ЭКРАНИРОВАНИЕ КАБЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК H02G9/02 

Область техники

Изобретение относится к экранированию кабельных систем высокого напряжения (ВН).

Более конкретно настоящее изобретение относится к экранированию электромагнитного поля (ЭМП) подземных кабелей высокого напряжения трехфазного переменного тока (AC) в соединительных ячейках, смотровых колодцах и соединительных камерах, а также в других местах, где по какой-либо причине кабели разнесены друг от друга на некоторое расстояние, например, чтобы обойти препятствие на пути кабелей.

Предшествующий уровень техники

Из соображений краткости изложения в нижеследующем описании речь пойдет главным образом о соединительных ячейках.

В настоящем описании и формуле изобретения употребляются следующие термины:

«высокое напряжение» или ВН - для обозначения напряжений свыше 35 кВ, т.е. этот термин в широком смысле употребляется как включающий в себя «сверхвысокое напряжение» (СВН);

«коэффициент экранирования» или КЭ - используется для обозначения соотношения между плотностью магнитного потока в заданной точке при отсутствии экранирования и когда кабельная система экранирована, причем это соотношение вычисляется, например, на пике вдоль оси кабельной системы или в ближайшем отделении либо критическом месте, или на локальном пике в соединительной ячейке.

Кабельные системы высокого напряжения применяются для распределения электрической мощности от электростанции и в общем случае содержат один или более кабелей, в частности три кабеля для трехфазных систем. Кабельные системы могут быть воздушными (подвесными), наземными или подводными.

Известно, что кабельные системы высокого напряжения переменного тока излучают ЭМП, которое считается опасным для здоровья, особенно в плотно населенных областях. Государственные администрации и учреждения накладывают строгие ограничения на излучения электромагнитных полей, допустимых для любой кабельной системы. ЭМП быстро уменьшается с расстоянием от кабельной системы, и поэтому являются проблемой только в подземных кабельных системах.

В подземных кабельных системах пролеты кабельных систем обычно проложены под землей в траншеях. Три кабеля трехфазной кабельной системы можно проложить в виде плоского образования, т.е. с продольными осями трех кабелей, пролегающими, по существу, параллельно в одной и той же плоскости, или в виде образования типа трилистника, т.е. с продольными осями трех кабелей, лежащими в разных плоскостях, расположенными в виде треугольного образования на коротком расстоянии друг от друга, предпочтительно, с контактирующими оболочками кабелей, так что кабельная система имеет форму поперечного сечения, напоминающую трилистник.

На концах пролеты кабелей кабельной системы соединены с помощью специально разработанных муфт. Обычно это делается в соединительной ячейке. Чтобы разместить муфты с требуемым промежутком между муфтами, кабели кабельной системы разносят шире друг от друга, обычно, в виде плоского образования, но, в принципе, возможно и образование в виде треугольника. Чтобы сократить межосевые расстояния между кабелями, также практикуют продольное смещение муфт кабелей в соединительной ячейке. В случае трехфазной кабельной системы три муфты иногда располагают в «дельта»-конфигурации. Кроме того, иногда взаимные положения трех кабелей трехфазной кабельной системы изменяются от одного пролета (траншеи) к соседнему в соединительной ячейке, чтобы снизить потери мощности. Это может привести к тому, что потребуются еще больше соединительных ячееек. Хотя эта транспозиция кабелей ниже нигде не будет упоминаться, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение применимо независимо от наличия такой транспозиции.

Аналогичным образом, кабели кабельной системы можно шире разнести друг от друга в некотором положении, чтобы обойти препятствие, или по другим причинам.

Как известно, ЭМП, излучаемое кабельными системами, увеличивается с протекающим током, который в системах кабелей ВН в типичном случае имеет порядок величины, составляющий от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер и тоже увеличивается с увеличением межосевого расстояния кабелей. Вследствие этого он обычно максимален в соединительных ячейках и в других местах, где кабели разнесены дальше, чем в траншеях.

Когда требуется очень низкий порог излучений ЭМП - в очень критичных местах, таких, как вблизи школ, детских садов и аналогичных пунктов, - в траншеях обычно используют металлические пластины, стальные трубы и ферромагнитные кабельные каналы, а в соединительных ячейках обычно используют ферромагнитные кожухи.

В других местах обычно приемлемо ЭМП, не превышающее 3 мкТ при измерении на 1 м над уровнем грунта, и разработаны способы экранирования пассивными контурами. С учетом быстрого уменьшения ЭМП с расстоянием, ЭМП 3 мкТ в критическом месте обычно получается, когда ЭМП вдоль продольной оси не превышает 10 мкТ.

В статье Paolo Maioli и Ernesto Zaccone под названием “Passive loops technique for electromagnetic fields mitigation: applications and theoretical considerations” («Технология пассивных контуров для ослабления электромагнитных полей: приложения и теоретические соображения»), опубликованной в Jicable 07, сообщается о нескольких способах экранирования пассивными контурами.

Технология пассивных контуров - это способ экранирования ЭМП с коэффициентом экранирования, который может достигать высоких значений. Такая технология обеспечивает установку пассивных, т.е. не находящихся под напряжением, контуров кабелей в траншею или в соединительной ячейке, чтобы ослабить ЭМП. Обычно устанавливают кабели низкого напряжения (НН) - вследствие того, что в эти кабелях индуцируется очень малое напряжение. Пассивные контуры можно располагать на поверхности утрамбованной засыпки - или выше уровня кабелей переменного тока в соединительной камере, или на том же уровне, что и кабели переменного тока, и/или ниже уровня кабелей переменного тока. Некоторые контуры также можно располагать, разнося их по периметру поперечного сечения соединительной ячейки.

В одном предложенном решении для кабельной системы, рассчитанной на 345 кВ с током 1368 A, устанавливают слой из четырех контуров пассивных кабелей, располагая его в 400 мм над муфтами. Кабели с сечением 300 мм² размещают в положениях ±1 м, ±0,9 м, ±0,8 м и ±0,7 м от продольной оси соединительной ячейки. Внутренние контуры на 1 м длиннее, чем длина силового кабеля в соединительной ячейке, и экранируют часть кабелей, где они постепенно восстанавливают плоскую конфигурацию. ЭМП экранируется до значения ниже 20 мкТ, составляет примерно 17 мкТ на пиковом уровне и составляет 3 мкТ на уровне примерно 6 м от продольной оси соединительной ячейки.

Это решение воплощено в соединительной ячейке и будет подробнее описано ниже со ссылками на фиг. 14.

В других предложенных решениях говорится об укладке пассивных контуров через одинаковые промежутки друг от друга поверх засыпки, начиная с оконечностей траншеи, и постепенном добавлении дополнительных кабелей к центру.

В статье Paolo Maioli и Ernesto Zaccone под названием “Thermal design of HV electric systems with EMF mitigation devices” («Тепловой расчет электрических систем высокого напряжения с устройствами, ослабляющими ЭМП»), опубликованной в Sarajevo Colloquium on EMF (Сараевский коллоквиум по ЭМП), проходившего 3 - 4 июля 2009 г., опубликована фотография экранирования ЭМП пассивным контуром соединительной ячейки, рассчитанной на 132 кВ. Ток в силовых кабелях составлял 860 A.

В статье также сказано о применении медных пластин для обеспечения более высокого КЭ, чем у пассивных контуров. Плоскую пластину для экранирования ЭМП кабеля, рассчитанного на 87/150 кВ, в плоском образовании в траншее можно разместить выше и/или ниже уровня кабелей ВН; в качестве более эффективных решений сказано о применении «H-образного профиля» или «перевернутого U-образного профиля», а также двух вертикальных панелей вблизи боков траншеи.

Другое экранирование ЭМП кабеля пассивного типа обеспечивается для конфигурации, предусматривающей одинаковое разнесение параллельных отрезков кабелей, соединенных друг с другом на соответствующих концах посредством двух противоположных клеммных колодок и охватывающих всю длину и ширину зоны, в которой разнесены кабели. Это решение подробнее описано ниже со ссылками на фиг. 15.

В настоящем описании и формуле изобретения термины «проводящий», «изолированный», «соединенный» и другие, которые также могут иметь тепловой или механический смысл, употребляются в электрическом смысле, если не указано иное.

Краткое изложение существа изобретения

Заявитель к настоящему времени обнаружил, что, как указано в двух статьях, процитированных выше, в случае пассивных контуров, изолированных друг от друга, в продольном центре соединительной ячейки коэффициент экранирования высок, а магнитное поле слабое, но магнитное поле имеет высокие поперечные пики; по сравнению с этим, в случае параллельных пассивных контуров, соединенных друг с другом на соответствующих концах, общий коэффициент экранирования высок, а магнитное поле не имеет поперечных пиков, но магнитное поле имеет более высокое значение в продольном центре соединительной ячейки.

Заявитель столкнулся с технической проблемой понижения магнитного поля, излучаемого кабелями переменного тока в местах, где они разнесены друг от друга на протяжении некоторого участка своей длины.

Как подробнее описывается ниже, заявитель обнаружил, что эту проблему можно решить, предусматривая, по меньшей мере, два тракта для пассивного тока, которые взаимосвязаны на их продольных концах, и проложены в проводнике, имеющем две ветви со сходящимися концевыми участками.

Соответственно в одном аспекте настоящее изобретение относится к магнитно-экранированной кабельной компоновке, содержащей, по меньшей мере, два кабеля переменного тока, содержащих разнесенный участок, проходящий между двумя сходящимися участками параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок последовательно включает в себя расходящийся участок, широко разнесенный участок и сходящийся участок, и систему экранирования ЭМП, проложенную поверх упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей переменного тока, причем упомянутая система, экранирующая ЭМП, содержит проводник, имеющий две ветви, образующие срединный участок и концевые участки, причем ширина срединного участка равна расстоянию между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке, или больше этого расстояния, а ширина на оконечностях концевых участков больше, чем расстояние между кабелями переменного тока на сходящихся участках, и меньше, чем расстояние между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке, при этом упомянутый проводник содержит внутренний электрический тракт и внешний электрический тракт, соединенные друг с другом на соответствующих продольных концах.

В настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин «разнесенный участок» означает участок кабелей или отрезок кабелей, на котором расстояние между двумя кабелями увеличено по отношению к близкому расположению кабеля в траншее, тем самым вызывая увеличение магнитного поля.

В настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин «сближенный участок» означает участок кабелей, на котором расстояние между двумя кабелями поддерживается как можно меньшим, а оболочки кабелей при этом, предпочтительно, контактируют друг с другом.

В настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин изобретения «параллельные кабели» означает участок кабелей, на котором расстояние между двумя кабелями не изменяется более чем на 10%.

В настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения термин «срединный участок» употребляется в широком смысле для обозначения участка системы экранирования ЭМП, который находится между двумя концевыми участками, но не обязательно является центральным или равноудаленным от оконечностей.

Суммарная длина системы экранирования ЭМП, предпочтительно больше, чем у широко разнесенного участка, и меньше, чем у разнесенного участка, или равна ей.

Две ветви проводника, предпочтительно, электрически изолированы вдоль своей длины.

