SE527008C2

SE527008C2 - Electric power transmission system

Info

Publication number: SE527008C2
Application number: SE0302966A
Authority: SE
Inventors: Rongsheng Liu; Stefan Johansson; Kenneth Johansson; Bjoern Holmgren; Gerhard Brosig; Lin Jiang; Dierk Bormann; Stefan Valdemarsson; Tord Bengtsson; David Larsson
Original assignee: Abb Research Ltd
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-12-06
Also published as: WO2005045853A1; SE0302966D0; WO2005045853B1; SE0302966L

Abstract

The invention concerns a high voltage transmission wire or cable for transmitting AC or DC power between two points. Preferably at least one point is connected to one or more power networks. The conductor of the wire or cable comprises a semiconducting outer layer (10) including distributed magnetic particles. Other embodiments include an insulation layer (12) including distributed magnetic material, micro-particles, ribbons tapes etc, and an insulation screen. The invention increases the distance over which power may be transmitted and/or eliminates the necessity for power compensation reactors partially or totally. This is achieved by increasing inductance and reducing AC capacitance leakage currents in AC lines and, when operated as a DC line, by reducing high frequency harmonics.

Description

l0 15 20 25 30 35 527 008 2 tion om reduktion av kapacitiva förluster i växelströms- kraftledningar. l0 15 20 25 30 35 527 008 2 tion on reduction of capacitive losses in AC power lines.

Med ännu kortare överföringskabelförbindelser för växel- strömsöverföring pà mindre än t ex 50 km används shuntkom- pensering för att kompensera kabelförlusterna pà grund av kapacitiva genereringseffekter. Ibland är en ytterligare dynamisk kompensation i form av SVC (Static Var Compensa- tion) nödvändig. Shuntkompenseringsdonen installeras van- ligen vid bada ändarna av kabeln. Det finns ocksa exempel pä anläggningar där shuntkompenseringsdon installeras pà flera ställen utmed kabeln. Kabelförbindelser för växelströmsöver- föring längre än ungefär 50 km finns endast för laga spän- ningsnivàer (typiskt grund av dessa effekter används anläggningar för högspänd likström (HVDC) i dag nästan uteslutande för lànga över- föringsförbindelser med kraftkabel. För HVDC-anläggningar krävs emellertid utrustningar sàsom reaktorer och kondensa- torer för att minska effektförlusterna som annars skulle uppträda pà grund av pulsationsspänningar och övertons- strömmar.With even shorter transmission cable connections for AC transmission of less than, for example, 50 km, shunt compensation is used to compensate for the cable losses due to capacitive generation effects. Sometimes an additional dynamic compensation in the form of SVC (Static Var Compensation) is necessary. The shunt compensators are usually installed at both ends of the cable. There are also examples of systems where shunt compensators are installed in several places along the cable. Cable connections for AC transmission longer than about 50 km are only available for low voltage levels (typically due to these effects, high voltage DC (HVDC) systems are today used almost exclusively for long transmission connections with power cable. However, equipment is required for HVDC systems. such as reactors and capacitors to reduce power losses that would otherwise occur due to pulsation voltages and harmonic currents.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning löser ett eller fler av ovannämnda problem.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves one or more of the above problems.

Enligt en första aspekt av uppfinningen förses en kraftleda- re för ett överföringskabelsystem med en ledartràd eller kabel som har ett första yttre skikt med halvledande egen- skaper och innefattande distribuerat magnetiskt material med en magnetisk permeabilitet större än 1. Det magnetiska materialet innefattar magnetiska nanopartiklar. Kombinatio- nen av ledaren och det magnetiska första yttre skiktet àstadkommer ökad impedans i en ledning som arbetar med växelströmskraft och reducerar högfrekventa övertoner i en ledning som arbetar med likströmskraft samt ger ökad tole- rans mot temporära kraftöverlaster vid bade växel- och lik- strömsdrift. l0 15 20 25 30 35 527 008 3 Enligt en andra aspekt av uppfinningen förses en kraftledare för ett överföringskabelsystem med en ledartràd eller kabel som har ett andra yttre skikt innefattande isolermaterial med magnetiskt material fördelat däri sà att dielektrici- tetskonstanten hos det andra yttre skiktet är större än l.According to a first aspect of the invention, a power conductor for a transmission cable system is provided with a conductor wire or cable having a first outer layer having semiconducting properties and comprising distributed magnetic material having a magnetic permeability greater than 1. The magnetic material comprises magnetic nanoparticles. The combination of the conductor and the magnetic first outer layer provides increased impedance in a line that works with AC power and reduces high-frequency harmonics in a line that works with DC power and provides increased tolerance to temporary power overloads in both AC and DC operation. According to a second aspect of the invention, a power conductor for a transmission cable system is provided with a conductor wire or cable having a second outer layer comprising insulating material with magnetic material distributed therein so that the dielectric constant of the second outer layer is greater than l.

Det isolerande materialet innefattar magnetiska nanopartik- lar. Kombinationen av ledaren med bade det första och det andra yttre skiktet àstadkommer ökad impedans och minskade kapacitansförluster i en ledning som arbetar med växelström, minskade högfrekventa övertoner för en ledning som arbetar med likström samt ökad tolerans mot temporära kraftöverlas- ter vid bàde växel- och likströmsdrift.The insulating material comprises magnetic nanoparticles. The combination of the conductor with both the first and the second outer layer achieves increased impedance and reduced capacitance losses in a line that works with alternating current, reduced high-frequency harmonics for a line that works with direct current and increased tolerance to temporary power overloads in both alternating and direct current operation. .

Enligt en annan aspekt av uppfinningen àstadkoms ett kraft- överföringssystem som innefattar en eller flera trådar eller kablar där en ledare har ett första yttre skikt innefattande magnetiska nanopartiklar, vilket ger ett ledarmaterial med ökad magnetisk permeabilitet, och som även kan ha ett andra yttre skikt där ett isolermaterial innefattar magnetiska nanopartiklar som tillhandahåller ett isolermaterial med re- ducerad dielektricitetskonstant.According to another aspect of the invention, there is provided a power transmission system comprising one or more wires or cables where a conductor has a first outer layer comprising magnetic nanoparticles, which provides a conductor material with increased magnetic permeability, and which may also have a second outer layer therein. an insulating material comprises magnetic nanoparticles which provide an insulating material with reduced dielectric constant.

Uppfinningen ökar kabelinduktansen genom att lägga till mag- netiska partiklar eller nanopartiklar till en halvledande ledarskärm eller ledarskärmförening anordnad som ett första yttre skikt pa en eller flera ledare. En ledare omges säle- des av ett halvledande skikt med hög permeabilitet, vilket ökar kabelinduktansen och minskar de reaktiva effektförlus- terna pà grund av vàgimpedansen vid växelströmskraftled- ningar, samt reducerar högfrekventa övertoner, speciellt för likström och luftkylda likströmsledningar.The invention increases the cable inductance by adding magnetic particles or nanoparticles to a semiconductor conductor shield or conductor shield assembly arranged as a first outer layer on one or more conductors. A conductor is thus surrounded by a semiconductor layer with high permeability, which increases the cable inductance and reduces the reactive power losses due to the road impedance on AC power lines, and reduces high-frequency harmonics, especially for direct current and air-cooled direct current lines.

