, экраны из предшествующего уровня техники, будь то экраны разомкнутого сечения или замкнутого сечения, имеют неприемлемые электрические потери (например, на вихревые токи) и/или потери на гистерезис. Потери на гистерезис приводят к избыточному нагреву и, таким образом, к снижению пропускной способности при передаче электрической энергии по кабелю.

Еще один пример экранирующего кабелепровода замкнутого сечения описан в публикации WO 01/93394 заявки на патент, где описано экранирование кабелей линии электропередачи посредством кабелепроводов, содержащих по меньшей мере один слой ферромагнитного материала. Чтобы гарантировать эффективное экранирование магнитного поля, толщина экрана является довольно большой (порядка 10 мм), что влечет за собой увеличение массы линии электропередачи и вытекающую из этого повышенную трудность работы по укладке кабелей, которая уже является довольно трудной вследствие замкнутой геометрии кабелепровода.

Следующий пример экранирующих кабелепроводов замкнутого сечения описан в публикации WO 03/003382 заявки на патент. В частности, в этом документе описан кабелепровод, содержащий два экранирующих слоя, первый, радиально внутренний слой, выполненный из первого ферромагнитного материала, и второй, радиально наружный слой, выполненный из второго ферромагнитного материала, имеющего более высокую относительную магнитную проницаемость по сравнению с относительной магнитной проницаемостью первого ферромагнитного материала. В этом случае замкнутое сечение кабелепровода также делает сложной работу по укладке кабелей.

В заявке JP 10-117083 (Kokai) на патент Японии описан еще один пример экрана магнитного поля, создаваемого электрическим кабелем линии электропередачи, по существу состоящего из трубы, выполненной из ферромагнитного материала, внутри которой прокладывают кабели линии электропередачи. Такую трубу изготавливают, наматывая по спирали ленту из ферромагнитного материала на трубчатый каркас, например трубу из полимера или металла, внутри которой прокладывают кабели. Такую спиральную намотку можно осуществить за одну стадию, чтобы образовать один экранирующий слой, или за несколько стадий, чтобы образовать соответственно несколько наложенных друг на друга экранирующих слоев, составленных из одного и того же экранирующего материала.

В описанном примере лента образована из текстурированной кремнистой стали, имеющей более высокую магнитную проницаемость в направлении, параллельном направлению намотки, по сравнению с магнитной проницаемостью в направлении, перпендикулярном к вышеупомянутому направлению намотки.

В настоящем описании и в последующей формуле изобретения выражение «текстурированный материал» используется для указания на материал, в котором кристаллические домены имеют предпочтительное согласованное направление и протяженный размер в направлении выравнивания кристаллических доменов, как описал, например Goldman Alex в "Handbook of modern ferromagnetic materials", pages 119-120, Kluwer Academic Publishers, 1999.

Указанное выравнивание может быть оценено известными способами, например посредством оптического микроскопа или с помощью рентгеновской дифрактометрии, и может быть осуществлено с помощью процессов прокатывания и термических отжигов в соответствии с заданными продолжительностями и температурами и в присутствие ингибиторов перекристаллизации, как описано, например, в документе ЕР-А-0606884.

Способ экранирования, описанный в документе JP 10-117083, включает в себя стадию или несколько стадий спиральной намотки одной ленты или нескольких лент, выполненных из ферромагнитного материала, что делает изготовление линии довольно трудоемким процессом с отрицательными влияниями на время и затраты, необходимые для изготовления и укладки линии. Оптимальный эффект экранирования магнитного поля достигается при нулевом угле между направлением действия магнитного поля, создаваемого кабелем, и направлением прокатки ферромагнитного материала, при котором образуется предпочтительная ось намагничивания. Однако выбор указанного нулевого угла несовместим с экранирующей спиральной обмоткой вокруг кабеля, описанной в документе JP 10-117083, в результате чего вышеупомянутый угол неизбежно должен быть больше 0° с вытекающей из этого потерей возможности использования максимального эффекта экранирования. С другой стороны, на зависимость этого угла от предпочтительной оси намагниченности сильно влияет напряженность магнитного поля, в результате чего соответствующий угол должен каждый раз выбираться в зависимости от напряженности магнитного поля, что приводит к недостаточной гибкости в применении линий и к дополнительному усложнению работ по монтажу линии.