Упомянутые две ветви проводника отстоят друг от друга и, предпочтительно, по существу, параллельны друг другу на упомянутом срединном участке.

Проводник, предпочтительно, содержит, по меньшей мере, один дополнительный электрический тракт помимо упомянутых внутреннего и внешнего электрических трактов, причем упомянутый дополнительный электрический тракт (упомянутые дополнительные электрические тракты) соединен(ы) с упомянутым внутренним и внешним электрическими трактами на соответствующих продольных концах.

Каждый электрический тракт предпочтительно проходит вдоль двух ветвей проводника.

Проводник предпочтительно содержит пассивные кабели, попарно ограничивающие каждый из упомянутых электрических трактов.

Каждый пассивный кабель предпочтительно содержит проводник и слой изоляции.

Предпочтительнее, проводник содержит множество первых пассивных кабелей и множество вторых пассивных кабелей, причем каждый первый и второй пассивный кабель содержит срединный участок и два сходящихся концевых участка, а оконечности соответствующих концевых участков электрически соединены друг с другом.

Количество упомянутых первых пассивных кабелей и/или упомянутых вторых пассивных кабелей находится в диапазоне между 2 и 15, предпочтительнее - находится в диапазоне между 4 и 10, а еще предпочтительнее - равно 5.

Количества кабелей этих двух типов не обязательно должны быть равны друг другу, хотя это и предпочтительно.

Срединные участки соседних пар первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей предпочтительно разнесены на одинаковые расстояния.

В альтернативном варианте, межосевое расстояние между соседними первыми и, соответственно, вторыми пассивными кабелями не является постоянным, а предпочтительно уменьшается, предпочтительнее - наполовину от крайних изнутри пар к крайним снаружи парам.

Аналогичным образом, сходящиеся концевые участки первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей могут быть разнесены на одинаковые расстояния.

В альтернативном варианте, межосевое расстояние между сходящимися участками соседних первых и, соответственно, вторых кабелей может не являться постоянным, а предпочтительно может уменьшаться, больше, в частности, наполовину от крайних изнутри пар к крайним снаружи парам.

Межосевое расстояние между сходящимися участками соседних первых и, соответственно, вторых кабелей предпочтительно меньше, чем межосевое расстояние между срединными участками соседних первых и, соответственно, вторых кабелей.

Предпочтительно, система экранирования ЭМП, дополнительно содержит две клеммные колодки, электрически соединяющие оконечности соответствующих концевых участков первых пассивных кабелей и вторых пассивных кабелей друг с другом. Это обеспечивает возможность простого электрического соединения пассивных кабелей, а также обеспечивает возможность желаемой фиксации межосевого расстояния (межосевых расстояний) пассивных кабелей.

Предпочтительнее, каждая клеммная колодка имеет первый участок, механически и электрически соединяющий друг с другом оконечности первых пассивных кабелей, второй участок, механически и электрически соединяющий друг с другом оконечности вторых пассивных кабелей, и промежуточный участок.

Предусматривая промежуточный участок, без пассивного кабеля, можно легко изменять длину этого участка для изменения минимального промежутка между пассивными кабелями крайней изнутри пары, т.е. между двумя ветвями проводника.

Каждый из первого и второго участков клеммных колодок предпочтительно имеет длину, которая больше, чем количество упомянутых первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей плюс единица, в двадцать-шестьдесят раз, а предпочтительнее - в сорок раз.

Предпочтительнее первый участок и второй участок каждой клеммной колодки образуют с промежуточным участком угол, отличающийся от 0° или 180°.

Тогда этот угол(эти углы) можно выбрать так, что первый и второй участки клеммных колодок будут, по существу, перпендикулярны пассивным кабелям, так что соединение с ними станет легче.

Предпочтительнее первый участок и второй участок каждой клеммной колодки шарнирно соединены с ее промежуточным участком, так что упомянутый угол является регулируемым.

Каждая клеммная колодка предпочтительно ограничивает межосевое расстояние оконечностей сходящихся концевых участков множества первых пассивных кабелей и множества вторых пассивных кабелей.

Каждая клеммная колодка предпочтительно определяет минимальное межосевое расстояние двух крайних изнутри пассивных кабелей.

Пассивные кабели предпочтительно имеют алюминиевый проводник.

Клеммные колодки предпочтительно выполнены из меди.

Когда пассивные кабели имеют алюминиевый проводник, а клеммные колодки выполнены из меди, каждый пассивный кабель предпочтительно снабжен биметаллическим наконечником.

Биметаллический наконечник предпочтительно содержит алюминиевый воротник, в котором неподвижно заключен неизолированный отрезок упомянутого алюминиевого проводника, и медный хвостовик, выступающий из него.

Таким образом, электрическая связь пассивных кабелей с клеммными колодками улучшается.

Каждый пассивный кабель предпочтительно снабжен водостойкой термоусадочной оболочкой, так что пассивные кабели являются водостойкими.

Кроме того, система экранирования ЭМП может дополнительно содержать дополнительные электрические тракты продольно снаружи упомянутого внутреннего электрического тракта и упомянутого внешнего электрического тракта.

Дополнительные электрические тракты предпочтительно определены дополнительными кабелями, механически и электрически соединенными попарно с каждым продольным концом проводника, например, на каждой присоединительной колодке, и сходящимися к продольной оси компоновки.

Дополнительные электрические тракты предпочтительно имеют длину, измеряемую вдоль продольной оси, равную средней длине концевых участков проводника, измеряемой вдоль продольной оси.

Дополнительные кабели предпочтительно имеют проводящее поперечное сечение, которое, по меньшей мере, в два, а предпочтительно - в три раза больше, чем у пассивных кабелей.

В некоторых вариантах осуществления проводник содержит проводящую пластину, имеющую продольно проходящее отверстие, суженное на его продольных концах.

Проводящая пластина предпочтительно имеет внешний профиль, сужающийся на ее продольных концах.

Система экранирования ЭМП предпочтительно расположена выше уровня кабелей переменного тока.

Это обеспечивает возможность упрощенной установки и технического обслуживания электрической распределительной сети, в которой систему экранирования ЭМП можно установить позже, чем любые муфты кабелей переменного тока, а размеры ее можно определить как функцию ЭМП неэкранированной кабельной системы.

Когда разнесенный участок кабелей переменного тока заключен в соединительной ячейке, содержащей верхнюю засыпку поверх кабелей переменного тока, систему экранирования ЭМП, предпочтительнее располагать поверх упомянутой верхней засыпки.

Система экранирования ЭМП предпочтительно расположена на глубине экранирования, находящейся в диапазоне между 600 и 1500 мм, предпочтительнее - составляющей 1150 мм.

Предпочтительно, чтобы дополнительно увеличить коэффициент экранирования ЭМП, компоновка дополнительно содержит, по меньшей мере, одну дополнительную систему экранирования.

Эта, по меньшей мере, одна дополнительная система экранирования может быть расположена ниже уровня кабельной системы, предпочтительно на уровне или около низа соединительной ячейки, в которой смонтирован упомянутый разнесенный участок кабелей переменного тока, и/или на уровне кабельной системы.

Дополнительная система экранирования, расположенная ниже уровня кабельной системы, и система экранирования, расположенная выше уровня кабельной системы, предпочтительно имеют одинаковую конфигурацию.

Предпочтительно проводники упомянутой системы экранирования ЭМП, и упомянутой, по меньшей мере, одной дополнительной системы, электрически соединены на соответствующих продольных концах.

Каждая ветвь упомянутого проводника предпочтительно проходит, на срединном участке, от продольной оси на расстояние, находящееся в диапазоне между пятью восьмыми и пятью вторыми расстояния между кабелями переменного тока на их широко разнесенном участке, а предпочтительнее упомянутое расстояние составляет пять четвертых поперечного размера упомянутого расстояния между кабелями переменного тока.

Срединные участки упомянутого проводника предпочтительно имеют среднюю длину, измеряемую вдоль продольной оси, находящуюся в диапазоне между двумя третями и четырьмя третями длины широко разнесенного участка упомянутого разнесенного участка, а предпочтительнее упомянутая средняя длина равна длине широко разнесенного участка.

Каждый из концевых участков упомянутого проводника предпочтительно имеет среднюю длину, измеряемую вдоль продольной оси, находящуюся в диапазоне между одной трети длины, измеряемой вдоль продольной оси, и полутора такими длинами одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка.

Средняя суммарная длина упомянутого проводника, измеряемая вдоль продольной оси, предпочтительно находится в диапазоне между разностью длины, измеряемой вдоль продольной оси, разнесенного участка упомянутых двух кабелей переменного тока минус длина, измеряемая вдоль продольной оси, одного из расходящегося и сближающегося участков упомянутого разнесенного участка, и суммой упомянутой длины разнесенного участка упомянутых двух кабелей переменного тока плюс упомянутая длина одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка.

Предпочтительнее средняя суммарная длина, измеряемая вдоль продольной оси упомянутого проводника, равна длине, измеряемой вдоль продольной оси, упомянутого разнесенного участка, а еще предпочтительнее - длине, измеряемой вдоль продольной оси упомянутого разнесенного участка, уменьшенной на две трети длины, измеряемой вдоль продольной оси, одного из расходящегося и сходящегося участков упомянутого разнесенного участка.

В предпочтительном варианте, когда проводник содержит множество первых пассивных кабелей и множество вторых пассивных кабелей, попарно определяющих каждый из упомянутых электрических трактов, каждый из крайнего изнутри первого пассивного кабеля и крайнего изнутри второго пассивного кабеля расположен на расстоянии от продольной оси, находящемся в диапазоне между пятью четвертями отношения между расстоянием между кабелями переменного тока на их широко разнесенном участке и количеством упомянутых первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей, и пятикратным таким отношением, а предпочтительнее - упомянутое расстояние равно пяти вторым упомянутого отношения.

В предпочтительных вариантах осуществления каждый из концевых участков упомянутого проводника имеет среднюю длину, измеряемую вдоль продольной оси, равную двум третям длины, измеряемой вдоль продольной оси, одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка кабелей переменного тока.

Оконечности концевых участков упомянутого проводника предпочтительно находятся на взаимном расстоянии, находящемся в диапазоне между одной четвертью межосевого расстояния кабельной системы на сближенном участке и утроенным таким расстоянием, а предпочтительнее - упомянутое взаимное расстояние равно упомянутому межосевому расстоянию.

Когда система экранирования ЭМП дополнительно содержит дополнительные электрические тракты продольно снаружи упомянутого внутреннего электрического тракта и упомянутого внешнего электрического тракта, они предпочтительно выходят за пределы длины разнесенного участка кабелей переменного тока.

Дополнительные электрические тракты предпочтительно имеют длину, измеряемую вдоль продольной оси, находящуюся в диапазоне между одной трети длины, измеряемой вдоль продольной оси, одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка кабелей переменного тока, и полутора такими длинами, а предпочтительнее - упомянутая длина дополнительных электрических трактов равна двум третям длины расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка кабелей переменного тока.

Продольная ось системы экранирования ЭМП предпочтительно лежит в одной вертикальной плоскости с продольной осью кабельной системы, содержащей упомянутые, по меньшей мере, два кабеля переменного тока.