Uppfinningen sàsom den tillämpas pà isoleringen minskar kabelisoleringens dielektricitetskonstant hos det andra yttre skiktet genom att lägga till magnetiska nanopartiklar av kontrollerad fördelning, form, storlek pà isolatorer sàsom polyeten (PE), tvärbunden polyeten (XLPE), etenpropen- gummi (EPR), etenpropendienmonomergummi (EPDM), silikongummi (SR), polyvinylklorid (PVC), polypropenlaminerat papper 10 15 20 25 30 35 527 008 4 (PPLP) och cellulosa. Detta minskar den kapacitiva läck- strömmen för växelströmskablar. Vid cellulosa kan minskning av dielektricitetskonstanten även åstadkommas genom att anordna fibrerna i serie med gasfasen (eller oljefasen) inuti en sammansättning.The invention as applied to the insulation reduces the dielectric constant of the cable insulation of the second outer layer by adding magnetic nanoparticles of controlled distribution, shape, size of insulators such as polyethylene (PE), crosslinked polyethylene (XLPE), ethylene propylene rubber (EPR), ethylene rubber EPDM), silicone rubber (SR), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene laminated paper (PPLP) and cellulose. This reduces the capacitive leakage current for AC cables. In the case of cellulose, reduction of the dielectric constant can also be achieved by arranging the fibers in series with the gas phase (or oil phase) within a composition.

Termen kabelsystem används för att beteckna en eller flera sträckor av kraftkabel samt eventuella shuntreaktorer som kan vara anslutna vid lederna mellan kabelsträckorna. Shunt- reaktorer vid kabelterminalen kan, men behöver inte, ingá i kabelsystemet. Det beskrivna överföringskabelsystemet inne- fattar även tillhörande leder, terminaler, brytare och skyddsdon.The term cable system is used to denote one or more sections of power cable as well as any shunt reactors that may be connected at the joints between the cable sections. Shunt reactors at the cable terminal can, but do not have to, be included in the cable system. The described transmission cable system also includes associated joints, terminals, switches and protective devices.

Förutom de resistiva förlusterna i kraftöverföringen finns det emellertid också avsevärda förluster pà grund av dielek- triska effekter i kabeln och pà grund av resistiva förluster i kompensationsutrustningar, typiskt reaktorer. Dessa för- luster kan också minimeras enligt föreliggande uppfinning.In addition to the resistive losses in the power transmission, however, there are also significant losses due to dielectric effects in the cable and due to resistive losses in compensation equipment, typically reactors. These losses can also be minimized according to the present invention.

En huvudsaklig fördel med uppfinningen är att minimala effektförluster pà grund av ökad induktans och minskade die- lektriska, kapacitiva och resistiva förluster innebär att räckvidden hos en växelströmsöverföringskabel med en ledare enligt uppfinningen inte är begränsad till kring 50 km eller sà utan i själva verket kan vara flera hundra kilometer lang.A major advantage of the invention is that minimal power losses due to increased inductance and reduced dielectric, capacitive and resistive losses mean that the range of an AC transmission cable with a conductor according to the invention is not limited to about 50 km or so but may in fact be several hundred kilometers long.

En annan fördel med uppfinningen är att reaktiv optimering genom shuntreaktorer inte krävs i samma utsträckning vid ändarna av en växelströmsöverföringsförbindelse och, vilket är än mer ofördelaktigt, vid jämna mellanrum utmed längden hos en förbindelse enligt teknikens ståndpunkt. Minskade krav pà shuntreaktorer för reaktiv effekt är fördelaktigt eftersom dessa reaktorer också har därmed förknippade effektförluster.Another advantage of the invention is that reactive optimization by shunt reactors is not required to the same extent at the ends of an AC transmission connection and, which is even more disadvantageous, at regular intervals along the length of a prior art connection. Reduced requirements for shunt reactors for reactive power are advantageous because these reactors also have associated power losses.

En annan och kanske oväntad fördel med uppfinningen är att den kan användas i en ledning vid likströmsdrift för att 10 15 20 25 30 35 _527 008 5 minska de högfrekventa övertonerna. Detta åstadkoms genom de magnetiska kännetecknen hos det första yttre skiktet pà ytan av tråden eller kabelledaren, vilket skikt tjänar som ett filter och eliminerar, eller åtminstone i hög grad redu- cerar, övertonsströmmar vid likströmsdrift. Som kortfattat beskrivits ovan innefattar det magnetiska första skiktet magnetiska nanopartiklar. Det magnetiska första yttre skik- tet kan även innefatta halvledande material.Another and perhaps unexpected advantage of the invention is that it can be used in a line in DC operation to reduce the high frequency harmonics. This is accomplished by the magnetic characteristics of the first outer layer on the surface of the wire or cable conductor, which layer serves as a filter and eliminates, or at least greatly reduces, harmonic currents in DC operation. As briefly described above, the first magnetic layer comprises magnetic nanoparticles. The magnetic first outer layer may also comprise semiconducting material.

Ett annat viktigt resultat är att de minskade tomgångsför- lusterna resulterar i en något kyligare kabel eller tråd.Another important result is that the reduced idle losses result in a slightly cooler cable or wire.

Detta kan antingen användas för att minska specifikations- och därmed materialkostnaderna samt tillverkningskostnaderna för kabeln eller tillåta en temporär överbelastning av kabeln, dvs införa ett temperaturberoende dynamisk märk- värde. Den termiska överbelastningskapaciteten hos kabeln eller tråden vid en beskriven överföringsförbindelse är så- lunda större än för kabelsystem enligt teknikens ståndpunkt.This can either be used to reduce the specification and thus material costs as well as the manufacturing costs for the cable or allow a temporary overload of the cable, ie introduce a temperature-dependent dynamic rated value. The thermal overload capacity of the cable or wire at a described transmission connection is thus greater than for cable systems according to the prior art.

Ledaren och systemet, samt metoden för drift av ett sådant system, tillåter större frihet vid körning under temporära överbelastningar för växelströms- och likströmsledningar för att underlätta problemen vid ett kraftnät.The conductor and the system, as well as the method of operating such a system, allow greater freedom when driving under temporary overloads for AC and DC lines to alleviate the problems of a power grid.

