Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Провода и кабели / История электричества / Из истории электрических кабелей. Какой кабель самый длинный в мире?


 Школа для электрика в Telegram

Из истории электрических кабелей. Какой кабель самый длинный в мире?


Высоковольтные и низковольтные кабели используются во всем мире уже более ста лет. Без кабелей невозможно представить электротехнику. Кабели и кабельная техника являются нервной системой многих областей электротехники - электроэнергетики, связи, системах управления и многих других.

Силовые электрические кабели

История электрического кабеля

Силовой электрический кабель как технический элемент родился не вдруг, а лишь после нескольких лет использования электричества.

В 1880 годах для распределения электрической энергии чаще всего использовались оголенные провода, помещенные в деревянные короба.

В первой системе передачи и распределения электроэнергии, разработанной Томасом Эдисоном в 1882 году в Нью-Йорке, использовались медные стержни, обернутые джутом и помещенные в жесткие трубы, заполненные битумным (асфальтовым) составом.

Созданием первого силового кабеля современного типа мы обязаны Швейцарии. В 1867 году компания Val de Travers Asphalt Pasing Co. занималась добычей асфальта, который в основном использовался для производства бумажных труб с асфальтовым покрытием для питьевой воды.

Директор завода Франсуа Борель (1842 - 1924) проверил электроизоляционную способность асфальта и попытался изготовить с его помощью изолированный электрический проводник. Медный проводник он покрыл асфальтом, который защитил полосой листовой стали, спирально намотанной на асфальтовое покрытие.

Форма этого кабеля была похожа на нынешнюю, но кабель был не очень прочным - асфальт высыхал на воздухе и отваливался. Кроме того, производство такого кабеля было длительным и трудоемким.

Однажды путешествуя по Италии Борель посетил руины Помпеи недалеко от Неаполя. В 79 г. до н.э. Помпеи были разрушены извержением вулкана Везувий. В развалинах Борель увидел, что защищённые свинцом римские трубы прекрасно сохранились, хоть и были зарыты в землю более восемнадцати столетий назад.

У него сразу же возникло намерение использовать свинец для защиты кабелей от внешних воздействий

Он изобрел технологию изготовления подземных кабелей, заключающуюся в покрытии медного сердечника изолирующей оболочкой из битумной бечевки и ленты из толя. Затем несколько подготовленных таким образом проводников соединяли вместе и покрывали битумной бумагой. Всю эту конструкцию защищали лентой из свинца, намотанной по спирали. Для лучшей водонепроницаемости промежутки были покрыты асфальтом.

Исследования Франсуа Бореля привели его к его важному изобретению: свинцовому прессу, который он постоянно совершенстовал в процессе работы.

Доработка пресса позволила создавать более качественную водонепроницаемую изоляцию свинцовых кабелей. Асфальт наполняли смесью смолы и масла, на которую под давлением в прессе наносили свинец.

Так был создан первый кабель, предназначенный для распределения электроэнергии, который можно было хранить в земле и который в то же время оставался достаточно податливым для намотки и транспортировки.

Реклама свинцовых кабелей Бореля во французском журнале 1900 год

Реклама свинцовых кабелей Бореля во французском журнале 1900 года

Для производства такого типа кабелей в швейцарском Кортайлоде в 1879 году была построена "Фабрика электрических кабелей под свинцом", которая принадлежала акционерному обществу "Berthoud-Borel system". 

Это был первый в мире завод по производству электрических кабелей со свинцовой оболочкой. На нем также изготавливали аксессуары, необходимые для их прокладки.

Идея постройки такого завода перовначально не вызвала большого энтузиазма у окружающих.

Франсуа Борель писал: «Когда в 1878 году г-н Эдуард Берту и я объявили некоторым друзьям о своем намерении построить завод для производства подземных кабелей, мы были очень разочарованы тем, что не получили никакой поддержки.  

Наоборот, почти все те, кому мы с энтузиазмом сообщали о нашем проекте, стремились отвлечь нас от него, пытаясь доказать нам, что у этого производства нет будущего... Мы были убеждены, что электричество призвано сыграть большую роль в ближайшем будущем, и с предприимчивым пылом юности мы полностью отдались реализации наших проектов».