Поперечная ось системы экранирования ЭМП предпочтительно лежит в одной вертикальной плоскости с поперечной осью кабельной системы, содержащей упомянутые, по меньшей мере, два кабеля переменного тока.

Концевые участки проводника предпочтительно должны начинаться там, где неэкранированное ЭМП упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей переменного тока находится в диапазоне между 50% и 99% своего максимума, и должны заканчиваться там, где это неэкранированное ЭМП находится в диапазоне между 34% и 70% своего максимума.

В еще одном аспекте изобретение относится к экрану ЭМП для кабельной системы переменного тока, причем упомянутый экран ЭМП содержит проводник, имеющий две ветви, образующие срединный участок и сходящиеся концевые участки, при этом упомянутый проводник содержит внутренний электрический тракт и внешний электрический тракт, соединенные друг с другом на соответствующих продольных концах.

В еще одном аспекте изобретение относится к способу экранирования, по меньшей мере, двух кабелей переменного тока на разнесенном участке, проходящем между двумя сближенными участками параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок последовательно включает в себя расходящийся участок, широко разнесенный участок и сходящийся участок, а способ включает в себя этапы, на которых:

- обеспечивают первый внешний замкнутый электрический тракт, проходящий, по меньшей мере, по части упомянутого разнесенного участка, с суженными концами;

- обеспечивают второй внутренний замкнутый электрический тракт, проходящий, по меньшей мере, по части упомянутого разнесенного участка, с суженными концами; и

- электрически соединяют упомянутые первый и второй электрические тракты на их суженных концах.

Внешний замкнутый электрический тракт предпочтительно имеет ширину, равную расстоянию между кабелями переменного тока на их широко разнесенном участке, или большую.

Упомянутые электрические тракты предпочтительно имеют длину, измеряемую вдоль продольной оси, находящуюся в диапазоне между разностью длины, измеряемой вдоль продольной оси, разнесенного участка упомянутых двух кабелей переменного тока минус длина, измеряемая вдоль продольной оси, одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка, и суммой упомянутой длины разнесенного участка упомянутых двух кабелей переменного тока плюс упомянутая длина одного из расходящегося или сходящегося участков упомянутого разнесенного участка.

Внутренний замкнутый электрический тракт предпочтительно имеет ширину, находящуюся в диапазоне между одной трети двумя третями ширины упомянутого внешнего замкнутого электрического тракта, предпочтительно - по существу, равную половине ширины упомянутого внешнего замкнутого электрического тракта.

В целях, преследуемых настоящим описанием и прилагаемой формулой изобретения, за исключением специально оговоренных случаев, все числа, выражающие величины, количества, проценты и т.д., во всех случаях следует понимать как допускающие изменение - за счет употребления слова «приблизительно». Кроме того, все диапазоны включают в себя любую комбинацию указываемых точек максимума и минимума и включают в себя любые промежуточные диапазоны между ними, которые могут быть или не быть конкретно пронумерованы в описании. Геометрические параметры, такие как длины, межосевые расстояния, ширина и глубина, следует понимать как представляющие собой номинальное или расчетное значение в рамках воплощения и закладываемых допусков. Аналогично геометрические соотношения, такие как параллельность и нахождение в одной плоскости, следует понимать как отображающие номинальную компоновку в рамках воплощения и закладываемых допусков.

Допуск следует понимать как находящийся в диапазоне 10%-го изменения соответствующей величины или соответствующего соотношения.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически изображен вариант осуществления экрана и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением в соединительной ячейке на виде сверху, как если бы грунт был прозрачным;

на фиг. 2-4 схематически изображены некоторые характеристические величины соединительной ячейки и экрана согласно фиг. 1, при этом на фиг. 2 и 4 представлены виды сверху, а на фиг. 3 - поперечное сечение;

на фиг. 5 схематически изображена клеммная колодка экрана согласно фиг. 1;

на фиг. 6-9 схематически изображены несколько этапов изготовления экрана согласно фиг. 1;

на фиг. 10 схематически изображена магнитно-экранированная кабельная компоновка согласно фиг. 1 с дополнительными экранами в соединительной ячейке в поперечном сечении;

на фиг. 11-13 схематически изображены другие варианты осуществления экрана и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением в соединительной ячейке на виде сверху, как если бы грунт был прозрачным;

на фиг. 14-15 схематически изображены экраны и магнитно-экранированные кабельные компоновки в соответствии с известным уровнем техники в соединительной ячейке на виде сверху, как если бы грунт был прозрачным;

на фиг. 16 представлен график коэффициента экранирования экранов в соответствии с изобретением и в соответствии с известным уровнем техники; и

на фиг. 17 представлен график магнитного поля магнитно-экранированных кабельных компоновок в соответствии с изобретением и в соответствии с известным уровнем техники.

Описание предпочтительных вариантов воплощения

На фиг. 1 схематически изображен вариант осуществления экрана 1 ЭМП на основе пассивных кабелей и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением. Магнитно-экранированная кабельная компоновка содержит систему 1 экранирования ЭМП на основе пассивных кабелей и кабельную систему 200 переменного тока, изображенные в соединительной ячейке 100. Следует отметить, что фиг.1, как и другие, о которых речь пойдет ниже, выполнена не в масштабе.

Обращаясь далее к фиг. 2, отмечаем, что соединительная ячейка 100 имеет поперечный размер или ширину L6.

В соединительной ячейке 100 заключена кабельная система 200 переменного тока, которая содержит три кабеля 201, 202, 203. Три кабеля 201-203 изображены как входящие в траншею (не изображена) и выходящие из нее в плоской конфигурации с межосевым расстоянием L5. Понятно, что под этим межосевым расстоянием понимаются длины расстояний между соседними или ближайшими друг к другу кабелями. Внутри траншей три кабеля 201-203 переменного тока также можно проложить в конфигурации трилистника с малоразнесенными друг от друга или, предпочтительно, контактирующими оболочками кабелей. Таким образом, в двух траншеях присутствуют сближенные участки 213, 214 кабелей переменного тока, а именно отрезки кабелей, на которых расстояние между двумя кабелями поддерживается как можно меньшим, предпочтительно - с контактом оболочек кабелей. Расстояние между кабелями переменного тока на сближенных участках составляет 2×L5, когда, как показано, кабели находятся на равных расстояниях друг от друга.

Вдоль траншей также можно предусмотреть внешнюю оболочку (не изображена), общую для кабелей 201-203. Кроме того, кабельная система 200 переменного тока может содержать лишь два кабеля или более трех кабелей.

Каждый из трех кабелей 201-203 переменного тока содержит первый пролет внутри одной из траншей рядом с соединительной ячейкой 100 и второй пролет внутри другой траншеи.

Оба пролета каждого кабеля 201-203 соединены в соответствующей муфте 204, 205, 206, заключенной внутри соединительной ячейки 100. С этой целью внутри соединительной ячейки 100 имеется разнесенный участок кабелей 201-203, а именно отрезок кабелей, на котором расстояние между двумя кабелями увеличено по отношению к возможному наиболее близкому расположению, что вызывает увеличение магнитного поля.

Более конкретно, два пролета центрального кабеля 201, по существу, соосны вдоль вертикальной продольной срединной плоскости ячейки 100 (продольной оси X), а два пролета каждого бокового кабеля 202, 203 смещены к каждой стороне ячейки 100.

Межосевое расстояние кабелей 201-203 является, по существу, постоянным вдоль основной, продольной центральной части 101 ячейки 100 и обозначено символом L4. Длина этого широко разнесенного участка 210 кабелей 201-203, или центрального участка 210 кабельной системы 200, обозначена символом L2.

На широко разнесенном участке 210 кабелей 201-203 кабели предпочтительно параллельны, а именно имеют взаимное расстояние, которое не изменяется более чем на 10%.

Расстояние между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке 210 составляет 2×L4, когда, как показано, кабели разнесены на одинаковые расстояния друг от друга.

Между одной продольной оконечностью 103 соединительной ячейки 100 и ее центральной частью 101, т.е. на первом концевом участке 104 ячейки 100, боковые кабели 202, 203 переменного тока расходятся от продольной оси X и центрального кабеля 201, иными словами, кабели 201-203 переменного тока расходятся. Между другой продольной оконечностью 103 соединительной ячейки 100 и ее центральной частью 101, т.е. на втором концевом участке 104 ячейки 100, боковые кабели 202, 203 переменного тока сходятся к продольной оси X и центральному кабелю 201, иными словами, кабели 201-203 переменного тока сходятся.

Кабели 202, 203 претерпевают постепенный переход между конфигурацией траншеи или сближенными участками 213, 214 и широко разнесенным или центральным участком 210 кабельной системы 200, с соблюдением надлежащих радиусов кривизны. Длина каждого из расходящегося участка 211 и сходящегося участка 212, или, вкратце, переходных участков 211, 212 кабельной системы 200, измеряемая вдоль продольной оси X, обозначена символом L3. Разнесенный участок 210-212 кабельной системы 200, где ее кабели 201-203 имеют большее межосевое расстояние, чем межосевое расстояние L5 в траншее, имеет длину, обозначенную символом L1=L2+2×L3.

На чертежах муфты 204-206 изображены в "дельта"-конфигурации, а именно муфта 204 центрального кабеля 201 смещена к первой оконечности 103 ячейки 100, а муфты 205, 206 боковых кабелей 202, 203 смещены к противоположной оконечности 103 ячейки 100, причем муфты 205, 206 находятся, по существу, в одном и том же положении, замеряемом вдоль продольной оси X. Однако это не является строго необходимым, и муфты 204-206 могут быть расположены в других местах вдоль соединительной ячейки 100. Как правило, каждая муфта 204-206 находится на прямом отрезке соответствующего кабеля 201-203.

В местах вне соединительной ячейки 100 возможно аналогичное расположение кабелей 201-203 переменного тока без одной или нескольких муфт 204-206. Например, кабели 201-203 переменного тока могут быть локально разнесены, чтобы обойти некоторое препятствие.

Обращаясь также к фиг. 3, отмечаем, что кабели 201-203 переменного тока проложены по нижней засыпке 105 ячейки 100, а поверх кабелей 201-203 предусмотрена верхняя засыпка 106. Кабели 201-203 показаны на одной и той же глубине L7 кабелей переменного тока от уровня грунта, а именно, как правило, находятся в одной плоскости. Вместе с тем, кабельная система 200 может также иметь конфигурацию трилистника или треугольника внутри ячейки 100, и в этом случае глубину L7 кабелей переменного тока следует понимать как являющуюся глубиной срединной горизонтальной плоскости кабельной системы 200.

Следует отметить, что кабельная система 200 также может быть асимметричной относительно продольной оси Х и/или относительно поперечной оси Y соединительной ячейки 100. В частности, расходящийся и сходящийся участки 211, 212 могут иметь разные длины и/или разные межосевые расстояния между соседними кабелями 201-203.