FIGURBESKRIVNING En mer fullständig förståelse för förfarandet och systemet enligt föreliggande uppfinning kan fås genom följande de- taljerade beskrivning under hänvisning till bifogade rit- ningar, där: Figur 1 schematiskt visar i ett förenklat diagram ett exempel på en kabelöverföringsförbindelse för högspänd växelström (HVAC) med reaktorer för kompensation av kapaci- tiva effektförluster enligt teknikens ståndpunkt; Figur 2 visar ett förenklat diagram för ett exempel pà en ledare som har ett magnetiskt yttre skikt med halvledande egenskaper enligt en utföringsform av uppfinningen; 10 15 20 25 30 35 527 008 6 Figur 3 visar ett förenklat diagram för ett exempel på en ledare isolerad med isolering innehållande magnetiskt mate- rial enligt en annan utföringsform av uppfinningen; Figur 4 visar ett förenklat schema över en kraftöverförings- ledning; Figur 5 visar ett förenklat diagram över strömflödesrikt- ningen för den isolerade ledaren som visas i figur 3; Figur 6 visar ett förenklat diagram för ett exempel på en kabel som innehåller den magnetiskt avskärmade ledaren iso- lerad med isolering innehållande magnetiskt material, vilken isolering i sin tur är innesluten av en halvledande isoler- skärm enligt ännu en utföringsform av uppfinningen; Figur 7 visar schematiskt ett förenklat diagram för ett exempel på en ledare anordnad med en isolering innehållande magnetiska ringar eller områden enligt en annan utförings- form av uppfinningen; Figur 8 visar ett diagram för ett exempel på en kabel inne- fattande den magnetiskt avskärmade ledaren isolerad med iso- lering innehållande magnetiskt material, vilken isolering i sin tur är innesluten av en strömförande och mekanisk skärm enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A more complete understanding of the method and system of the present invention can be obtained by the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically shows in a simplified diagram an example of a high voltage AC (HVAC) cable transmission connection with reactors for compensating for capacitive power losses according to the prior art; Figure 2 shows a simplified diagram of an example of a conductor having a magnetic outer layer with semiconducting properties according to an embodiment of the invention; Figure 3 shows a simplified diagram for an example of a conductor insulated with insulation containing magnetic material according to another embodiment of the invention; Figure 4 shows a simplified diagram of a power transmission line; Figure 5 shows a simplified diagram of the current flow direction of the insulated conductor shown in Figure 3; Figure 6 shows a simplified diagram of an example of a cable containing the magnetically shielded conductor insulated with insulation containing magnetic material, which insulation is in turn enclosed by a semiconductor insulating shield according to yet another embodiment of the invention; Figure 7 schematically shows a simplified diagram for an example of a conductor arranged with an insulation containing magnetic rings or areas according to another embodiment of the invention; Figure 8 shows a diagram of an example of a cable comprising the magnetically shielded conductor insulated with insulation containing magnetic material, which insulation is in turn enclosed by a live and mechanical shield according to a further embodiment of the invention.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I figur l (teknikens ståndpunkt) visas ett kabelsystem för HVAC-överföring enligt teknikens ståndpunkt. En överförings- förbindelse är anordnad mellan två punkter A, B, innehåll- ande en växelströmskabel l och två shuntreaktorer 2A, 23 för kompensation av reaktiv effekt.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1 (prior art) shows a cable system for HVAC transmission according to the prior art. A transmission connection is arranged between two points A, B, containing an alternating current cable 1 and two shunt reactors 2A, 23 for compensation of reactive power.

Vid arrangemanget enligt teknikens ståndpunkt i figur 1 av- hjälps problemet med reaktiva effektförluster genom att an- vända shuntreaktorerna för att förhindra förluster på grund av transport av reaktiv effekt. För längre överföringsled- 10 15 20 25 30 35 527 008 7 ningar, t ex ledningar längre än 50 km, övervinns problemet med reaktiva effektförluster enligt teknikens ståndpunkt vanligen endast genom likriktning från växelström till lik- ström. Ett HVDC-system används således oftast för sådana ledningar på grund av de höga kostnaderna vad gäller ut- rustning och effektförluster som är förknippade med metoder för reaktiv optimering enligt teknikens ståndpunkt.In the prior art arrangement of Figure 1, the problem of reactive power losses is remedied by using the shunt reactors to prevent losses due to transport of reactive power. For longer transmission lines, such as lines longer than 50 km, the problem of reactive power losses according to the prior art is usually overcome only by rectification from alternating current to direct current. An HVDC system is thus most often used for such lines due to the high costs in terms of equipment and power losses that are associated with methods for reactive optimization according to the state of the art.

Utrustningar för växelströmsöverföring är enkla jämfört med utrustningar för likströmsöverföring. Med en ökning av över- föringslängden kan emellertid kostnaden för en växelströms- överföring öka jämfört med en likströmsöverföring. Dessutom ökar den kapacitiva läckströmmen med överföringslängden för ett växelströmsfall och induktiv kompensation kan bli nöd- vändig eftersom LG < RC, där L är induktans, G är isolationskonduktans, C är kapacitans och R är ledarresistans per längdenhet; och ekvationen visar de viktigaste parametrarna för en överförings-(kabel-)ledning. Av ovannämnda ekvation framgår att det är gynnsamt att L induktans ökas och/eller att C kapacitans minskas.Equipment for AC transmission is simple compared to equipment for DC transmission. However, with an increase in transmission length, the cost of an AC transmission can increase compared to a DC transmission. In addition, the capacitive leakage current increases with the transmission length of an AC drop and inductive compensation may be necessary because LG <RC, where L is inductance, G is isolation conductance, C is capacitance and R is conductor resistance per unit length; and the equation shows the most important parameters for a transmission (cable) line. From the above equation it appears that it is favorable that L inductance is increased and / or that C capacitance is decreased.

Det är möjligt att minimera reaktiva effektförluster vid växelströmsöverföring genom att använda en effekt eller ett fenomen som kallas vågresistansbelastning eller naturlig be- lastning för en överföringsledare, vilket definieras och kan uttryckas som: Pnatural _ ï v där V är spänning och ZV är (den verkliga delen av) våg- resistansen. Denna belastningsnivå är särskilt förmånlig när överföringskabeln förbrukar sama andel reaktiveffekt per längdenhet som den genererar. Reaktiveffekt behöver därför inte överföras i någon riktning. Ett problem med befintliga överföringskablar är emellertid att vágimpedansen är rela- tivt låg vilket ger en hög naturlig belastning i förhållande till kabeldiametrarna som är praktiska eller som föredras av 10 15 20 25 30 35 527 008 8 tillverkningsskäl. Det är därför möjligt och skulle vara föredraget att påverka den naturliga belastningsnivån hos kablar genom att anpassa vågimpedansen hos kablarna till ett förmånligt värde relativt den dimensionerande driftspänning- en.It is possible to minimize reactive power losses during AC transmission by using an effect or phenomenon called wave resistance load or natural load for a transmission conductor, which is defined and can be expressed as: Pnatural _ ï v where V is voltage and ZV is (the real part of) the wave resistance. This load level is particularly advantageous when the transmission cable consumes the same proportion of reactive power per unit length that it generates. Reactive power therefore does not need to be transmitted in any direction. However, a problem with existing transmission cables is that the weight impedance is relatively low, which gives a high natural load in relation to the cable diameters which are practical or which are preferred for manufacturing reasons. It is therefore possible and would be preferable to influence the natural load level of cables by adjusting the wave impedance of the cables to a favorable value relative to the dimensioning operating voltage.