Тем неменее, кабели, сделанные на новом заводе по его технологии привлекли к себе внимание. Были получены многочисленные заказы: свинцовые кабели были проложены в швейцарских тоннелях Brenner, Vauderens, Saint-Maurice, Loges и т. д. Также такой кабель был проложен под железнодорожным тоннелем Арльберг в Австрии.

После Международной электрической выставки в Париже 1881 года имя  Франсуа Бореля становится очень известным.

Образцы свинцовых кабелей из Швейцарии отправляются в Британскую Индию, Австралию и Аргентину. Город Кельн оборудует всю свою электрическую сеть кабелями из Кортайлода. С того времени, они применялись практически во всех странах Европы, Берлине, Неаполе, Вене, Инсбруке, Шарлеруа, Ле-Мане, Монако и т.д.

После выставки головной офис компании по производству кабелей был перенесен в Париж на бульвар Осман, а на улице Лурмель построен новый завод. В 1896 году был построен еще один кабельный завод в Лионе.

В настоящее время завод в Кортайлоде является штаб-квартирой компании Nexans в Швейцарии.

Прокладка высоковольтного кабеля Nexans в Швейцарии

 Прокладка высоковольтного кабеля Nexans в Швейцарии

Однако первоначально кабели использовались только для передачи электрических сигналов, особенно в телеграфии, а затем и в телефонии (первый телефон был изобретен Александром Грэмом Беллом в 1877 г.).

Считаетсся, что коммерческое производство первых телеграфных кабелей началось в Великобритании в 1851 году. Они были изолированы натуральным природным материалом - гуттаперчей.

Прокладка трансатлантического кабеля на почтовой марке Великобритании - из серии "The Electric Revolution" 2021 года

Свинцовый кабель Бореля тоже первоначально использовался преимущественно как телефонный. Например, один из первых его кабелей, в 1880 году был проложен по дну Невшательского озера в Швейцарии. Этот кабель функционировал здесь без единой неисправности до 1928 года.

В сильноточной электротехнике кабель был впервые использован в 1881 году на Всемирной выставке в Париже. Здесь он распределял энергию по свечам Яблочкова. Это была первая дуговая лампа, которая горела без присмотра почти час.

Первая городская кабельная распределительная сеть была проложена в 1882 году в городе Лозанна в Швейцарии.

В 1886 году был произведен первый высоковольный кабель для линии электропередач Веве-Монтрё, опять же в Швейцарии. Эти кабели надежно работали более пятидесяти лет.

Прокладка электрического кабеля, Нью Йорк, 1888 год

Прокладка электрического кабеля, Нью Йорк, 1888 год

Хотя вулканизированная резина была запатентована Чарльзом Гудиером в 1844 году, она не применялась для изоляции кабелей до 1880-х годов.

Кабель с резиновой изоляцией использовался для цепей на 11 кВ в 1897 году на гидроэлектростанции Ниагарского водопада. Силовые кабели с бумажной изоляцией начали повсеместно применятся к 1895 году.

К концу девятнадцатого века количество кабельной проводки в мире очень резко возросло, а передача электроэнергии по кабелям постоянно совершенствовалась.

В первой половине ХХ века во Франции был введен в эксплуатацию кабель для электроснабжения Парижа - для передачи 220 кВ, способный непрерывно передавать мощность до 160 МВт.

Виды современных электрических кабелей

Кабели-рекордсмены

Долгое время самой длинной кабельной линией электропередачи в мире была линия, которая проходит от Тасмании до Австралии. Она пересекает Бассов пролив между двумя берегами на глубине 70 м от поверхности. Длина подводного участка составляет 290 км.

Используемый высоковольтный кабель «Basslink» позволяет передавать электроэнергию мощностью до 600 МВт из Тасмании в штат Виктория в Австралии. Кабель двухжильный, его толщина составляет 15 см и он использует постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для передачи энергии.

Балтийский кабель длиной 250 км был введен в эксплуатацию в декабре 1994 года. В то время это был второй по длине высоковольтный кабель в мире с номинальной максимальной мощностью передачи 600 МВт.

Этот кабель открыл новую эру передачи электроэнергии в Европе. Он соединяет город Любек-Херренвик на севере Германии со шведской электросетью в Треллеборге.