Возвращаясь к фиг. 1, отмечаем, экран 1 на основе пассивных кабелей содержит, по меньшей мере, два первых пассивных кабеля и, по меньшей мере, два вторых пассивных кабеля с каждой стороны продольной оси X. Изображены пять первых пассивных кабелей 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, собирательно именуемых первыми пассивными кабелями 2, и пять вторых пассивных кабелей 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, собирательно именуемых вторыми пассивными кабелями 3. Вместе с тем, их количество может быть больше или меньше чем пять, например, может составлять от 2 до 15, предпочтительно - от 4 до 10. Количество первых пассивных кабелей 2 предпочтительно равно количеству вторых пассивных кабелей 3, а экран 1 также может быть асимметричным.

Более конкретно, каждый из пассивных кабелей 2 или, соответственно, 3 содержит срединный участок 4 или, соответственно, 5, по существу, параллельный продольной оси X, и поэтому упомянутые участки параллельны друг другу, и два концевых участка 7, 8, или, соответственно, 9, 10, которые сходятся к продольной оси X. Пассивные кабели 2, 3 имеют надлежащий локальный радиус кривизны между срединным участком 4, 5 и каждым концевым участком 7, 8; 9, 10.

Обращаясь также к фиг. 4, отмечаем, что срединные участки 4, 5 пассивных кабелей 2, 3 имеют среднюю длину, обозначенную символом C. Средняя длина концевых участков 7-10 пассивных кабелей 2, 3, измеряемая вдоль продольной оси X, обозначена символом D.

В варианте осуществления согласно фиг. 1 срединные участки 4, 5 пассивных кабелей 2, 3 проходят по всей длине широко разнесенного участка 210 кабельной системы 200 переменного тока, а также частично по переходным участкам 211, 212 кабельной системы 200, так что C больше, чем L2. Однако это не является жестким требованием согласно обладающему признаками изобретения экрану 1, как будет пояснено ниже.

В варианте осуществления согласно фиг. 1 концевые участки 7-10 пассивных кабелей 2, 3 проходят по остатку переходных участков 211, 212 кабельной системы 200 переменного тока, так что D немного меньше, чем L3. Однако это не является жестким требованием согласно обладающему признаками изобретения экрану 1, как будет пояснено ниже.

Пассивные кабели 2, 3 содержат в целом, наряду с клеммными колодками 11, 12, о которых пойдет речь ниже, проводник, имеющий две ветви, образующие срединный участок 4, 5 и концевые участки 7-10. Более конкретно, эти две ветви отстоят друг от друга на срединный участок 4, 5 проводника и сходятся на концевых участках 7-10.

Суммарная длина экрана 1 предпочтительно больше, чем у широко разнесенного участка 210 кабелей 201-203 переменного тока, и меньше, чем у разнесенного участка 210-212, или равна ей.

Предпочтительнее, общая длина экрана 1, измеряемая вдоль продольной оси, связана с геометрией разнесенного участка кабельной системы 200 следующей формулой:

L1-L3≤C+2×D≤L1+L3. $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (1)

Предпочтительнее, общая длина экрана 1, измеряемая вдоль продольной оси, связана с общей длиной L1, измеряемой вдоль продольной оси, разнесенного участка 210-212 кабельной системы 200 следующей формулой:

C+2×D=L1. $$\begin{array}{cccc}& & & \end{array}$$ (2)

Срединные участки 4, 5 крайнего изнутри первого кабеля 2a и крайнего изнутри второго кабеля 3a находятся на расстоянии A от продольной оси X, так что они имеют межосевое расстояние 2×A.

Крайний снаружи первый кабель 2e и крайний снаружи второй кабель 3e находятся на расстоянии B от продольной оси X, так что они имеют межосевое расстояние 2×B.

Межосевое расстояние 2×A предпочтительно находится в диапазоне между одной трети и двумя третями межосевого расстояния 2×B, а в наиболее предпочтительном варианте - равно половине межосевого расстояния 2×B.

Как показано, ширина 2×B (без учета диаметра кабелей) срединного участка 4, 5 больше, чем расстояние 2×L4 между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке 210, но может быть и равна ему.

Когда первые и, соответственно, вторые пассивные кабели 2, 3 разнесены на равные расстояния друг от друга, их срединные участки 4, 5 вследствие этого имеют межосевое расстояние, задаваемое формулой:

G=(B-A)/(N-1), $$\begin{array}{cccc}& & & \end{array}$$ (3)

где N - количество первых кабелей 2 и, соответственно, вторых кабелей 3.

Вместе с тем, срединные участки 4, 5 первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей 2, 3 необязательно должны быть разнесены на одном и том же межосевом расстоянии G. На срединных участках 4, 5 промежуток между соседними первыми и, соответственно, вторыми кабелями 2, 3 может, в частности, уменьшаться от крайних изнутри пар к крайним снаружи парам. Более конкретно, этот промежуток может уменьшаться наполовину от крайних изнутри пар 2a, 2b; 3a, 3b к крайним снаружи парам 2d, 2e; 3d, 3e.

Вдоль длины пассивных кабелей 2, 3 можно также предусмотреть непроводящие распорки (не изображены), такие, как стержни, имеющие множество каналов или отверстий, в каждом из которых заключен один кабель 2, 3, чтобы надлежащим образом определить промежуток между кабелями 2, 3.

Свободные концы или оконечности соответствующих сходящихся концевых участков 7, 9 и, соответственно, 8, 10 пассивных кабелей 2, 3, а именно - те, которые находятся у каждой оконечности 103 ячейки 100, электрически соединены друг с другом. Более конкретно, оконечности соединены друг с другом клеммной колодкой 11 и, соответственно, 12.

Межосевое расстояние пассивных кабелей 2 и, соответственно, 3 постепенно уменьшается вдоль сходящихся концевых участков 7-10 от значения G на срединных участках 4, 5 до значения H на клеммной колодке 11, 12. Межосевое расстояние H на клеммной колодке 11, 12 также необязательно должно быть постоянным для соседних пар пассивных кабелей 2, 3, как показано.

Крайние изнутри первый и второй пассивные кабели 2a, 3a ограничивают две ветви крайнего изнутри электрического тракта. Крайние снаружи первый и второй пассивные кабели 2e, 3e определяют две ветви крайнего снаружи электрического тракта. Аналогично, две ветви промежуточных электрических каналов ограничиваются другими парами первых и вторых пассивных кабелей 2, 3. Две ветви электрических трактов электрически изолированы друг от друга вдоль их длины, но электрические тракты замкнуты в контур и электрически соединены друг с другом на соответствующих продольных концах клеммными колодками 11, 12.

Не имея в виду ограничение какой-либо теорией, заявитель полагает, что дополнительные электрические тракты определяются каждым первым кабелем 2 с каждым вторым кабелем 3, который не разнесен на то же расстояние от продольной оси X, например, парами кабелей 2a, 3b; 2a, 3c; …; и, возможно, между такими парами первых и, соответственно, вторых кабелей, как пары кабелей 2a, 2b; 2a, 2c; …. Это увеличение количества электрических трактов должно улучшить рабочие параметры экрана 1 ЭМП, при этом по всему экрану ЭМП, содержащему изолированные пассивные контуры, длина пассивных кабелей одинакова.

Оконечности концевых участков 7-10 крайнего изнутри первого кабеля 2a и крайнего изнутри второго кабеля 3a имеют межосевое расстояние, обозначенное символом F.

В показанном варианте осуществления каждая клеммная колодка 11, 12 имеет первый участок 13 или, соответственно, 14 длиной E, по меньшей мере, равной H×(N-1), который механически и электрически соединяет друг с другом оконечности первых пассивных кабелей 2, второй участок 15 или, соответственно, 16, участок длиной E, по меньшей мере, равной H×(N-1), который механически и электрически соединяет друг с другом оконечности вторых пассивных кабелей 3, и промежуточный участок 17 или, соответственно, 18, длина которого немного меньше, чем F.

Длины первых и вторых участков 13-16 клеммных колодок 11, 12 предпочтительно задаются следующей формулой:

E=K×(N+1), $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (4)

где K находится в диапазоне от 20 мм до 60 мм, предпочтительно составляет 40 мм, а еще предпочтительнее - равно H.

Промежуточный участок 17, 18 каждой клеммной колодки 11, 12 предпочтительно параллелен вертикальной поперечной срединной плоскости (поперечной оси Y) соединительной ячейки 100 и/или кабельной системы 200.

Первый участок 13, 14 и второй участок 15, 16 каждой клеммной колодки 11 и 12 предпочтительно соединены шарнирно с промежуточным участком 17, 18 этой колодки, так что каждый из них образует угол γ, не равный 0° или 180°, с поперечной осью Y. Как лучше поясняется ниже, угол γ предпочтительно является регулируемым.

Следовательно, крайние изнутри пассивные кабели 2a, 3a немного короче, чем крайние снаружи пассивные кабели 2e, 3e, причем пассивные кабели 2b, 2c, 2d, 3c, 3d, 3e в промежутке между крайними кабелями имеют нарастающую длину.

Хотя углы γ показаны ориентированными так, что две клеммные колодки 11, 12 имеют противоположные «вогнутости», можно использовать противоположную ориентацию углов γ, так что две клеммные колодки 11, 12 будут иметь «вогнутости», обращенные друг к другу. В этом случае все длины пассивных кабелей 2, 3 могут быть одинаковыми. Более того, каждая клеммная колодка 11, 12 также может быть прямой (γ=0).

Углы γ предпочтительно выбирают так, что первый и второй участки 13-16 клеммных колодок 11, 12, по существу, были бы перпендикулярны пассивным кабелям 2, 3, которые поэтому можно легче соединять с колодками.

Ширина экрана 1 в оконечностях концевых участков 7-10, которую можно приближенно выразить как F+2×E, пренебрегая углом γ, больше, чем расстояние 2×L5 между кабелями переменного тока на сближенных участках 213, 214, и меньше, чем расстояние 2×L4 между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке 210.

Обращаясь также к фиг. 3, отмечаем, что экран 1 ЭМП уложен поверх верхней засыпки 106 на глубине L8 экранирования, т.е. поверх кабелей 201-203 переменного тока. Когда пассивные кабели 2, 3 не лежат в одной плоскости, глубину L8 экранирования понимают как являющуюся глубиной срединной горизонтальной плоскости экрана 1 ЭМП.

Отметим, что вышеописанный экран 1 ЭМП на основе пассивных кабелей симметричен и относительно продольной ось X, и относительно поперечной срединной плоскости (поперечной оси Y) соединительной ячейки 100.

Кроме того, отметим, что продольная ось X экрана 1 лежит в той же вертикальной плоскости, что и продольная ось X кабельной системы 200, и что поперечная ось Y экрана 1 лежит в той же вертикальной плоскости, что и поперечная ось Y кабельной системы 200.

В менее предпочтительных вариантах осуществления экран 1 может быть симметричным только относительно одной из осей X, Y, или даже не симметричным относительно каждой из них. Например, в случае, если с одной стороны от соединительной ячейки 100 находится критическое сооружение или критическая строительная площадка, экран 1 может содержать на той стороне больше пассивных кабелей 2 или, соответственно, 3, чем на другой стороне. В таких случаях под продольной осью X экрана 1 будет пониматься продольная ось крайней изнутри пары пассивных кабелей 2a, 3a, крайней снаружи пары пассивных кабелей 2e, 3e или другой пары пассивных кабелей. Кроме того, экран 1 может быть перемещен к критичной стороне продольной оси X соединительной ячейки 100.