Den föreliggande uppfinningen tillhandahåller en ny kabel eller ett nytt kabelsystem för att erbjuda gynnsama förhåll- anden för en kraftöverföring över långa avstånd genom att: 1) öka induktansen hos åtminstone en kabel eller tråd i ett sys- och 2) minska permittiviten hos kabel- eller trådisoleringen för att tem i syfte att åstadkomma induktiv kompensation, därmed reducera den kapacitiva läckströmmen (fig 2, 3).The present invention provides a new cable or cable system for providing favorable conditions for a long distance power transmission by: 1) increasing the inductance of at least one cable or wire in a sys and 2) reducing the permittivity of cable or the wire insulation in order to provide inductive compensation, thereby reducing the capacitive leakage current (Figs. 2, 3).

En kabel eller tråd för att uppnå ovannämnda resultat kan åstadkomas på följande sätt, vilka som fackmannen vet en- dast är visade som exempel och är på intet sätt begränsande: l) Ett högt induktansvärde kan bäst åstadkommas genom att lägga till magnetiska nanopartiklar (belagda eller icke be- lagda magnetiska nanopartiklar) innehållande grundämnen eller föreningar såsom(Fe3O4, YFe2O3, FeO, CrO2, Fe3S4, EuO, NiZn-ferrit, MnZn-ferrit, yttrium-järngranat samt indium till en kabelledarskärm eller skärmförening. Ledaren, van- ligtvis en legering av Al eller Cu omges på detta sätt av en hög permeabilitet (>1) och i viss utsträckning ett halv- ledande första yttre skikt. Ledarskärmen innehållande dis- tribuerade magnetiska nanopartiklar åstadkommer också ökad värmeledningsförmåga i ledarskärmen och sålunda kan en längre livslängd och/eller högre kraftöverföringsförmåga förväntas. 2) En isolering med låg dielektricitetskonstant kan erhållas genom att lägga till nanopartiklar på ett kontrollerat sätt till isolermaterial såsom PE, XLPE, EPR, EPDM, SR, PVC, PPLP samt impregnerad cellulosa. För PPLP och cellulosaisolering kan låg dielektricitetskonstant även erhållas genom att ordna fibrerna i serie (huvudsakligen) med gasfas (eller oljefas) inuti sammansättningen. Nanopartiklarna fördelas på 10 15 20 25 30 35 527 008 9 ett kontrollerat sätt sä att faktorer sàsom koncentration och fördelning är kända och optimerade. Ovannämnda uppfin- ningsenliga särdrag kan även erbjuda fördelar för likströms- kabelsystem.A cable or wire to achieve the above results can be obtained in the following ways, which as those skilled in the art know are shown by way of example only and are in no way limiting: l) A high inductance value can best be achieved by adding magnetic nanoparticles (coated or uncoated magnetic nanoparticles) containing elements or compounds such as (Fe3O4, YFe2O3, FeO, CrO2, Fe3S4, EuO, NiZn ferrite, MnZn ferrite, yttrium iron garnet and indium to a cable conductor shield or shield compound. Alloy of Al or Cu is in this way surrounded by a high permeability (> 1) and to some extent a semiconducting first outer layer.The conductor screen containing distributed magnetic nanoparticles also provides increased thermal conductivity in the conductor shield and thus a longer service life and / or higher power transmission capacity is expected.2) An insulation with a low dielectric constant can be obtained by adding nanoparticles to a controller to insulating materials such as PE, XLPE, EPR, EPDM, SR, PVC, PPLP and impregnated cellulose. For PPLP and cellulose insulation, low dielectric constant can also be obtained by arranging the fibers in series (mainly) with gas phase (or oil phase) within the composition. The nanoparticles are distributed in a controlled manner so that factors such as concentration and distribution are known and optimized. The above-mentioned features according to the invention can also offer advantages for DC cable systems.

Figur 2 visar en ledare ll i tvärsnitt med ett första yttre skikt 10 innehållande magnetiskt material anordnat anligg- ande mot ytan hos ledaren. Ledaren ll kan vara en godtycklig ledare, eller supraledare, men är oftast en legering av koppar eller aluminium för elektrisk strömledning. Det förs- ta yttre skiktet 10 innefattar magnetiska nanopartiklar (vilka kan vara belagda eller icke belagda partiklar) inne- hållande nagot av följande grundämnen eller föreningar: Fe3O4, yFe203, FeO, CrO2, Fe3S4, EuO, NiZn-ferrdiz, MnZn-ferrit, yttrium-järngranat samt indium. Dessa nanopartiklar, före- trädesvis blandade med större magnetiska partiklar, kan vara fördelade i ett medium anordnat i form av det första yttre skiktet som en ledarskärm ll. Ledarskärmen kan tillhandahål- las som ett halvledande material med en elektrisk resistivi- tet av mellan 1 och 105 ohm-cm, eller en sammansättning innefattande nanopartiklarna och kan även innefatta magne- tiska band, tràdar eller remsor. Den beskrivna ledarskärmen ger en magnetisk permeabilitet större än l eller som luft.Figure 2 shows a conductor 11 in cross section with a first outer layer 10 containing magnetic material arranged abutting against the surface of the conductor. The conductor ll can be an arbitrary conductor, or superconductor, but is usually an alloy of copper or aluminum for electrical power conduction. The first outer layer 10 comprises magnetic nanoparticles (which may be coated or uncoated particles) containing any of the following elements or compounds: Fe3O4, yFe203, FeO, CrO2, Fe3S4, EuO, NiZn-ferrdiz, MnZn-ferrite, yttrium iron garnet and indium. These nanoparticles, preferably mixed with larger magnetic particles, may be distributed in a medium arranged in the form of the first outer layer as a conductor shield 11. The conductor shield may be provided as a semiconductor material having an electrical resistivity of between 1 and 105 ohm-cm, or a composition comprising the nanoparticles and may also include magnetic tapes, wires or strips. The described conductor screen provides a magnetic permeability greater than 1 or as air.

Företrädesvis är den magnetiska permeabiliteten mellan 3 och 10 000 och för växelströmsdrift företrädesvis mellan 3 och 500.Preferably the magnetic permeability is between 3 and 10,000 and for AC operation preferably between 3 and 500.

Som fackmannen känner till betyder den ytverkan (strömför- trängning) som kan observeras i ledare att den elektriska växelströmmen som leds inte flyter pà ett sàdant sätt att den är jämt fördelat över tvärsnittet pà ledaren, som vid likströmmar, utan i stället flyter en oproportionerligt större del av strömmen genom ledarens tvärsnitt nära ytan.As is known to those skilled in the art, the surface effect (current displacement) that can be observed in conductors means that the electrical alternating current that is conducted does not flow in such a way that it is evenly distributed over the cross section of the conductor, as in direct currents, but instead disproportionately larger part of the current through the conductor's cross section near the surface.