Наконец, в областях, где соседние участки ленты, намотанной спирально, перекрываются, эффект магнитного экранирования является неудовлетворительным из-за неизбежного наличия дефектов, таких как, например, потеря однородности и неровности контактирующих поверхностей ленты, намотанной спирально. Поскольку лента имеет ограниченную ширину (порядка нескольких сантиметров), то фактически лента неспособна ограничить эффект утечки магнитного поля вследствие наличия таких дефектов.

Существо изобретения

Чтобы устранить недостатки из предшествующего уровня техники, описанные выше, технической задачей настоящего изобретения является создание линии электропередачи, содержащей по меньшей мере один электрический кабель и по меньшей мере один экранирующий элемент для экранирования магнитного поля, создаваемого таким кабелем, причем экранирующий элемент легко монтируется и имеет ограниченную массу, но при этом обеспечивает возможность получения эффективного ослабления магнитного поля. Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание способа экранирования магнитного поля такой линии, который проще в осуществлении и является менее затратным, особенно в отношении времени, необходимого для монтажа линии, по сравнению со способами из предшествующего уровня техники.

Было обнаружено, что можно изготовить линию электропередачи, которую легко монтировать, путем создания экранирующего элемента, содержащего два компонента, в частности основание и крышку, и в то же время получать эффективное ослабление магнитного поля без использования чрезмерной массы экранирующего элемента, благодаря соединению по меньшей мере одного экранирующего элемента с по меньшей мере одним поддерживающим элементом, который обеспечивает функцию механической поддержки экранирующего элемента.

Поставленная задача согласно первому объекту настоящего изобретения решена путем создания линии электропередачи, содержащей

по меньшей мере один электрический кабель,

по меньшей мере один экранирующий элемент, выполненный из по меньшей мере одного ферромагнитного материала, размещенный на радиально наружном месте относительно указанного по меньшей мере одного кабеля, для экранирования магнитного поля, создаваемого указанным кабелем, при этом указанный по меньшей мере один экранирующий элемент содержит основание и крышку,

по меньшей мере один поддерживающий элемент, соединенный с по меньшей мере указанным основанием экранирующего элемента.

Использование экранирующего элемента, размещенного на радиально наружном месте относительно кабеля и содержащего по меньшей мере два отдельных компонента, в частности основание и крышку, обеспечивает возможность удовлетворительного ослабления магнитного поля и в то же время гарантирует упрощение процедуры монтажа и укладки линии, а также последующих работ по техническому обслуживанию линии, тогда как размещение по меньшей мере одного поддерживающего элемента, связанного с по меньшей мере основанием, обеспечивает возможность оптимизации толщины экранирующего элемента и тем самым уменьшение массы последнего с дальнейшим выгодным упрощением и ускорением процедуры монтажа.

Благодаря наличию экранирующего элемента, содержащего два компонента, на самом деле вследствие расположения основания в траншее, что предпочтительно, кабели укладывают в основание и затем крышку прикладывают к основанию, чтобы по существу завершить экранирующий элемент. Поэтому применение экранирующих элементов, содержащих два компонента, обеспечивает возможность использования больших длин кабеля при укладке и реализации параллельных ветвей и всех тех ветвей, которые обычно делают трудной прокладку кабеля (кабелей) в замкнутых экранирующих элементах, образованных одним компонентом. Кроме того, экранирующие элементы, содержащие два компонента, обеспечивают возможность проведения технического осмотра кабелей, как во время укладки линии, так и впоследствии, когда линия находится в эксплуатации.

Следовательно, в линии электропередачи согласно настоящему изобретению выгодно используются наиболее сильные эффекты экранирования магнитного поля, обеспечиваемые экранирующими элементами замкнутого сечения, к которым может быть приравнен экранирующий элемент настоящего изобретения, и в то же время устраняются недостатки, присущие известным экранирующим элементам замкнутого сечения, касающиеся трудностей монтажа и технического обслуживания.

Фактически, путем выбора ферромагнитного материала, который является эффективным для ослабления магнитного поля, в качестве материала для экранирующего элемента, и путем выбора материала, имеющего соответствующие механические свойства, в качестве материала для поддерживающего элемента, можно успешно в значительной степени ограничить толщину экранирующего элемента, придав функцию поддержки и механической прочности одному поддерживающему элементу.

Наконец, в отличие от известных линий электропередачи, в которых экранирование получают путем спиральной намотки ленты, выполненной из ферромагнитного материала, вокруг трубчатого каркаса с вытекающим из этого неизбежным образованием ненулевого угла между таким образом образованной спиралью ленты и естественным круговым направлением действия магнитного поля, в линии электропередачи согласно настоящему изобретению такой угол является нулевым, при этом выгодно возрастает магнитная проницаемость и усиливается эффект экранирования.