Аналогичным образом, для большего экранирования с одной стороны поперечной оси Y соединительной ячейки 100, чем с другой стороны, можно предпочесть отличающуюся длину концевых участков 7-10 или нецентральное расположение экрана 1 относительно поперечной оси Y соединительной ячейки 100.

Более конкретно, концевые участки 7-10 могут иметь разные длины, когда расходящийся и сходящийся участки 211, 212 кабельной системы 200 переменного тока имеют разные длины.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, первые и вторые участки 13-16 клеммных колодок 11, 12 представляют собой бруски, предпочтительно квадратного поперечного сечения, и содержат сквозное отверстие 28 (которое, однако, может быть и глухим) для каждого первого или, соответственно, второго пассивного кабеля 2, 3.

Промежуточный участок 17 каждой клеммной колодки 11, 12 предпочтительно содержит пластину 19, имеющую сквозное отверстие 20a на каждом конце. Пластина 19 расположена поверх первого участка 13, 14 и второго участка 15, 16 клеммной колодки 11, 12 и крепится к нему соединением 20 болт-гайка, проходящим в сквозных отверстиях 20a пластины 19 и в соответствующих сквозных отверстиях 20b первого участка 13, 14 и второго участка 15, 16 клеммной колодки 11, 12. Это обеспечивает возможность простого регулирования угла γ. Ниже первого участка 13, 14 и второго участка 15, 16 клеммной колодки 11, 12 может быть предусмотрена вторая пластина (не изображена) для увеличения электрической проводимости и/или жесткости клеммных колодок 11, 12.

Клеммные колодки 11, 12, кроме соединений 20 болт-гайка, предпочтительно выполнены из меди.

В качестве альтернативы, можно заменить промежуточные участки 17, 18 клеммных колодок 11, 12 короткими отрезками пассивных кабелей.

Кроме того, каждая клеммная колодка 11, 12 также может быть цельной деталью.

Способность регулировать угол γ участков 13-16 клеммных колодок 11, 12 обеспечивает возможность глухим или сквозным отверстиям 28, выполненным перпендикулярно клеммным колодкам 11, 12, всегда принимать соответствующий пассивный кабель 2, 3 в прямом направлении. Когда клеммные колодки 11, 12 не имеют регулируемых углов γ или когда они выполнены как цельная деталь, глухие или сквозные отверстия 28 могут быть выполнены входящими под надлежащим углом в клеммные колодки 11, 12 для приема соответствующего пассивного кабеля 2, 3 в прямом направлении.

Для экрана ЭМП согласно изобретению также можно использовать другие варианты осуществления клеммных колодок 11, 12.

В экономичном решении пассивные кабели 2, 3 выполнены из алюминия; однако они могут быть выполнены также из меди или другого металла, или сплава металлов. Пассивные кабели 2, 3 предпочтительно являются униполярными алюминиевыми кабелями с площадью поперечного сечения 185 мм². Можно использовать другие площади поперечного сечения, например, находящиеся в диапазоне 70-400 мм²; вместе с тем, обнаружено, что увеличенная площадь поперечного сечения обеспечивает за свой счет лишь немного больший коэффициент экранирования.

Как изображено на фиг. 6-8, в каждом пассивном кабеле 2, 3 сначала снимают любую внешнюю оболочку 21 и/или слой 22 изолятора, чтобы обнажить алюминиевый проводник 23 на подходящую длину. Затем предпочтительно надевают биметаллический наконечник 24 на обнаженный (неизолированный) проводник 23 и крепят к нему. Биметаллический наконечник 24 содержит алюминиевый воротник 25 для заключения обнаженного алюминиевого проводника 23 и крепления к нему, например, посредством плющения, и медный хвостовик 26, выступающий из него. Затем надевают вдоль длины термоусадочную оболочку 27, проходящую от внешней оболочки 21 к алюминиевому воротнику 25 и части медного хвостовика 26, что придает пассивному кабелю 2, 3 водостойкость. Таким образом, только медный хвостовик 26 подвергается воздействию химических веществ грунта. Благодаря высокой стойкости меди к коррозии, ожидается, что срок службы экрана 1 составит по меньшей мере 40 лет.

Если воздействие коррозии и воды не является проблемой, то можно обойтись и без биметаллического наконечника 24 и/или термоусадочной оболочки 27, например, в соединительных камерах и смотровых колодцах.

Обойтись без биметаллического наконечника 24 можно также в случае, если проводник 23 выполнен из того же материала, что и клеммные колодки 11, 12.

Как изображено на фиг. 9, пассивные кабели 2, 3, подготовленные так, как описано выше, крепятся к клеммным колодкам 11, 12 путем вставки медного хвостовика 26 или обнаженного проводника 23 в случае, если биметаллический наконечник 24 не используется, в соответствующее отверстие 28 клеммной колодки 11, 12 и путем завинчивания винта 29 в отверстие 30 клеммной колодки 11,12, имеющее внутреннюю резьбу (фиг. 5), перпендикулярное отверстию 28. Винт 29 предпочтительно является стальным винтом, имеющим острый конец, чтобы гарантировать хороший электрический и механический контакт пассивных кабелей 2, 3 с клеммными колодками 11, 12.

Биметаллический наконечник 24 также улучшает механическое крепление пассивных кабелей 2, 3, потому что алюминиевый проводник подвергается деформации, и винт 29 нужно было бы снова заострять через некоторое время, если бы биметаллический наконечник 24 отсутствовал.

Как показано на фиг. 10, в соединительной ячейке 100 или другом разнесенном участке кабелей переменного тока можно также предусмотреть дополнительный экран 31 ЭМП на основе пассивных кабелей ниже кабельной системы 200 переменного тока, а в частности - в пределах нижней засыпки 105 около низа соединительной ячейки 100. Экран 31 предпочтительно аналогичен вышеописанному экрану 1. Вместе с тем, его первые пассивные кабели 32 и, соответственно, вторые пассивные кабели 33 предпочтительно расположены ближе друг к другу. Однако может быть и наоборот. Более того, крайние изнутри первые и вторые пассивные кабели 32a, 33a разнесены шире, чем крайние изнутри первые и вторые пассивные кабели экрана 1. Однако может быть и наоборот.

В качестве альтернативы или дополнения к экрану 31 можно также предусмотреть дополнительный экран 41 ЭМП на основе пассивных кабелей на уровне кабельной системы 200 переменного тока, как показано на фиг. 10. Экран 41 предпочтительно аналогичен вышеописанному экрану 1. Вместе с тем, его первые пассивные кабели 42 и, соответственно, вторые пассивные кабели 43 предпочтительно расположены ближе друг к другу. Однако может быть и наоборот. Более того, крайние изнутри первые и вторые пассивные кабели 42a, 43a предпочтительно разнесены шире, чем были разнесены крайние изнутри первые и вторые пассивные кабели экрана 1 и экрана 31.

Когда предусмотрен, по меньшей мере, один дополнительный экран 31, 41, каждая его клеммная колодка (не изображена) предпочтительно соединена электрически с клеммной колодкой 11, 12 экрана 1 на соответствующем концевом участке 104 соединительной ячейки 100. Электрическое соединение предпочтительно осуществляется посредством пассивных кабелей (не изображены), имеющих электрическую проводимость такого же порядка величины, как порядок величины суммы электрических проводимостей кабелей, входящих в каждую клеммную колодку, которая с ними соединена. Предпочтительнее, по меньшей мере, один пассивный кабель соединяет первый участок 13 клеммной колодки 11 экрана 1 с соответствующим первым участком соответствующей клеммной колодки экрана 31 и/или экрана 41, по меньшей мере, один пассивный кабель соединяет второй участок 15 клеммной колодки 11 экрана 1 с соответствующим вторым участком соответствующего клеммной колодки экрана 31 и/или экрана 41, по меньшей мере, один пассивный кабель соединяет первый участок 14 клеммной колодки 12 экрана 1 с соответствующим первым участком соответствующей клеммной колодки экрана 31 и/или экрана 41 и, по меньшей мере, один пассивный кабель соединяет второй участок 16 клеммной колодки 12 экрана 1 с соответствующим вторым участком соответствующего клеммной колодки экрана 31 и/или экрана 41.

Фиг. 11 схематически изображает второй вариант осуществления экрана 51 ЭМП на основе пассивных кабелей и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением в соединительной ячейке 100.

Экран 51 отличается от экрана 1 согласно первому варианту осуществления только тем, что он короче вдоль продольной оси X соединительной ячейки 100, а варианты, описанные выше в отношении экрана 1, применимы и к этому варианту осуществления.

Более конкретно, в экране 51 срединные участки 54, 55 пассивных кабелей 52, 53 проходят лишь по всей длине центрального или широко разнесенного участка 210 кабельной системы 200 переменного тока, но не проходят по переходным участкам 211, 212 кабельной системы 200 переменного тока, так что C равно L2. Однако это не является строго необходимым, как будет пояснено ниже.

Концевые участки 57-60 пассивных кабелей 52, 53 проходят вдоль части переходных участков 211, 212 кабельной системы 200 переменного тока, так что D меньше, чем L3, когда - как на фиг. 11 - остается справедливой предпочтительная нижеследующая формула:

C=L2. $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (5)

Длина D сходящихся концевых участков 57-60 экрана 51 предпочтительно задается формулой:

D=L3×2/3. $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (6)

В экране 51 срединные участки 54, 55 пассивных кабелей 52, 53 также могут быть еще короче, проходя лишь вдоль части широко разнесенного участка 210 кабельной системы 200 переменного тока, или наоборот, могут быть длиннее, чем широко разнесенный участок 210 кабельной системы 200 переменного тока.

Общая длина экрана 51, измеряемая вдоль продольной оси X, предпочтительно связана с геометрией разнесенного участка кабельной системы 200 следующей формулой:

C+2×D=L1-L3×2/3. $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (7)

Линии 62, 63 обозначают положения, в которых начала отсчета должны находиться в соединительной ячейке 100 или другом месте разнесенного участка кабельной системы 200 и должны сохраняться после того, как верхняя засыпка 106 скрыла кабельную систему 200, до размещения экрана 51.

Когда экран 51 используется в соединительной ячейке, каждый экран траншеи предпочтительно заходит в соединительную ячейку 100. Каждый экран траншеи может содержать клеммную колодку, имеющую такую же форму, как соседняя клеммная колодка 11 и, соответственно, 12 экрана 51, и располагаться близко от нее.

Фиг. 12 схематически изображает третий вариант осуществления экрана 71 ЭМП на основе пассивных кабелей и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением в соединительной ячейке 100.

Экран 71 отличается от экрана 51 согласно второму варианту осуществления только тем, что он содержит дополнительные кабели 72-75, расположенные попарно на каждой присоединительной колодке 11, 12 продольно снаружи. Более конкретно дополнительный кабель 72 соединен на первом конце с первым участком 13 первой клеммной колодки 11, а дополнительный кабель 73 соединен на первом конце со вторым участком 15 первой клеммной колодки 11, причем их противоположные концы соединены друг с другом. Аналогично дополнительный кабель 74 соединен на первом конце с первым участком 14 второй клеммной колодки 12, а дополнительный кабель 75 соединен на первом конце со вторым участком 16 второй клеммной колодки 12, причем их противоположные концы соединены друг с другом.