Detta gäller också de högfrekventa övertonsströmmar som uppkommer vid överföring av likströmskraft; av detta skäl bidrar den omedelbara närheten, dvs kontakten mellan ledar- skärmen och ledarytan, till att denna aspekt av uppfinningen blir mycket effektiv. 10 15 20 25 30 35 527 ons 10 Ledarskärmens tjocklek kan väljas beroende av ett antal tek- niska och tillverkningsmässiga överväganden för varje typ av luftkabel eller nedgrävd kabel som skall leda en given över- föringsbelastning av växel- eller likström. Ett magnetiskt skikt kan lindas runt en ledare eller en ledare innefattande en fast ledare eller en mängd kardeler av ledartrådar eller en kombination av ledare med stor diameter och tvinnade ledare. Det magnetiska skiktet kan bestå av trådar, remsor eller band innefattande fördelade magnetiska nanopartiklar.This also applies to the high-frequency harmonic currents that arise during the transmission of direct current power; for this reason, the immediate proximity, i.e. the contact between the conductor screen and the conductor surface, contributes to this aspect of the invention becoming very effective. 10 15 20 25 30 35 527 ons 10 The thickness of the conductor shield can be selected depending on a number of technical and manufacturing considerations for each type of overhead cable or buried cable that is to conduct a given transmission load of alternating or direct current. A magnetic layer can be wound around a conductor or a conductor comprising a solid conductor or a plurality of strands of conductor wires or a combination of large diameter conductors and twisted conductors. The magnetic layer may consist of wires, strips or strips comprising distributed magnetic nanoparticles.

Magnettrådarna eller banden kan vidare vara omlindade på ett sådant sätt att omlindningsriktningen är vinkelrät mot den axiella riktningen hos ledaren (se figur 5, där den axiella riktningen är åt samma håll som pilen 19). De omlindade magnettrådarna eller banden kan, men behöver inte, beläggas med en emalj för att verka som isolator vid ytterytan.The magnetic wires or bands may further be wrapped in such a way that the wrapping direction is perpendicular to the axial direction of the conductor (see Figure 5, where the axial direction is in the same direction as the arrow 19). The wrapped magnetic wires or tapes can, but do not need to, be coated with an enamel to act as an insulator at the outer surface.

Effektförluster på grund av högfrekventa övertoner är ett särskilt problem för likströmsledningar över långa avstånd.Power losses due to high frequency harmonics are a particular problem for long distance DC power lines.

Detta problem kan även övervinnas genom användning av en ledare med en ledarskärm enligt föreliggande uppfinning eftersom dessa övertonsströmmar till stor del leds utmed det magnetiska materialet som innesluter ledaren. Utformningen av den magnetiska ledarskärmen kan varieras till att inbe- gripa trådar, remsor och/eller band (t ex fig 5, l0a) om- lindade runt ledaren i sin omlindningsriktning (14, fig 5).This problem can also be overcome by using a conductor with a conductor shield according to the present invention since these harmonic currents are largely conducted along the magnetic material enclosing the conductor. The design of the magnetic conductor shield can be varied to include wires, strips and / or bands (e.g. Figs. 5, 10a) wrapped around the conductor in its winding direction (14, Fig. 5).

Längden på magnettrådarna eller banden som leder övertons- strömmarna kan då ökas, jämfört med längden på ledaren, med upp till runt två storleksordningar. Delvis beroende pà en lägre ledningsförmåga hos det magnetiska materialet och trådarna eller banden, och delvis på större ledningslängd för trådarna, remsorna eller banden, har sålunda detta skikt större elektriskt motstånd än ledaren. Den jämförelsevisa ökningen i längd ger också en stark fördel när det gäller dämpning av pulsationsspänningar, vilket kan påvisas enligt ekvationen un) = U(o) e" " e” “ där U(x) är spänningen pà en plats ett avstånd x från refe- renspunkten; l0 15 20 25 30 35 527 008 ll U(0) är spänningen i referenspunkten 0 a är en amplituddämpningskoefficient ß är en fasförskjutningskoefficient e är exponenten och j representerar en tänkt del.The length of the magnetic wires or bands leading the harmonic currents can then be increased, compared to the length of the conductor, by up to around two orders of magnitude. Thus, in part due to a lower conductivity of the magnetic material and the wires or tapes, and in part to a greater lead length for the wires, strips or tapes, this layer has greater electrical resistance than the conductor. The comparative increase in length also gives a strong advantage in terms of attenuation of pulsation voltages, which can be demonstrated according to the equation un) = U (o) e "" e "" where U (x) is the voltage at a place a distance x from refe - the cleaning point; U 0 (0) is the voltage at the reference point 0 a is an amplitude attenuation coefficient ß is a phase shift coefficient e is the exponent and j represents an imaginary part.

En annan fördel med ledarskärmen som innehåller magnetiska nanopartiklar är att den är en mycket effektiv ledarskärm i förhållande till högre frekvenser, EMI (elektromagnetisk interferens) och RFI (radiofrekvensinterferens) så att såda- na störningar som pàverkar den elektroniska utrustningen i hög grad undertrycks.Another advantage of the conductor shield containing magnetic nanoparticles is that it is a very effective conductor shield in relation to higher frequencies, EMI (electromagnetic interference) and RFI (radio frequency interference) so that such disturbances affecting the electronic equipment are greatly suppressed.

Figur 3 visar en anordning där ledaren ll i tvärsnitt, med det första yttre skiktet 10 innehållande magnetiskt material anordnat på ytan av ledaren, är anordnad med ett andra yttre skikt 12 runt det första skiktet 10. Det andra yttre skiktet innefattar ett isolermaterial vilket innehåller ett fördelat magnetiskt material så att isoleringen får ett reducerat värde på dielektricitetskonstanten. Isoleringen med den låga dielektricitetskonstanten uppnås genom att lägga till magne- tiska nanopartiklar till PE, XLPE, EPR, EPDM, SR, PVC, PPLP samt impregnerad cellulosa. För PPLP och cellulosaisolering kan låg dielektricitetskonstant även erhållas genom att an- ordna fibrerna i serie (huvudsakligen) med gasfas (eller oljefas) inuti sammansättningen. Nanopartiklarna är fördela- de på ett kontrollerat sätt efter faktorer såsom: koncentra- tion, fördelning, storlek, storleksfördelning och form (t ex en ellipsformad, ihålig eller fast cylindrisk, rektangulär, plan form osv). Kolnanotuber tillverkas t ex i magnetiska former och halvledande former vilka kan vara cylindriska till formen.Figure 3 shows a device in which the conductor 11 in cross section, with the first outer layer 10 containing magnetic material arranged on the surface of the conductor, is arranged with a second outer layer 12 around the first layer 10. The second outer layer comprises an insulating material which contains a distributed magnetic material so that the insulation has a reduced value of the dielectric constant. The insulation with the low dielectric constant is achieved by adding magnetic nanoparticles to PE, XLPE, EPR, EPDM, SR, PVC, PPLP and impregnated cellulose. For PPLP and cellulose insulation, low dielectric constant can also be obtained by arranging the fibers in series (mainly) with gas phase (or oil phase) within the composition. The nanoparticles are distributed in a controlled way according to factors such as: concentration, distribution, size, size distribution and shape (eg an elliptical, hollow or solid cylindrical, rectangular, flat shape, etc.). Carbon notubes are manufactured, for example, in magnetic shapes and semiconductor shapes which can be cylindrical in shape.