Линия электропередачи согласно настоящему изобретению может быть помещена под землю, предпочтительно, чтобы она была помещена на глубину от 1 до 1,5 м ниже уровня грунта, чтобы максимизировать эффект ослабления магнитного поля, создаваемого кабелем. Кроме того, линия электропередачи согласно настоящему изобретению может быть помещена в стеновые конструкции крупных зданий, в которые электрическая энергия передается при среднем или высоком напряжении по линии сети электропитания до преобразования в низкое напряжение на каждой одной потребительской подстанции.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линии электропередачи изобретения линия содержит три кабеля, предпочтительно размещенных в соответствии с трехлистной компоновкой. Трехлистная компоновка кабелей обеспечивает возможность ослабления магнитного поля, которое равно удвоенному ослаблению магнитного поля, получаемому при трех кабелях, размещенных на плоскости бок о бок.

В настоящем описании и в последующей формуле изобретения выражение «трехлистная компоновка» использовано для указания на компоновку, в которой центры трех кабелей занимают вершины равностороннего треугольника.

Более конкретно, в зависимости от того, имеется или не имеется взаимное соприкосновение между кабелями, трехлистная компоновка может быть так называемого «разомкнутого» типа или так называемого «замкнутого» типа. Иначе говоря, в случае трехлистной компоновки разомкнутого типа длина каждой стороны равностороннего треугольника, в вершинах которого размещены кабели, больше, чем диаметр каждого кабеля, тогда как в случае трехлистной компоновки замкнутого типа длина каждой стороны равностороннего треугольника, в вершинах которого размещены кабели, по существу равна диаметру каждого кабеля.

Хотя трехлистная компоновка является предпочтительной, а трехлистная компоновка замкнутого типа является особенно предпочтительной, возможны любые другие компоновки, предназначенные для ослабления магнитного поля. В альтернативном варианте осуществления кабели могут быть расположены бок о бок на плоскости в основании шириной, достаточной для помещения кабелей в соответствии с этой компоновкой. Хотя при этой компоновке возрастают электрические потери, а также магнитное поле, ее можно выгодно применять в случаях, когда требуется небольшое ослабление магнитного поля, поскольку компоновка такого типа дает возможность использовать экранирующий элемент, имеющий меньший размер по высоте с вытекающим из этого выгодной минимизацией массы экранирующего элемента и вместе с тем линии электропередачи.

Чтобы получить эффективное ослабление магнитного поля, основание и крышка линии электропередачи согласно изобретению являются по существу непрерывными, то есть наружные поверхности указанного основания и указанной крышки по существу лишены любых макроскопических разрывов.

Предпочтительно, чтобы основание содержало нижнюю стенку, например, по существу, плоскую, и пару боковых стенок, тоже, по существу, плоских. В таком случае изготовление основания и крышки выгодно упрощается.

Предпочтительно, чтобы боковые стенки основания проходили в направлении, по существу перпендикулярном к нижней стенке.

Предпочтительно, чтобы в трехлистной компоновке кабелей замкнутого типа ширина нижней стенки была равна около 2,1 диаметра электрических кабелей, заключенных внутри экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы в трехлистной компоновке кабелей замкнутого типа высота боковых стенок, задающая высоту экранирующего элемента, была равна приблизительно 2,2 диаметра электрических кабелей, заключенных внутри экранирующего элемента.

Основание экранирующего элемента может иметь U-образное поперечное сечение со скошенными углами в соответствии с заданным радиусом изгиба, что выгодно обеспечивает возможность сохранения ферромагнитных характеристик материала экранирующего элемента, или U-образное поперечное сечение с острыми углами. Последний вариант осуществления, хотя в нем и имеется ухудшение ферромагнитных характеристик материала экранирующего элемента на острых углах, является предпочтительным, поскольку такой вариант осуществления обеспечивает возможность получения ослабления магнитного поля на уровне грунта, составляющего 25% по сравнению с вариантом осуществления, снабженным основанием со скошенными углами. В этой связи было обнаружено, что по мере увеличения длины криволинейного участка экранирующего элемента в варианте осуществления со скошенными углами проявляется отрицательный эффект, имеющий большее значение по сравнению с эффектом ухудшения ферромагнитных характеристик из-за изгиба экранирующего элемента с острыми углами.

Предпочтительно, чтобы в случае варианта осуществления с U-образным поперечным сечением со скошенными углами радиус изгиба был равен около 0,4-0,7 диаметра электрических кабелей, заключенных внутри экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы основание экранирующего элемента также содержало пару отогнутых кромок, вытянутых в заданном направлении от концевых участков боковых стенок основания.