Дополнительные кабели 72-75 сходятся к продольной оси X.

Дополнительные кабели 72-75 предпочтительно проходят за оконечности 103 соединительной ячейки 100.

Дополнительные кабели 72-75 имеют длину J, измеряемую вдоль продольной оси X.

Длина J дополнительных кабелей 72-75 предпочтительно задается формулой

J=D. $$\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ (8)

Таким образом, дополнительные кабели 72-75 ограничивают дополнительные электрические тракты продольно снаружи от основных электрических трактов, а в частности - внутреннего и внешнего электрических трактов.

Концы дополнительных кабелей 72, 73; 74, 75 также могут быть соединены друг с другом посредством дополнительных клеммных колодок (не изображены), имеющих длину, порядок величины которой соответствует порядку величины L5, так что дополнительные кабели 72, 73; 74, 75 имеют минимальное межосевое расстояние этого порядка величины.

Дополнительные кабели 72-75 предпочтительно имеют проводящее сечение, которое в два или три раза больше, чем проводящее сечение пассивных кабелей 52, 53. В качестве альтернативы можно использовать несколько кабелей, а не каждый из дополнительных кабелей 72-75.

Отметим, что аналогичные дополнительные кабели 72-75 можно также использовать с экраном 1 согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 13 схематически изображает четвертый вариант осуществления экрана 81 ЭМП на основе пассивных кабелей и магнитно-экранированной кабельной компоновки в соответствии с изобретением в соединительной ячейке 100.

Экран 81 отличается от экрана 51 согласно второму варианту осуществления тем, что он содержит проводящую пластину 82 вместо пассивных кабелей 52, 53 и клеммных колодок 11, 12.

Проводящая пластина 82 имеет форму, которая в целом соответствует огибающей поверхности экрана 51, т.е. она содержит проем 83, сужающийся на его продольных концах, и имеет внешний профиль, также сужающийся на его продольных концах.

Более конкретно, проем 83 содержит разнесенные срединные участки 86, 87 и сужающиеся или сходящиеся концевые участки 88-91. Внешний профиль проводящей пластины 82 содержит разнесенные срединные участки 92, 93 и сужающиеся или сходящиеся концевые участки 94-97.

Таким образом, проводящая пластина 82 имеет две ветви 82a, 82b, разнесенные друг от друга на ее срединном участке и сходящиеся на ее концевых участках, соединенные двумя перемычками 98, 99.

Существенные геометрические параметры пластины 82 обозначены такими же символами, как использовавшиеся на фиг. 4.

Пластина 82 определяет множество и, по существу, сплошную среду электрических трактов, а именно внутренний электрический тракт вдоль края проема 83, имеющий геометрические свойства, аналогичные внутреннему электрическому тракту, определенному крайними изнутри пассивными кабелями 52a, 53a экрана 51, и внешний электрический тракт вдоль внешнего края пластины 82, имеющий геометрические свойства, аналогичные внешнему электрическому тракту, определенному крайними снаружи пассивными кабелями 52е, 53е экрана 51.

В частности, внутренний электрический тракт вдоль края проема 83 имеет две ветви с каждой стороны от продольной оси X, содержащие разнесенные срединные участки 86, 87 и сужающиеся или сходящиеся концевые участки 88-91.

Внешний электрический тракт вдоль внешнего края пластины 82 имеет две ветви с каждой стороны от продольной оси X, содержащие разнесенные срединные участки 92, 93 и сужающиеся или сходящиеся концевые участки 94-97.

Внутренний и внешний электрические тракты электрически соединены двумя перемычками 98, 99 пластины 82.

Пластину 82 также можно заменить двумя пластинами с каждой стороны от продольной оси X, соединенными на соответствующих продольных концах подходящими клеммными колодками, что делает их «межосевое» расстояние регулируемым.

Пластину 82 также можно заменить множеством меньших пластин, при этом соседние пластины должным образом приваривают друг к другу, обеспечивая надлежащую неразрывность проводящего материала.

Пластина 82 предпочтительно выполнена из меди, но может быть также выполнена из алюминия, другого металла или сплава металлов, возможно, защищенного от коррозии.

Отметим, что экран 81 с аналогичной пластиной можно использовать в геометрической взаимосвязи с кабельной системой 200 и/или соединительной ячейкой 100 так же, как экран 1, согласно первому варианту осуществления.

Помимо этого, можно также предусмотреть дополнительные кабели 72-75, аналогичные варианту осуществления согласно фиг. 12, или имеющие форму, аналогичную форме выступов пластины 82 с проемом.

Чтобы оценить эффект экранирования ЭМП в соответствии с изобретением, Заявитель провел эксперименты и многочисленные моделирования.

Более конкретно, заявитель оценивал конфигурацию экрана 1, именуемого ниже «сходящийся длинный экран» и конфигурацию экрана 51, именуемого ниже «сходящийся короткий экран».

С целью сравнения заявитель также оценивал эффект экранирования ЭМП для обычного экрана на основе пассивных контуров, имеющего длину пассивных кабелей, сравнимую с длиной пассивных кабелей «сходящегося длинного экрана». Конфигурация, которая ниже будет именоваться «экраном с длинными контурами», показана на фиг. 14 и состояла из экрана 300, имеющего некоторое количество (пять на фиг. 14) замкнутых контуров 301-305 пассивных кабелей, каждый из которых соединен на своих концах муфтой 306-310. Контуры 301-305 были изолированными друг от друга.

Внутренний контур 301 имел расстояние от продольной оси X, равное A, а внешний контур 305 имел расстояние от продольной оси X, равное B согласно конфигурации «сходящегося длинного экрана». Самый длинный - внутренний - контур 301 имел длину P, сравнимую с C+2×D конфигурации «сходящегося длинного экрана». Самый короткий - внешний - контур 305 имел длину Q несколько больше, чем L2. Другие контуры 302-304 были одинаково разнесены в поперечном направлении Y между внутренним и внешним контурами 301, 305 и имели длины вдоль продольной оси X, одинаково разнесенные по протяженности между длинами внутреннего и внешнего контуров 301, 305.

С целью сравнения заявитель также оценивал эффект экранирования ЭМП для модифицированного экрана на основе параллельных пассивных кабелей, имеющего длину пассивных кабелей, сравнимую с длиной пассивных кабелей «сходящегося короткого экрана». Конфигурация, которая будет именоваться «экраном с короткими контурами», была аналогичной экрану 300, показанному на фиг. 14, но имела более короткие контуры. Самый длинный - внутренний - контур имел длину, равную C+2×D конфигурации «сходящегося короткого экрана». Самый короткий - внешний - контур имел длину, равную C конфигурации «сходящегося короткого экрана».

С целью сравнения заявитель также оценивал эффект экранирования ЭМП для экрана на основе параллельных пассивных кабелей. На фиг. 15 показана конфигурация, которая будет именоваться «экраном на основе равномерно разнесенных кабелей». Она содержала экран 400, имеющий некоторое количество (на фиг. 15 показаны десять) пассивных кабелей 401-410, равномерно разнесенных по ширине L6 соединительной ячейки 100. Все пассивные кабели 401-410 имели длину R, по существу, равную длине L1 разнесенного участка 210-212 кабельной системы 200. Оконечности пассивных кабелей 401 у каждой оконечности 103 соединительной ячейки 100 были соединены с помощью клеммных колодок 411, 412.

Отметим, что длина экрана 400, по существу, равная длине L1, была результатом предшествующего числового моделирования экрана, проведенного изобретателем посредством двумерной аппроксимации. Иными словами, это привело к тому, что в случае параллельных равномерно разнесенных пассивных кабелей эффект экранирования увеличивался с увеличением длины пассивных кабелей.

Заявитель сначала оценивал экран с «длинными контурами», экран с «равномерно разнесенными» кабелями, «сходящийся длинный» и «сходящийся короткий» экраны при разных количествах пассивных кабелей или контуров.

ЭМП оценивали вдоль срединной вертикальной плоскости (продольной оси X) соединительной ячейки 100 на уровне 1 м над грунтом.

Фиг. 16 изображает коэффициент экранирования (КЭ) как функцию количества контуров «экрана с длинными контурами», имевшего, соответственно, половину общего количества пассивных кабелей других конфигураций.

Коэффициент экранирования вычисляли как отношение между максимальным значением ЭМП вдоль длины L1 разнесенного участка 210-212 кабельной системы 200 при отсутствии какого-либо экрана и когда кабельная система 200 экранирована.

Как и ожидалось, при каждой конфигурации происходит увеличение КЭ с увеличением количества контуров или пассивных кабелей.

Экспериментальные результаты согласно фиг. 16 показывают, что КЭ экрана 1, 51 в соответствии с изобретением, обозначенные, соответственно, линиями 501, 502, больше, чем у обычного «экрана с длинными контурами», КЭ которого обозначен линией 503 и работа которого была наихудшей, и больше, чем у «экрана с равномерно разнесенными кабелями», КЭ которого обозначен линией 504, на сравнимой суммарной длине пассивного кабеля.

Таким образом, экран в соответствии с изобретением обеспечивает возможность получения большего КЭ при одной и той же суммарной длине пассивного кабеля.

Экран в соответствии с изобретением также обеспечивает возможность получения такого же КЭ при меньшей суммарной длине пассивного кабеля, т.е. при сниженных затратах.

Экспериментальные результаты согласно фиг. 16 также показывают, что КЭ 502 «сходящегося короткого экрана» или экрана 51 в соответствии с изобретением больше, чем КЭ 501 «сходящегося длинного экрана» или экрана 1 в соответствии с изобретением.

По вышеизложенным причинам - это неожиданный результат.

Фиг. 17 изображает ЭМП вдоль срединной вертикальной плоскости (продольной оси X) соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200 на уровне 1 м над грунтом для различных конфигураций, описанных выше, с пятью контурами и десятью пассивными кабелями, соответственно. ЭМП оценивали через интервалы 0,5 м от продольного центра (вертикальной поперечной плоскости или поперечной оси Y) соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200.

Во всех оценивавшихся конфигурациях соединительная ячейка 100 и кабельная система 200 имели значения параметров, приведенные как предпочтительные в таблице I ниже.

Ток в кабельной системе 200 составлял 1000 A.

Более конкретно, «сходящийся длинный экран» или экран 1 имел пять пассивных кабелей 2 и пять пассивных кабелей 3, т.е. N=5, а предпочтительные значения геометрических параметров A, B, C, E, F приведены в таблице III ниже. Значение геометрического параметра D составляло D=2000 мм.

«Сходящийся короткий экран» или экран 51 имел пять пассивных кабелей 52 и пять пассивных кабелей 53, т.е. N=5, а предпочтительные значения геометрических параметров A, B, C, E, F приведены в таблице III ниже. Значение геометрического параметра D составляло D=1200 мм.