Fördelningen av nanopartiklar kan vara godtycklig, homogen, eller homogen i vissa delar av tvärsnittet eller materialet hos det yttre skiktet. Isolerskiktet som bildas av det andra yttre skiktet 12 har en dielektricitetskonstant som typiskt har ett värde mellan 1 och 8, vilket resulterar i minskade 10 15 20 25 30 35 527 008 12 effektförluster pà grund av kapacitiva läckströmmar, i synnerhet vid växelströmsdrift.The distribution of nanoparticles may be arbitrary, homogeneous, or homogeneous in certain parts of the cross-section or material of the outer layer. The insulating layer formed by the second outer layer 12 has a dielectric constant which typically has a value between 1 and 8, which results in reduced power losses due to capacitive leakage currents, especially in alternating current operation.

Figur 4 visar ett schema för ett system enligt uppfinningen.Figure 4 shows a diagram of a system according to the invention.

Figuren visar en inström Il och spänning U1 samt en utström I2, spänning U2. Spänningarna U1 och Ugär spänningarna mellan ledningen och jord i dessa punkter. Ledningsresistansen 15 visas genom motståndet R och ledningsinduktansen 16 genom induktanssymbolen L. Ledningskapacitansen 17 mellan led- ningen och jord 20 visas genom kondensatorsymbolen C och isolationskonduktansen 18 visas genom motstàndssymbolen G.The figure shows an input current I1 and voltage U1 as well as an output current I2, voltage U2. The voltages U1 and Ugär the voltages between the line and earth at these points. The conductor resistance 15 is indicated by the resistor R and the conductor inductance 16 by the inductance symbol L. The conductor capacitance 17 between the conductor and ground 20 is indicated by the capacitor symbol C and the insulation conductance 18 is indicated by the resistor symbol G.

Det framgàr av figur 4 att en läckström kommer att flyta igenom kondensatorn C, vilket komer att begränsa längden pà kraftöverföringen; med ökad induktans 16 erhàlls emellertid kompensation för reaktoreffekten och sålunda möjliggörs överföring över ett langt avstånd.It can be seen from Figure 4 that a leakage current will flow through the capacitor C, which will limit the length of the power transmission; however, with increased inductance 16, compensation for the reactor power is obtained and thus transmission over a long distance is enabled.

Figur 5 visar i ett förenklat diagram utföringsformen i figur 3 anordnad som ett tvärsnitt över den axiella rikt- ningen hos ledaren och längs med den axiella riktningen. Det magnetiska halvledande skiktet 10 kan vara i form av magne- tiska tràdar eller magnetiska band l0a. Omlindningsriktning- en hos ett magnetiskt band eller tràdar eller remsor visas genom pilen 14: detta stàr i relation till riktningen hos strömflödet längs med den axiella riktningen hos ledaren som visas med pilen 19.Figure 5 shows in a simplified diagram the embodiment in Figure 3 arranged as a cross section over the axial direction of the conductor and along the axial direction. The magnetic semiconductor layer 10 may be in the form of magnetic wires or magnetic tapes 10a. The winding direction of a magnetic tape or wires or strips is indicated by the arrow 14: this is related to the direction of the current flow along the axial direction of the conductor shown by the arrow 19.

Formeln: S=ExH där S är Poyntings vektor E är elektriskt fält och H är magnetiskt fält visar hur och i vilken riktning energin överförs utmed över- föringsledningen.The formula: S = ExH where S is Poynting's vector E is electric field and H is magnetic field shows how and in which direction the energy is transmitted along the transmission line.

Figur 6 visar schematiskt en ytterligare utföringsform av uppfinningen. En ledare, väsentligen samma som ledaren 11 i figur 3 men i detta exempel en tvinnad ledare lla, visas l0 15 20 25 30 35 527 008 13 innesluten i ett första yttre halvledande skikt 10 med mag- netiskt material fördelat däri. Ledaren och ledarskärmen är inneslutna av ett andra yttre skikt, en isolator 12 inne- hållande fördelat magnetiskt material. I den visade utför- ingsformen är ett tredje yttre skikt i form av ett halv- ledande skikt 13 med däri fördelat magnetiskt material pla- cerat runt isolatorskiktet 12. Ett tràdnät 15 ingar också och är inneslutet av en inre kabelmantel l7a och en yttre kabelmantel 17b i den visade kabeluppbyggnaden.Figure 6 schematically shows a further embodiment of the invention. A conductor, substantially the same as the conductor 11 in Figure 3 but in this example a twisted conductor 11a, is shown enclosed in a first outer semiconductor layer 10 with magnetic material distributed therein. The conductor and the conductor shield are enclosed by a second outer layer, an insulator 12 containing distributed magnetic material. In the embodiment shown, a third outer layer in the form of a semiconducting layer 13 with magnetic material distributed therein is placed around the insulator layer 12. A wire mesh 15 also forms and is enclosed by an inner cable sheath 17a and an outer cable sheath 17b. in the cable structure shown.

Sàsom beskrivits ovan ger den halvledande ledarskärmen 10, 10a ökad induktans för en växelströmsdrift och minskade hög- frekventa övertoner vid likströmsdrift och isolationen 12 med lag dielektricitetskonstant ger reducerade kapacitans- förluster vid växelströmsdrift. Anordnandet av isolator- skärmen, halvledarskiktet 13 med magnetiska egenskaper har den effekten att det ökar induktansen, pa liknande sätt som skiktet 10, och den tillhandahåller ocksa ett medel för att àstadkoma en permanent jord utsidan av kabeln.As described above, the semiconductor conductor shield 10, 10a provides increased inductance for AC operation and reduced high frequency harmonics in DC operation and the low dielectric constant insulation 12 provides reduced capacitance losses in AC operation. The arrangement of the insulator shield, the semiconductor layer 13 with magnetic properties, has the effect of increasing the inductance, similar to the layer 10, and it also provides a means for providing a permanent ground outside the cable.