В дополнение к 233-километровому участку, пролегающему по морскому дну, линия проходит в виде подземного кабеля на протяжении нескольких километров. Он также пересекает реку Траве по каналу, построенному на шесть метров ниже дна реки.

Монтаж подводного кабеля

С 2012 года самым длинным электрическим кабелем в мире считался подводный кабель длиной 580 км, работающий на напряжении постоянного тока 450 кВ, проложенный между городом Эемсхавен в Нидерландах и городом Феда в Норвегии. Используемый кабель «NorNed» имеет пропускную способность до 700 МВт.

В октябре 2021 года самым длинным кабелем в мире стал кабель длиной 720 километров, работающий на напряжении постоянного тока 515 кВ, который соединяет город Блит на юго-востоке Нортумберленда в Англии с норвежской деревней Квиллдал недалеко от города Ставангера. 

Первоначально линия работает с максимальной мощностью 700 МВт, что составляет половину ее мощности, но она будет увеличена до полных 1400 МВт в течение трех месяцев.

Это совместный проект операторов системы передачи электроэнергии Statnett и National Grid. Подводный кабель был произведен компанией Prysmian и изготовлен на заводе Arco Felice в Неаполе, Италия. Преобразовательные станции HVDC были построены и установлены компанией ABB.

Самый глубокий в мире подводный силовой кабель проходит в Тирренском море на глубине 1600 метров ниже уровня моря. Он соединяет Сардинию с материковой частью Италии.

Эта уникальная инженерная система состоит из кабелей, проложенных по суше на протяжении 15 км, прежде чем они соединятся с подводным кабелем длиной 420 км. Там, где морское дно каменистое, трос крепится с помощью фиксируемых вручную хомутов. В зонах наносов он защищен заилением до глубины около метра.

Подводный силовой кабель

Подводные силовые кабели играют важную роль в распределении электроэнергии между регионами или странами

Первым подводным кабелем в мире на рекордное напряжение 600 кВ стал кабель Western HVDC Link — это высоковольтная подводная электрическая линия постоянного тока (HVDC) в Великобритании между Хантерстоном в Западной Шотландии и Флинтширским мостом в Северном Уэльсе, проложенная к западу от острова Мэн.

Этот кабель имеет пропускную способность 2250 МВт и полностью введен в эксплуатацию в 2019 году. Кабельная линия состоит из кабеля длиной 422 км, из которых 385 км находятся под водой.

Самый длинный кабель в мире

Но все эти рекорды в будущем должна побить линия электропередачи Австралия-Азия (AAPowerLink), которая представляет собой проект электроэнергетической инфраструктуры, который, как планируется, будет включать в себя крупнейшую в мире солнечную электростанцию, самую большую в мире аккумуляторную батарею и самый длинный в мире подводный силовой кабель.

Солнечная электростанция на севере Австралии будет производить электроэнергию, большая часть которой будет экспортироваться в Сингапур, а затем в Индонезию по линии электропередачи постоянного тока длиной 4500 км с пропускной способностью 3 ГВт.

20 октября 2021 года было объявлено о создании экспертного глобального консорциума для реализации этого масштабного энергетического австралийско-азиатского проекта.

Реализацию этого проекта планируется начать в середине 2023 года, а эксплуатация его начнется в начале 2026 года. Этот подводный кабель станет самым длинным подводным кабелем в мире, превысив длину существующего подводного силового кабеля примерно в пять раз.

Проект AAPowerLink

Считается, что AAPowerLink ознаменует начало новой отрасли экспорта возобновляемых источников энергии.

Разработка компанией Sun Cable проекта AAPowerLink сделает Австралию, Сингапур и другие азиатские страны региональными центрами возобновляемой энергии и создаст значительные возможности для экономики и устойчивой энергетики на десятилетия.

Этот проект создаст тысячи рабочих мест в сфере эксплуатации и строительства, стимулируя возможности для местных предприятий и поставщиков. AAPowerLink — это проект стоимостью более 30 миллиардов австралийских долларов.

Благодаря этому проекту у Австралии появится уникальная возможность экспортировать большие объемы возобновляемой энергии, поддерживая региональные энергетические потребности и экономический рост.