«Традиционный длинный экран» 300 имел пять продольных замкнутых контуров 301-305 пассивных кабелей. Внутренний контур 301 имел расстояние от продольной оси X, равное A, а внешний контур 305 имел расстояние от продольной оси X, равное B, причем A и B имеют предпочтительные значения, приведенные в таблице III. Самый короткий - внешний - контур 305 имел длину Q=7200. Самый длинный - внутренний - контур 301 имел длину P=11200. Таким образом, значение Q было равно C «сходящегося длинного экрана», а значение P было равно C+2×D «сходящегося длинного экрана».

В «традиционном коротком экране» длина самого короткого - внешнего - контура была Q=7200. Самый длинный - внутренний - контур имел длину P=9600. Таким образом, значение Q было равно C «сходящегося короткого экрана», а значение P было равно C+2×D «сходящегося короткого экрана».

Линия 510 обозначает ЭМП, излучаемое неэкранированной кабельной системой 200. Можно увидеть, что эта линия имеет форму колокола с максимумом в продольном центре ячейки 100 и кабельной системы 200, составляющим примерно 23 мкТ. ЭМП больше 10 мкТ везде на расстоянии до 6 м от центра ячейки 100.

Линия 511 обозначает ЭМП, излучаемое кабельной системой 200, когда та экранирована «экраном с длинными контурами». Можно увидеть, что ЭМП в центральной зоне соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200 очень мало, а в частности - меньше, чем 10 мкТ, везде на расстоянии до 2,5 м от центра, где имеет минимум примерно 7,5 мкТ. Вместе с тем, ЭМП 511 имеет два пика 512, 513 на расстоянии примерно 4 м от центра ячейки 100, превышающие 15 мкТ.

Линия 514 обозначает ЭМП, излучаемое кабельной системой 200, когда та экранирована «экраном с короткими контурами». Можно увидеть, что ЭМП имеет такие же изменения, как ЭМП, в случае «экрана с длинными контурами» (линия 511), хотя и является несколько меньшим вдоль соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200.

Линия 515 обозначает ЭМП, излучаемое кабельной системой 200, когда та экранирована «экраном на основе равномерно разнесенных кабелей». Можно увидеть, что эта линия имеет форму колокола. ЭМП имеет максимум в продольном центре ячейки 100 и кабельной системы 200, составляющий примерно 14 мкТ. Это ЭМП по-прежнему больше 10 мкТ везде на расстоянии до 4 м от центра ячейки 100. Хотя этот экран имеет неудовлетворительную рабочую характеристику около центра ячейки 100 и кабельной системы 200 по сравнению с обычными экранами на основе контуров, боковые пики отсутствуют.

Линия 516 обозначает ЭМП, излучаемое кабельной системой 200, когда та экранирована «сходящимся длинным экраном» или экраном 1 в соответствии с изобретением. Можно увидеть, что эта линия имеет форму колокола. ЭМП имеет максимум в продольном центре ячейки 100 и кабельной системы 200, составляющий примерно 12 мкТ. Однако ЭМП больше 10 мкм лишь на расстоянии примерно до 2,5 м - 3 м от центра ячейки 100 и кабельной системы 200. Следовательно, этот экран имеет лучшую рабочую характеристику, чем «экран на основе равномерно разнесенных кабелей» (линия 515), везде вдоль соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200, становясь сравнимым с упомянутым экраном на расстоянии примерно 6 м от центра ячейки 100, и лучшую совокупную рабочую характеристику, чем у традиционных экранов с контурами (линии 511, 514), и это преимущество заключается в том, что рабочая характеристика является более гладкой, а в частности - не демонстрирует наличия бокового пика.

Линия 517 обозначает ЭМП, излучаемое кабельной системой 200, когда та экранирована «сходящимся коротким экраном» или экраном 51 в соответствии с изобретением. Можно увидеть, что эта линия имеет форму колокола, но является почти плоской. ЭМП меньше 12 мкТ по всей длине соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200. Следовательно, этот экран имеет лучшую рабочую характеристику, чем «экран на основе равномерно разнесенных кабелей» (линия 515), везде вдоль соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200. Этот экран также имеет лучшую совокупную рабочую характеристику, чем у традиционных экранов с контурами (линии 511, 514), и это преимущество заключается в том, что рабочая характеристика является более гладкой, а в частности - не демонстрирует наличия бокового пика.

Что касается «сходящегося длинного экрана» или экрана 1 в соответствии с изобретением, то линия 517 ЭМП, излучаемого кабельной системой 200, когда та экранирована «сходящимся коротким экраном» или экраном 51, является еще более гладкой вдоль соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200. Хотя этой линии соответствует немного большее ЭМП в боковых зонах 518, 519 на расстоянии примерно 4-5 м от центра ячейки 100 и кабельной системы 200, абсолютное значение ЭМП в таких боковых зонах в целом приемлемо, и поэтому вся рабочая характеристика «сходящегося короткого экрана» или экрана 51 считается лучшей.

Не имея в виду ограничение какой-либо теорией, заявитель полагает, что лучшая рабочая характеристика экранов согласно изобретению по отношению к экрану 400 на основе равномерно разнесенных кабелей в центральной части 101 соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200 вытекает из разделения между двумя ветвями 2, 3; 52, 53 проводника, а именно между двумя крайними изнутри пассивными кабелями 2a, 3a; 52a, 53a, определяющего крайний изнутри электрический тракт.

Не имея в виду ограничение какой-либо теорией, заявитель также полагает, что отсутствие боковых пиков ЭМП, аналогичных тем, которые показаны в связи с экраном 300 на основе традиционных контуров, в случае экранов согласно изобретению вытекает из электрического соединения электрических трактов друг с другом на их продольных концах.

Следует отметить, что ЭМП быстро уменьшается с поперечным расстоянием от продольной оси X соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200, так что в случае экрана 1 или 51 оно будет меньше 3 мкТ уже в нескольких метрах от центра соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200 вдоль поперечной оси Y.

Заявитель полагает, что экраны 71, 81 в соответствии с изобретением точно так же демонстрируют лучшие рабочие характеристики, чем вышеописанные сравнительные конфигурации экранов. В частности, заявитель наблюдает, что дополнительные кабели 72-75 вносят вклад в уменьшение ЭМП экрана 71 до уровня, который ниже, чем у экрана 1 (линия 516), также и в боковых областях 518, 519 (фиг. 17).

В нижеследующей таблице I показаны типичные диапазоны (максимальное и минимальное значение) геометрических параметров соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200, описанных выше со ссылками на фиг. 2, 3. В ней также показаны предпочтительные значения таких геометрических параметров.

Таблица I Геометрический параметр Минимальное значение (мм) Максимальное значение (мм) Предпочтительное значение (мм) L1 8000 20000 12000 L2 5000 16000 7200 L3 1500 3500 2400 L4 300 800 450 L5 100 400 200 L6 1500 3000 2250 L7 1000 2500 1500 L8 600 1500 1150

В нижеследующей таблице II показаны эмпирически полученные формулы для диапазонов (максимального и максимального значения) и предпочтительных значений геометрических параметров экрана в соответствии с изобретением, описанного выше со ссылками на фиг. 3, 4, 12. Некоторые из формул уже прокомментированы, а остальные не требуют пояснений.

Таблица II Геометрический параметр Минимальное значение (мм) Максимальное значение (мм) Предпочтительное значение (мм) A A=5×L4/2N A=10×L4/N A=5×L4/N B B=5×L4/4 B=5×L4 B=5×L4/2 C C=L2×2/3 C=L2×4/3 C=L2 D D=L3×1/3 D=L3×1,5 D=L3×2/3 C+2×D C+2×D=L1-L3 C+2×D=L1+L3 C+2×D=L1
или C+2×D =L1-L3×2/3 E E=20×(N+1) E=60×(N+1) E=40×(N+1) F F=L5×1/4 F=3×L5 F=L5 J J=L3×1/3 J=L3×1,5 J=L3×2/3
J=D

В нижеследующей таблице III показаны диапазоны (максимальное и максимальное значение) и предпочтительные значения геометрических параметров экрана в соответствии с изобретением, полученные путем применения формул таблицы II для минимального, максимального и предпочтительного значений, соответственно, ячейки 100 и кабельной системы 200, приведенных в таблице I, и при использовании количества N=5 пассивных кабелей с каждой стороны от продольной оси X соединительной ячейки 100 и кабельной системы 200.

Таблица III Геометрический
параметр Минимальное значение (мм) Максимальное значение (мм) Предпочтительное значение (мм) A 220 880 440 B 550 2200 1100 C 3600 10800 7200 D 800 3600 1600 E 120 360 1600 F 50 600 240 J 800 3600 1600

Из фиг. 17 можно дополнительно заметить, что сходящиеся концевые участки 7-10 пассивных кабелей 2, 3 экрана 1 начинаются (при C/2=3600) там, где неэкранированное ЭМП 510 составляет примерно 80% своего максимума, и заканчиваются (при C/2+D=5600) там, где неэкранированное ЭМП 510 составляет примерно 43% своего максимума. Сходящиеся концевые участки 57-60 пассивных кабелей 52, 53 экрана 51 начинаются (при C/2=3600) там, где неэкранированное ЭМП 510 составляет примерно 80% своего максимума, и заканчиваются (при C/2+D=4800) там, где неэкранированное ЭМП 510 составляет примерно 60% своего максимума.

Эту взаимосвязь с неэкранированным ЭМП можно принять в качестве дополнительного критерия при определении размеров экрана 1 в соответствии с изобретением как альтернативу или дополнение к критериям, предусмотренным в вышеуказанной таблице II.

Более конкретно, сходящиеся концевые участки пассивных кабелей или пластины 82 должны начинаться там, где ЭМП 510 неэкранированной кабельной системы находится в диапазоне между 50% и 99% своего максимума, и должны заканчиваться там, где ЭМП 510 неэкранированной кабельной системы находится в диапазоне 34% и 70% своего максимума.

Хотя различные варианты осуществления изобретения описаны в связи с соединительной ячейкой, должно быть ясно, что с тем же успехом этот экран применим в смотровых колодцах и соединительных камерах, а также в других местах, где, по какой-либо причине, кабели переменного тока разнесены друг от друга на некоторое расстояние, чтобы можно было обойти препятствие на пути кабелей.

Изобретение относится к экранированию кабельных систем высокого напряжения. Предложена магнитно-экранированная кабельная компоновка, содержащая, по меньшей мере, два кабеля (201-203) переменного тока, содержащих разнесенный участок (210-212) между двумя сближенными участками (213, 214) параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок (210-212) последовательно включает в себя расходящийся участок, широко разнесенный участок и сходящийся участок, и систему (1) экранирования электромагнитного поля (ЭМП), проложенную поверх упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей (201-203) переменного тока, причем упомянутая система (1) экранирования ЭМП содержит проводник (2, 3, 11, 12), имеющий две ветви (2, 3), образующие срединный участок (4, 5) и концевые участки (7-10), причем ширина срединного участка равна расстоянию между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке (210), или больше этого расстояния, а ширина на оконечностях концевых участков (7-10) больше, чем расстояние между кабелями переменного тока на сближенных участках, и меньше, чем расстояние между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке, при этом упомянутый проводник (2, 3, 11, 12) содержит внутренний электрический тракт (2a, 3a) и внешний электрический тракт (2e, 3e), соединенные друг с другом (11, 12) на соответствующих продольных концах. Изобретение обеспечивает понижение магнитного поля, излучаемого кабелями переменного тока в местах, где они разнесены друг от друга на протяжении некоторого участка своей длины. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 17 ил., 3 табл.