Vàgimpedansen (ibland kallad vàgresistans) hos en kabel (Z) kan även definieras som: Z=,R+ﬂL G+jwC där L är induktans (bör ökas), C är kapacitans (bör minskas), G och R är isolationskonduktansen och ledningsresistansen per längdenhet.The path impedance (sometimes called path resistance) of a cable (Z) can also be defined as: Z =, R + ﬂ L G + jwC where L is inductance (should be increased), C is capacitance (should be decreased), G and R are the insulation conductance and lead resistance per unit of length.

Utföringsformen i figur 6 àstadkommer ett vàgimpedansvärde Z som är större än överföringsledarnas och kablarnas enligt teknikens ståndpunkt och är företrädesvis mellan 10 och 1000 ohm.The embodiment of Figure 6 provides a path impedance value Z which is greater than that of the prior art transmission conductors and cables and is preferably between 10 and 1000 ohms.

Ett annat viktigt resultat är att de reducerade effektför- lusterna och en ökad värmeledningsförmàga (pà grund av att magnetiska partiklar ingar i 10, 12) resulterar i en nágot kyligare kabel eller tràd. Detta kan användas antingen för 10 15 20 25 30 35 527 008 14 att tillàta en temporär överbelastning i kabeln, dvs införa ett temperaturberoende dynamiskt märkvärde, eller i stället för att reducera specifikations- och därmed materialkost- naderna samt tillverkningskostnaderna för kabelsystemet.Another important result is that the reduced power losses and an increased thermal conductivity (due to magnetic particles in 10, 12) result in a slightly cooler cable or wire. This can be used either to allow a temporary overload in the cable, ie to introduce a temperature-dependent dynamic rated value, or instead to reduce the specification and thus the material costs as well as the manufacturing costs of the cable system.

Som fackmannen känner till kan även andra överväganden och parametrar tas med i beräkningen vid utformningen och kon- struktionen av ledartràdar och överföringskablar. Kabelsys- temet kan innefatta standardutrustningar för överspännings- skydd och -avskärmning vid växelström. Detta kan omfatta t ex transponeringar och mantelsektionerande isolatorer monterade pà kablarna för att minska de genom skärmen in- ducerade strömmarna. Pà liknande sätt kan systemet, för att skydda mot kända störningar i länga växelströmsförbindelser sàsom övertoner, vara utrustat med ett högfrekvensfilter sà- som för frekvenser pà runt 100 Hz eller högre.As is known to those skilled in the art, other considerations and parameters can also be taken into account when designing and constructing conductor wires and transmission cables. The cable system may include standard equipment for overvoltage protection and shielding at alternating current. This may include, for example, transposers and sheath section insulators mounted on the cables to reduce the currents induced by the screen. Similarly, to protect against known interference in long AC connections such as harmonics, the system may be equipped with a high frequency filter such as for frequencies of around 100 Hz or higher.

Andra konfigurationer för det magnetiska första yttre skiktet innefattande fördelade magnetiska nanopartiklar är möjliga. En ledarskärm innefattande järn- eller stàltràdar kan extruderas tillsammans med, eller omlindas i, en bland- ning av halvledande material och magnetiska nanopartiklar, se figur 5.Other configurations of the magnetic first outer layer including distributed magnetic nanoparticles are possible. A conductor screen comprising iron or steel wires can be extruded together with, or wrapped in, a mixture of semiconducting material and magnetic nanoparticles, see Figure 5.

En magnetisk avskärmning kan exempelvis anordnas runt ett yttre halvledande skikt hos en kabel för att öka serie- induktansen hos kabeln vid växelströmsdrift. Figur 8 visar en kabel innefattande en ledare ll, ett halvledande första skikt med magnetiska nanopartiklar lO och en isolator l2', ett yttre halvledande skikt 13' en magnetisk avskärmning 83 samt en yttre mekanisk och strömförande av- skärmning 85. (isolerskärm), Ledaren ll kan vara tvinnad sàsom visats eller bestà av en enda ledare. Ett mjukt magnetiskt material i den yttre magnetiska avskärmningen 83 kan innehàlla järnpulver.A magnetic shield can, for example, be arranged around an outer semiconductor layer of a cable to increase the series inductance of the cable during AC operation. Figure 8 shows a cable comprising a conductor 11, a semiconducting first layer with magnetic nanoparticles 10 and an insulator 12 ', an outer semiconducting layer 13', a magnetic shield 83 and an outer mechanical and current-carrying shield 85. (insulating shield), the conductor ll may be twisted as shown or consist of a single conductor. A soft magnetic material in the outer magnetic shield 83 may contain iron powder.

Slutna slingor av detta material màste emellertid undvikas, annars uppstár uppvärmning. Isolerade laminat eller band kan lindas runt kabeln för att bilda den yttre magnetiska av- skärmningen 83 och skapa ett stort antal isolerade luftgap runt kabeln. Vid denna utföringsform lagras den magnetiska 10 15 20 25 30 35 ~527 008 15 energin mestadels i dessa luftgap. Figur 8 visar en vriden bandstruktur. Beroende av kabelspecifikationen och konstruk- tionsvalen kan det magnetiska avskärmningsskiktet också an- vändas för att leda strömmar och mekaniska belastningar och sàledes helt ersätta den traditionella avskärmningen. Ledar- isolerskikt 12' och det yttre halvledande isolerskiktet 13' kan, men behöver inte, innefatta magnetiska nanopartiklar, beroende av olika konstruktionsval och kombinationer för att uppna en hög seriereaktans och laga effektförluster pà grund av reaktiv effekttransport, kapacitans ledning till jord och/eller högfrekventa övertoner.However, closed loops of this material must be avoided, otherwise heating will occur. Insulated laminates or tapes can be wound around the cable to form the outer magnetic shield 83 and create a large number of insulated air gaps around the cable. In this embodiment, the magnetic energy is mostly stored in these air gaps. Figure 8 shows a twisted belt structure. Depending on the cable specification and design choice, the magnetic shielding layer can also be used to conduct currents and mechanical loads and thus completely replace the traditional shielding. Conductor insulating layer 12 'and the outer semiconducting insulating layer 13' may, but need not, comprise magnetic nanoparticles, depending on different design choices and combinations to achieve a high series reactance and repair power losses due to reactive power transport, capacitance conduction to ground and / or high frequency harmonics.