В этом случае обеспечиваются более широкое поддерживающее основание для крышки и более качественное замыкание экранирующего элемента.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, отогнутые кромки вытянуты наружу от концевых участков боковых стенок основания.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, отогнутые кромки вытянуты внутрь от концевых участков боковых стенок основания.

Предпочтительно, чтобы отогнутые кромки были вытянуты от концевых участков боковых стенок основания в направлении, по существу перпендикулярном к боковым стенкам. В таком случае крышка экранирующего элемента может быть устойчиво приложена к основанию экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы вышеупомянутые отогнутые кромки имели ширину, равную около 25% ширины нижней стенки основания. Предпочтительно, чтобы минимальная ширина указанных отогнутых кромок была равна около 20 мм.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления крышка экранирующего элемента является по существу плоской, например в виде прямоугольного листа, выполненного из ферромагнитного материала. В случае такого упрощенного предпочтительного варианта осуществления обеспечивается возможность ограничения стоимости изготовления линий электропередачи.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления крышка является по существу непрерывной, то есть наружная поверхность указанной крышки свободна от макроскопических разрывов, вследствие чего максимально ослабляется магнитное поле.

Вышеупомянутая возможность заметного ограничения толщины экранирующего элемента позволяет использовать длинные экранирующие элементы, например около 1 м, при сохранении массы экранирующего элемента в рамках приемлемых пределов, и в таком случае устранять недостаточное действие экранирования, обнаруживаемое на участках, где ленты из предшествующего уровня техники, намотанные по спирали, перекрываются.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления отогнутые кромки могут быть предусмотрены на крышке, а не на основании. В таком случае крышка содержит основную стенку и пару отогнутых кромок, вытянутых от основной стенки в заданном направлении, предпочтительно, в направлении, по существу перпендикулярном к основной стенке.

В таком случае гарантируется более качественное замыкание экранирующего элемента и гарантируется повышенная эффективность экранирования магнитного поля, создаваемого линией электропередачи.

В соответствии с таким вариантом осуществления углы, задаваемые между основной стенкой крышки и отогнутыми кромками, могут быть острыми или скошенными, предпочтительно в соответствии с радиусом изгиба, равным приблизительно половине наружного диаметра кабеля или кабелей, заключенных внутри экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы основание и крышка экранирующего элемента содержали стенки, имеющие толщину, составляющую от около 0,10 мм до около 0,60 мм, и что еще более предпочтительно, составляющую от около 0,20 мм до около 0,35 мм.

Такие значения толщины выгодно обеспечивают возможность изготовления линии электропередачи, в которой экранирующий элемент имеет эффективно ограниченную массу, что, в свою очередь, обеспечивает возможность ограничения затрат, относимых на счет использования ферромагнитного материала.

Крышка может иметь толщину, которая меньше, чем толщина основания, поскольку крышка, которая расположена дальше от кабелей по сравнению с основанием, пересекается более слабым магнитным потоком по сравнению с магнитным потоком, пересекающим основание.

В качестве иллюстративного примера крышка может иметь толщину от около 0,10 до около 0,50 мм, а основание может иметь толщину от около 0,20 до около 0,60 мм.

Предпочтительно, чтобы основание и крышка экранирующего элемента имели соответствующие края, взаимно наложенные друг на друга на участке заданной длины в поперечном направлении.

В настоящем описании и в последующей формуле изобретения термин «края» основания или крышки экранирующего элемента используется для указания на поперечные участки основания или, соответственно, крышки, которые являются противолежащими относительно продольной оси экранирующего элемента.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линии электропередачи слой материала, имеющего более высокую проницаемость, чем воздух, такой как магнитная резина, размещен между наложенными друг на друга краями основания и крышки. В таком случае зазор между основанием и крышкой в области, где крышка опирается на основание, является по существу замкнутым, что дополнительно ослабляет магнитное поле, создаваемое кабелем.

Предпочтительно, чтобы основание и крышка экранирующего элемента содержали соответствующие стенки, имеющие направление прокатки, по существу перпендикулярное к оси по меньшей мере одного кабеля.

В этом случае успешно достигается более сильный эффект экранирования магнитного поля.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления основание и крышка экранирующего элемента содержат соответствующие стенки, имеющие направление прокатки, по существу параллельное оси по меньшей мере одного кабеля.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления экранирующий элемент содержит множество экранирующих модулей, размещенных последовательно рядом друг с другом, при этом каждый из экранирующих модулей содержит модульное основание и модульную крышку.