1. Компоновка магнитного экранирования кабеля, содержащая, по меньшей мере, два кабеля (201-203) переменного тока, содержащих разнесенный участок (210-212), проходящий между двумя сближенными участками (213, 214) параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок (210-212) последовательно включает в себя расходящийся участок (211), широко разнесенный участок (210) и сходящийся участок (212), и систему (1; 51; 71; 81) экранирования ЭМП, проложенную поверх упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей (201-203) переменного тока, причем упомянутая система (1; 51; 71; 81) экранирования ЭМП, содержит проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82), имеющий две ветви (2, 3; 52, 53; 82a, 82b), образующие срединный участок (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93) и концевые участки (7-10; 57-60; 88-91, 94-97), причем ширина (2×B) срединного участка равна расстоянию (2×L4) между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке (210), или больше этого расстояния, а ширина на оконечностях концевых участков (7-10; 57-60; 88-91, 94-97) больше, чем расстояние (2×L5) между кабелями переменного тока на сближенных участках (213, 214), и меньше, чем расстояние (2×L4) между кабелями переменного тока на широко разнесенном участке (210), при этом упомянутый проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) содержит внутренний электрический тракт (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) и внешний электрический тракт (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97), соединенные друг с другом (11, 12; 98, 99) на соответствующих продольных концах.

2. Компоновка по п.1, в которой суммарная длина системы (1; 51; 71; 81) экранирования ЭМП, больше, чем у широко разнесенного участка (210), и меньше, чем у разнесенного участка (210-212), или равна ей.

3. Компоновка по п.1 или 2, в которой упомянутые две ветви (2, 3; 52, 53; 82a, 82b) разнесены друг от друга и, по существу, параллельны друг другу на упомянутом срединном участке (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93).

4. Компоновка по п.1, в которой проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) содержит, по меньшей мере, один дополнительный электрический тракт (2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d; 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d; 82) помимо упомянутых внутреннего и внешнего электрических трактов (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91; 2e, 3e; 52e, 53e; 92-97), причем упомянутый дополнительный электрический тракт(ы) (2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d; 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d; 82) соединен(ы) с упомянутыми внутренним и внешним электрическими трактами (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91; 2e, 3e; 52e, 53e; 92-97) на соответствующих продольных концах.

5. Компоновка по п.1, в которой проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12) предпочтительно содержит пассивные кабели (2, 3; 52, 53), попарно определяющие каждый из упомянутых электрических трактов (2a, 3a; 52a, 53a; 2e, 3e; 52e, 53e; 2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d; 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d).

6. Компоновка по п.5, в которой проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12) содержит множество первых пассивных кабелей (2; 52) и множество вторых пассивных кабелей (3; 53), причем каждый первый и второй пассивный кабель (2, 3; 52, 53) содержит срединный участок (4, 5; 54, 55) и два сходящихся концевых участка (7-10; 57-60), а оконечности соответствующих концевых участков (7-10; 57-60) электрически соединены друг с другом (11, 12), а количество (N) упомянутых первых пассивных кабелей (2; 52) и/или упомянутых вторых пассивных кабелей (3; 53) находится в диапазоне между 2 и 15.

7. Компоновка по п.6, в которой межосевое расстояние (G, H) между соседними первыми и, соответственно, вторыми пассивными кабелями (2, 3; 52, 53) не является постоянным.

8. Компоновка по пп.6 или 7, в которой система (1; 51; 71) экранирования ЭМП, дополнительно содержит две клеммные колодки (11, 12), электрически соединяющие оконечности соответствующих концевых участков (7-10; 57-60) первых пассивных кабелей (2; 52) и вторых пассивных кабелей (3; 53) друг с другом.

9. Компоновка по п.8, в которой каждая клеммная колодка (11, 12) имеет первый участок (13, 14), механически и электрически соединяющий друг с другом оконечности первых пассивных кабелей (2; 52), второй участок (15, 16), механически и электрически соединяющий друг с другом оконечности вторых пассивных кабелей (3; 53), и промежуточный участок (17, 18), причем первый участок (13, 14) и второй участок (15, 16) каждой клеммной колодки (11, 12) образуют с промежуточным участком (17, 18) угол (γ), отличающийся от 0° или 180°.

10. Компоновка по п.1, в котором проводник содержит проводящую пластину (82), имеющую продольно проходящее отверстие (83), суженное на его продольных концах (88-91), и внешний профиль, сужающийся на ее продольных концах (94-97).

11. Компоновка по п.1, в которой система (71) экранирования ЭМП дополнительно содержит дополнительные электрические тракты (72-75), проходящие продольно снаружи упомянутого внутреннего электрического тракта (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) и упомянутого внешнего электрического тракта (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97).

12. Компоновка по п.8, дополнительно содержащая дополнительные кабели (72-75), механически и электрически соединенные попарно с каждой клеммной колодкой (11, 12) и сходящиеся к продольной оси (X) компоновки.

13. Компоновка по п.1, в которой:
- срединный участок (4, 5; 54, 55; 86, 87; 92, 93) упомянутого проводника (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) имеет среднюю длину (C), измеряемую вдоль продольной оси (X), находящуюся в диапазоне между двумя третями и четырьмя третями длины (L2) широко разнесенного участка (210) упомянутого разнесенного участка (210-212),
- каждый из концевых участков (7-10; 57-60; 88-91; 94-97) упомянутого проводника (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) имеет среднюю длину (D), измеряемую вдоль продольной оси (X), находящуюся в диапазоне между одной третью и одной второй длины (L3), измеряемой вдоль продольной оси (X), одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210-212),
- при дополнительном условии, что средняя суммарная длина (C+2×D), измеряемая вдоль продольной оси (Х), упомянутого проводника (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82) находится в диапазоне между разностью длины (L1), измеряемой вдоль продольной оси (X), разнесенного участка (210-212) упомянутых, по меньшей мере, двух кабелей (201-203) переменного тока минус длина (L3), измеряемая вдоль продольной оси (X), одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210-212), и суммой упомянутой длины (L1) разнесенного участка (210-212) упомянутых двух кабелей (201-203) переменного тока плюс упомянутая длина (L3) одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210-212).

14. Компоновка по п.1, в которой проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12) содержит множество первых пассивных кабелей (2; 52) и множество вторых пассивных кабелей (3; 53), попарно определяющих каждый из упомянутых электрических трактов (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91; 2e, 3e; 52e, 53e; 92-97; 2b, 2c, 2d, 3b, 3c, 3d; 52b, 52c, 52d, 53b, 53c, 53d), и при этом каждый из внутреннего первого пассивного кабеля (2a; 52a) и внутреннего второго пассивного кабеля (3a; 53a) расположен на расстоянии (A) от продольной оси (X), находящемся в диапазоне между пятью четвертями отношения между расстоянием (2×L4) между кабелями (201-203) переменного тока на их широко разнесенном участке (210) и количеством (N) упомянутых первых и, соответственно, вторых пассивных кабелей (2, 3; 52, 53), и пятикратным таким отношением.

15. Компоновка по п.1, в которой каждый из концевых участков (57-60; 88-91; 94-97) упомянутого проводника (52, 53, 11, 12; 82) имеет среднюю длину (D), измеряемую вдоль продольной оси (X), равную двум третям длины (L3), измеряемой вдоль продольной оси (X), одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210-212) кабелей переменного тока (201-203).

16. Компоновка по п.1, в которой продольная ось (X) системы (1; 51; 71; 81) экранирования ЭМП лежит в одной вертикальной плоскости с продольной осью (X) кабельной системы (200), содержащей упомянутые, по меньшей мере, два кабеля (201-203) переменного тока, и/или поперечная ось (Y) системы (1; 51; 71; 81) экранирования ЭМП лежит в одной вертикальной плоскости с поперечной осью (Y) кабельной системы (200).

17. Экран (1; 51; 71; 81) ЭМП для кабельной системы (200) переменного тока, причем упомянутый экран (1; 51; 71; 81) ЭМП содержит проводник (2, 3, 11, 12; 52, 53, 11, 12; 82), имеющий две ветви, образующие срединный участок (4, 5; 54, 55; 86, 87, 92, 93) и сходящиеся концевые участки (7-10; 57-60; 88-91, 94-97), при этом упомянутый проводник (2, 3, 1, 12; 52, 53, 11, 12; 82) содержит внутренний электрический тракт (2a, 3a; 52a, 53a; 86-91) и внешний электрический тракт (2e, 3e; 52e, 53e; 92-97), соединенные друг с другом (11, 12; 98, 99) на соответствующих продольных концах.

18. Способ экранирования, по меньшей мере, двух кабелей (201)-(203) переменного тока на разнесенном участке (210-212), проходящем между двумя сближенными участками (213, 214) параллельных кабелей, причем такой разнесенный участок (210-212) последовательно включает в себя расходящийся участок (211), широко разнесенный участок (210) и сходящийся участок (212), а способ включает в себя этапы, на которых:
- обеспечивают первый внутренний замкнутый электрический тракт (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99), проходящий, по меньшей мере, по части упомянутого разнесенного участка (210-212), с суженными концами (7-10; 57-60; 88-91);
- обеспечивают второй внешний замкнутый электрический тракт (2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99), проходящий, по меньшей мере, по части упомянутого разнесенного участка (210-212), с суженными концами (7-10; 57-60; 94-97); и
- электрически соединяют (11, 12; 98, 99) упомянутые первый и второй электрические тракты (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99; 2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) на их суженных концах (7-10; 57-60; 88-91, 94-97).

19. Способ по п.18, в котором внешний замкнутый электрический тракт (2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) имеет ширину (2×B), равную расстоянию (2×L4) между кабелями переменного тока на их широко разнесенном участке (210), или бóльшую.

20. Способ по пп.18 или 19, в котором упомянутые электрические тракты (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99; 2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99) имеют длину (C+2×D), измеряемую вдоль продольной оси (X), находящуюся в диапазоне между разностью длины (L1), измеряемой вдоль продольной оси (X) разнесенного участка (210-212) упомянутых двух кабелей (201-203) переменного тока минус длина (L3), измеряемая вдоль продольной оси (X) одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210), и суммой упомянутой длины (L1) разнесенного участка (210-212) упомянутых двух кабелей (201-203) переменного тока плюс упомянутая длина (L3) одного из расходящегося или сходящегося участков (211, 212) упомянутого разнесенного участка (210-212).

21. Способ по п.18, в котором внутренний замкнутый электрический тракт (2a, 3a, 11, 12; 52a, 53a, 11, 12; 86-91, 98, 99) имеет ширину (2×A), находящуюся в диапазоне между одной третью и двумя третями ширины (2×B) упомянутого внешнего замкнутого электрического тракта (2e, 3e, 11, 12; 52e, 53e, 11, 12; 92-99).