Подводные высоковольтные технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт ЭНИН

Направление подготовки (специальность) Электротехника и электромеханика

Кафедра ЭЭC

Реферат:

«Подводные высоковольтные технологии»

Выполнили студенты гр. 5А2В Дибин И.В.

Томск 2014

Содержание

Введение

1. История развития силовых подводных кабелей (СПК)

2. Силовые кабели переменного тока

Литература

Введение

Принято думать, что мировая информационная паутина -- это нечто неосязаемое. И отчасти это так. Атмосфера планеты за последнюю сотню лет превратилась из банальной смеси азота и кислорода в густой бульон из радиоволн. Но не стоит заблуждаться -- каждый бит информации, прежде чем стать эфирным электромагнитным излучением, обязательно проделывает неблизкий путь по проводам, большая часть которых проложена по океанскому дну

1. История развития силовых подводных кабелей (СПК)

Попытки соединить континенты проводами начались в первые же годы после изобретения самого телеграфа. В 1840 году английский профессор Уитстон представил на рассмотрение парламента проект прокладки подводного кабеля от Дувра к французскому берегу, но не получил согласия законодателей и, соответственно, денег.

Через два года изобретатель наиболее распространенной версии телеграфа Сэмюэл Морзе связал кабелем берега бухты Нью-Йорка и передал по нему сообщение. Тогда же он предсказал, что через недолгое время телеграф свяжет Старый Свет с Новым. Через десятилетие после этого компания братьев Джона и Джекоба Бреттов запустила телеграфное сообщение между Англией и Францией, проложив одножильный медный провод, одетый в гуттаперчу и стальную оплетку, под водами Ла-Манша.

Человеком, соединившим мгновенной связью Старый и Новый Свет, стал американский предприниматель Сайрус Филд, основавший в 1854 году «Нью-Йоркско-Ньюфаундлендскую и Лондонскую телеграфную компанию». Вице-президентом стал известный нам Сэмюэл Морзе. Укладка кабеля началась в 1857 году при содействии правительств США и Великобритании, предоставивших для использования в роли кабелеукладчиков военные корабли: пароходофрегат «Ниагара» и парусно-паровой линкор «Агамемнон». На дно Атлантики было уложено 620 км кабеля, после чего он оборвался.

Вплоть до 30-х годов XX века главной проблемой межконтинентальных коммуникаций было низкое качество изоляции. Основными материалами для ее изготовления служили натуральные полимеры каучук и гуттаперча, сверху кабель обвивался броней из стальной проволоки, а на прибрежных участках броня иногда делалась двухслойной для защиты от якорей и рыбацких снастей.

Ключевой момент в развитии кабельной техники - разработка сшитого полиэтилена (СПЭ). Способ сшивания полиэтилена с помощью пероксидов был открыт Т. Энгелем в 1968 г. На основе этого способа была разработана технология промышленного производства полиэтиленовых труб из нового материала. Очень скоро технология сшивании политилена была использована в кабельной технике для получения изоляции силовых кабелей переменного напряжения. Переход к использованию СПЭ для изоляции силовых кабелей постоянного тока занял длительный период времени в связи с возникшими техническими трудностями. После целого ряда опытных и исследовательских работ в 2000-2007 гг. был проложен подводный силовой кабель постоянного тока с изоляцией из СПЭ между Норвегией и Голландией. Это - самый длинный подводный силовой кабель. Длина кабельной линии на напряжение 123 кВ и передаваемую мощность 700 МВт составляет 580 км. В это же время появляются силовые подводные кабели переменного тока с изоляцией из СПЭ, предназначенные для соединения береговой зоны с офшорными платформами, на которых добываются нефть и газ, а чуть позднее с оффшорными ветропарками для производства электроэнергии.

Ключевым моментом в развитии техники в целом и кабельной техники в частности явилось создание оптических волокон. Такие волокна для передачи изображения были разработаны в 50-е годы XХ века Американской оптической компанией и Королевским научно-техническим коллед- жем в Лондоне. Эти волокна сразу же нашли применение в световодах для визуального наблюдения внутренних органов человека. В 1966 г. Ч. Као и Дж.А. Хокмен (Standard Тelecommunication Lab.) сформулировали требования к системе пердачи информации по стеклянным волокнам, за что впоследствии Ч. Као был удостоен Нобелевской премии (2009 г.). В 1972 г. фирма Corning (США) получила оптическое волокно с затуханием передаваемого сигнала до 4 дБ/км, пригодное для промышленного использования, которое затем было доведено до высочайших характеристик по затуханию (~ 0,2 дБ/км) и до массового производства и применения в кабелях телекоммуникационного назначения. Как результат в 80-е годы начали прокладываться кабельные оптические системы. Так, в 1987 г. были проложены подводные оптические кабели между Великобританией и Бельгией, и Великобританией и Ирландией. В 1988 г. проложен трансокеанский подводный оптический кабель.Применение подводных кабелей постоянного и переменного тока, подводных оптических кабелей продолжаетрасширяться.

2. Силовые кабели переменного тока

полимер изоляция высоковольтный кабель

Сегодняшние оптоволоконные кабели имеют многоуровневую защиту от едкой морской воды и механических повреждений. Пучок передающих волокон «плавает» в гелевом гидрофобном наполнителе внутри медной или алюминиевой трубки, покрытой слоем эластичного поликарбоната и алюминиевым экраном. Следующий слой- скрученная стальная проволока, обернутая майларовой лентой. Снаружи кабель одет в полиэтиленовую «рубашку». Другой вариант -- кабель с профилированным несущим сердечником. В такой схеме до восьми оптических пар помещаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, заполненных гелем. Пары защищены навитой майларовой лентой, медным экраном и толстой полиэтиленовой оплеткой. В центре шнура проложена толстая стальная проволока для придания кабелю жесткости. Гарантия на подводные кабели связи -- не менее 25 лет.

Высоковольтные магистрали, связывающие с Большой землей острова, нефтяные платформы и ветряные электростанции, защищены еще лучше коммуникационных. Проводниками обычно служат три медные жилы, каждая из которых экранирована полупроводниковой лентой и толстым слоем изолятора из сшитого полиэтилена. Поверх изолятора проложен еще один экран, навита водонепроницаемая лента. Снаружи каждая токопроводящая жила закрыта герметичной свинцовой оболочкой и антикоррозионной полиэтиленовой оплеткой. Если в качестве основного изолятора используется этиленпропиленовая резина (ЭПР), свинцовый слой зачастую не используется в целях облегчения конструкции. В состав современного силового кабеля обязательно включается как минимум одна оптоволоконная пара для передачи данных. Проводники и оптоволокно заливаются полипропиленом или полиэтиленом, покрываются лентой-усилителем, полимерной оплеткой, броней из стальной проволоки и еще одним слоем из полиэтиленовой пряжи толщиной не менее 4 мм.

Как правило, такие кабели служат верой и правдой десятки лет. Быстрое развитие морской ветроэнергетики и нефтегазодобычи привело к тому, что в настоящее время все имеющиеся на планете восемь заводов по производству подводного силового кабеля работают на пределе мощности. И спрос на их продукцию только растет.

Литература

1. http://www.popmech.ru/technologies/11628-pautina-pod-vodoy-kabel/#full.

2. И.Б. Пешков, д-р техн. наук, профессор, президент Международной Ассоциации «Интеркабель» Подводные кабели: современное состояние и тенденции развития.

Размещено на Allbest.ru