Конфигурация экранирующего элемента модульного типа облегчает как работы по монтажу линии электропередачи, так и последующие работы по техническому обслуживанию, в частности по замене поврежденных секций экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы такие экранирующие модули были наложены друг на друга в продольном направлении на участках заданной длины, предпочтительно составляющих от 25 до 100% от ширины экранирующего элемента.

Предпочтительно, чтобы каждое модульное основание имело продольное сечение в виде усеченного конуса, чтобы облегчить частичное наложение друг на друга в продольном направлении соседних модульных оснований и чтобы таким способом сформировать по существу непрерывный экранирующий элемент. В случае этого варианта осуществления предпочтительно, чтобы модульные основания и крышки изготавливались штамповкой.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления линии электропередачи в случае, когда экранирующие элементы не наложены взаимно друг на друга, а только взаимно расположены бок о бок, экранирующий элемент дополнительно содержит соответствующий соединительный элемент, выполненный из ферромагнитного материала, для соединения таких модулей, расположенных рядом.

В этом случае соединительный элемент имеет экранирующие свойства, по существу аналогичные свойствам по существу непрерывного экранирующего элемента. В случае последнего варианта осуществления модульные основания и крышки могут быть изготовлены экструзией, что приводит к снижению стоимости изготовления.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в каждом из экранирующих элементов модульное основание и модульная крышка взаимно смещены в продольном направлении на заданное расстояние, предпочтительно равное длине вышеупомянутого участка наложения друг на друга в продольном направлении экранирующих модулей.

Предпочтительно, чтобы модульное основание было соединено с поддерживающим элементом.

Предпочтительно, чтобы каждая стенка модульного основания была соединена с соответствующими поддерживающими элементами.

В этом случае используются поддерживающие элементы ограниченного размера и поэтому легко транспортируемые и легко подгоняемые к экранирующему элементу.

Более предпочтительно, чтобы как модульное основание, так и модульная крышка были соединены с соответствующими поддерживающими элементами.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления линии электропередачи по меньшей мере два соседних экранирующих модуля проходят по различным направлениям, при этом экранирующий элемент дополнительно содержит соответствующий соединительный элемент, выполненный из ферромагнитного материала, для соединения по меньшей мере двух соседних модулей. В этом случае можно изготавливать линии, снабженные криволинейными секциями, коленами и аналогичными секциями.

Чтобы образовать такие криволинейные секции, модульным основаниям можно придать по существу прямоугольную форму и изготовить путем экструзии, в этом случае криволинейные секции могут быть уложены с взаимным угловым смещением по меньшей мере двух соседних модульных оснований таким образом, что прилегающими сторонами таких соседних оснований задается по существу треугольное свободное пространство между ними, или в качестве альтернативы модульным основаниям может быть придана такая форма, что прилегающие стороны соседних оснований являются по существу параллельными, чтобы минимизировать свободное пространство.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления ферромагнитный материал, из которого выполнен по меньшей мере один экранирующий элемент, имеет максимальное значение относительной магнитной проницаемости μ_max больше, чем около 20000.

Использование по меньшей мере одного экранирующего элемента, выполненного из ферромагнитного материала, имеющего максимальное значение относительной магнитной проницаемости, более высокое, чем такое численное значение, что выгодно обеспечивает возможность минимизации магнитных потерь, неизбежно возникающих в основании и крышке экранирующего элемента.

Более предпочтительно, чтобы ферромагнитный материал имел максимальное значение относительной магнитной проницаемости μ_max, составляющее от около 20000 до около 60000, и еще более предпочтительно, чтобы максимальное значение относительной магнитной проницаемости μ_max было равным около 40000, что выгодно обеспечивает дополнительное снижение магнитных потерь.

Кроме того, использование материалов, имеющих указанные ферромагнитные характеристики, обеспечивает возможность использования экранирующего элемента с более ограниченной толщиной по сравнению с линиями из предшествующего уровня техники с выгодным снижением массы линии.

Линия электропередачи может содержать два экранирующих элемента, предпочтительно имеющих управляемую магнитную проницаемость, то есть предпочтительно взаимно связанных, чтобы образовывались первый, радиально внутренний слой, выполненный из первого ферромагнитного материала, и второй, радиально наружный слой, выполненный из второго ферромагнитного материала. Предпочтительно, чтобы первый ферромагнитный материал имел максимальное значение относительной магнитной проницаемости более высокое, чем максимальное значение относительной магнитной проницаемости второго ферромагнитного материала.

В случае, когда линия содержит два экранирующих элемента, имеющих управляемую магнитную проницаемость, то предпочтительно, чтобы максимальное значение относительной магнитной проницаемости радиально внутреннего слоя было равно около 40000, и предпочтительно, чтобы максимальное значение относительной магнитной проницаемости материала радиально наружного слоя было равно около 3000.

Предпочтительно, чтобы ферромагнитный материал был выбран из группы, содержащей: текстурированную кремнистую сталь, нетекстурированную кремнистую сталь, Permalloy® (пермаллой), Supermalloy® (супермаллой). Permalloy® (пермаллой) и Supermalloy® (супермаллой) представляют собой сплавы никеля, железа и молибдена, имеющие высокое содержание никеля (равное около 80%), в которых содержание молибдена составляет от 4 до 5% и соответственно железа больше чем 5%, оба сплава производятся Western Electric Company, Джорджия, США.

Кроме того, могут быть использованы сплавы, имеющие кривые намагничивания, аналогичные кривым намагничивания этих сплавов.

В случае использования кремнистой стали, независимо от того, сталь с ориентированными зернами или нет, благодаря присутствию кремния значение потерь, определяемых петлей гистерезиса ферромагнитного материала, выгодно снижается в значительной степени, а электропроводность стали выгодно уменьшается, что также обеспечивает возможность снижения потерь на вихревые токи.

Благодаря этому удвоенному полезному эффекту выгодно повышается пропускная способность линии электропередачи, экранированной посредством экранирующего элемента, выполненного из кремнистой стали.

В качестве иллюстративного примера индукция магнитного поля на уровне грунта равна около 0,2 мкТл при токе, равном около 400 А, в случае трех кабелей, имеющих диаметр около 100 мм, размещенных в соответствии с трехлистной компоновкой замкнутого типа внутри экранирующего элемента, выполненного из текстурированной кремнистой стали, имеющего толщину около 0,27 мм, помещенных на 1,4 м ниже уровня грунта.

Что касается потерь на вихревые токи и потерь на магнитный гистерезис, то при вышеупомянутых значениях толщины экранирующего элемента, глубины траншеи и магнитной индукции потери были равны около 1,7·10⁶ См·м и соответственно равны 1,1 Вт/кг при уровне намагниченности около 1,5 Тл и частоте 50 Гц.

Среди текстурированных кремнистых сталей различных типов особенно предпочтительной является сталь М4Т27, в соответствии со стандартом AST.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения содержание кремния составляет от около 1% до около 5%, а более предпочтительно, чтобы оно составляло от около 3% до около 4%.

Выгодно в пределах этого предпочтительного диапазона значений дополнительно уменьшить электропроводность кремнистой стали, обеспечив таким путем дополнительное соответствующее снижение потерь на вихревые токи.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения основание и крышка экранирующего элемента могут быть выполнены из различных материалов, предпочтительно путем использования для крышки менее качественного материала, то есть материала, имеющего более низкое максимальное значение относительной магнитной проницаемости, поскольку последняя пересекается более слабым магнитным потоком по сравнению с основанием.

Предпочтительно, чтобы основание было выполнено из первого ферромагнитного материала, имеющего максимальное значение относительной магнитной проницаемости больше чем около 40, а крышка выполнена из второго ферромагнитного материала, имеющего максимальное значение относительной магнитной проницаемости больше чем около 20.

Предпочтительно, чтобы линия в дополнение к по меньшей мере одному поддерживающему элементу, соединенному с основанием экранирующего элемента, дополнительно содержала поддерживающий элемент, соединенный с крышкой экранирующего элемента.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения вышеупомянутый по меньшей мере один поддерживающий элемент, соединенный с основанием и необязательно также с крышкой экранирующего элемента, размещен на радиально наружном участке относительно по меньшей мере одного экранирующего элемента. В этом случае преимущества механическое сопротивление кабеля дополнительно возрастает.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления по меньшей мере один поддерживающий элемент размещен на радиально внутреннем участке относительно по меньшей мере одного экранирующего элемента. В этом случае можно использовать поддерживающий элемент в дополнение к экранирующему элементу, для поддержки также и множества кабелей в заданной пространственной конфигурации.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления по меньшей мере один экранирующий элемент размещен между парой поддерживающих элементов. В этом случае преимущества связаны с повышенным механическим сопротивлением, и одновременно может быть достигнута возможность