Figur 7 visar en ytterligare utföringsform där vàgimpedan- sen hos träden eller kabeln ändras i diskreta mängder pà en eller flera ställen utmed ledningens längd. Figuren visar ett första yttre skikt 10 och ett isolerskikt 12 som innefattar fördelade magnetiska par- en kabel med en ledare ll, tiklar. En inkommande transient 71 visas och även spetsen efter utjämning 72. Magnetiska ringar 73, 75 visas. Inkom- mande höga transienter sàsom 72 pà en kabel som t ex för- binder ett ställverk och en luftledning kan dämpas med hjälp av en serie plötsliga diskreta ändringar i vàgimpe~ dansen. De lokala, diskreta vàgimpedansändringarna introdu- ceras pà ett eller flera av följande sätt: magnetiska ringar med luftgap, ferritringar eller och/eller genom att införa magnetiska (nano-) partiklar i en yttre halvledare (t ex i eller runt skikt 13 i figur 6).Figure 7 shows a further embodiment where the path impedance of the trees or cable is changed in discrete amounts at one or more places along the length of the line. The figure shows a first outer layer 10 and an insulating layer 12 comprising distributed magnetic pairs of a cable with a conductor 11, ticks. An incoming transient 71 is shown and also the tip after equalization 72. Magnetic rings 73, 75 are shown. Incoming high transients such as 72 on a cable which, for example, connects a switchgear and an overhead line can be attenuated by means of a series of sudden discrete changes in the road impedance. The local, discrete path impedance changes are introduced in one or more of the following ways: magnetic rings with air gaps, ferrite rings or and / or by introducing magnetic (nano-) particles into an outer semiconductor (eg in or around layer 13 in Figure 6 ).

Genom att anpassa avstànden och de relativa vàgimpedans- ändringarna hos “ringarna' kan vi avstämma egenskaperna hos vad som i själva verket är ett filter. Ringarna avstäms med magnetiska materialegenskaper och det inducerade luftgapet.By adjusting the distances and the relative path impedance changes of the 'rings', we can tune the properties of what is in fact a filter. The rings are tuned with magnetic material properties and the induced air gap.

Avståndet mellan de magnetiska områdena eller ringarna, dvs mellan 73 och 75, beror pà vàglängden hos de förväntade transienterna, och maximal dämpning erhålls när avstàndet är ca en fjärdedel av vàglängden, åá. Kabeln maste vara minst 1 km läng innan dämpningseffekterna blir signifikanta pä grund av de làga frekvenser som det rör sig om här. Detta är 10 15 20 25 30 35 527 008 16 speciellt fördelaktigt för att minska t ex transienta pà- känningar pa transformatorer. Den är inte begränsad till användning vid luftledningar som är utsatta för àsknedslag utan kan även användas för nedgrävda ledningar när det finns risk för transienter och/eller transienter som överförs till en nedgrävd sektion av ledningen.The distance between the magnetic areas or rings, ie between 73 and 75, depends on the path length of the expected transients, and maximum attenuation is obtained when the distance is about a quarter of the path length, yy. The cable must be at least 1 km long before the attenuation effects become significant due to the low frequencies in question here. This is particularly advantageous in order to reduce, for example, transient stresses on transformers. It is not limited to use with overhead lines that are exposed to lightning strikes, but can also be used for buried lines when there is a risk of transients and / or transients being transferred to a buried section of the line.

Vid en annan utföringsform kan en träd eller kabel enligt uppfinningen användas som en högspänd likströmsöverförings- ledning, HVDC. Vid en utföring av en luftkyld överförings- ledning förekommer inget nämnvärt andra yttre isolerskikt. I förhàllande till figur 2 kan en ledningstràd eller buss med en ledande metallegering 10 i tvärsnitt anordnas med det första yttre skiktet ll. Genom att anordna det första yttre skiktet, vilket har högre elektrisk resistivitet än ledaren, pà ytterytan av ledaren minskas de ovan beskrivna övertoner som pà sätt och vis verkar som ett filter eller högfrekvent filter. En sädan ledare för likströmsdrift kan även förses med ett isolerskikt, vilket kan vara en enkel isolator, en isolator med magnetiska egenskaper, eller halvledande egen- skaper, eller bäggedera.In another embodiment, a tree or cable according to the invention can be used as a high-voltage direct current transmission line, HVDC. In the case of an embodiment of an air-cooled transmission line, there is no appreciably other outer insulating layer. In relation to Figure 2, a lead wire or bus with a conductive metal alloy 10 in cross section can be provided with the first outer layer 11. By arranging the first outer layer, which has a higher electrical resistivity than the conductor, on the outer surface of the conductor, the harmonics described above which in a way act as a filter or high-frequency filter are reduced. Such a conductor for direct current operation can also be provided with an insulating layer, which can be a simple insulator, an insulator with magnetic properties, or semiconducting properties, or both.

Det bör noteras att medan det ovanstående beskriver exempli- fierande utföringsformer av uppfinningen finns det àtskill- iga variationer och modifikationer som kan göras av den be- skrivna lösningen utan att avvika fràn ramen för den före- liggande uppfinningen sàsom den anges i de bifogade patent- kraven.It should be noted that while the foregoing describes exemplary embodiments of the invention, there are numerous variations and modifications which may be made to the described solution without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims. the requirements.

Claims

10 15 20 25 30 35 527 008 PATENT REQUIREMENTS

Power conductor for transmitting high voltage electric power between two points (A, B), at least one of which is connected to one or more power networks, characterized in that said conductor comprises a first outer layer (10) comprising nanoparticles and having magnetic properties and comprising a magnetic permeability greater than 1.

Power conductor according to claim 1, characterized in that said conductor comprises a second outer layer (12) with insulating properties.

Power conductor according to Claim 2, characterized in that the second outer layer (12) has magnetic properties and comprises a dielectric constant between 1 and 8.

Power conductor according to claim 3, characterized in that the first outer layer (10) abuts against conductor 11 and comprises nanoparticles including any element from the following list: iron, chromium, nickel, zinc, manganese, yttrium, indium.

Power conductor according to claim 1, characterized in that the first outer layer has a magnetic permeability of between 3 and 10,000 and preferably for gear operation between 3 and 500.

Power conductor according to Claim 5, characterized in that the first outer layer has properties of a semiconductor, including an electrical resistivity of between 1 and 105 ohm-cm.

Power conductor according to claim 2, characterized in that the first outer layer and the second outer layer each comprise microparticles with a particle size of between 1 nm and 50 μm, any of them may be coated or uncoated.

Power conductor according to any one of the preceding claims, characterized in that said conductor comprises a first outer layer with a magnetic permeability greater than 1 and a second outer layer with a dielectric constant greater than 1.

Power conductor according to claim 8, characterized in that the first outer layer and the second outer layer comprise microparticles formed with a shape according to any of the following list: spherical, elliptical, elongate, plate-like, cylindrical.

Power conductor according to claim 9, characterized in that the microparticles comprise nanoparticles with a size of between 1 nm and 500 nm.

Power conductor according to claim 10, characterized in that the microparticles comprise particles with a size of between 0.1 and 50 μm.

Power conductor according to one of Claims 7 to 11, characterized in that the microparticles comprise particles with a plurality of sizes of between 1 nm and 50 μm.

Power conductor according to one of Claims 7 to 12, characterized in that the microparticles and nanoparticles are arranged distributed in the first outer layer and / or the second outer layer in a substantially homogeneous distribution.

Power conductor according to any one of claims 7-12, characterized in that the microparticles and nanoparticles are arranged homogeneously distributed at each depth level in the first and / or second outer layer and that the concentration of microparticles and nanoparticles may vary at different depths in said layers.

Power conductor according to any one of claims 2 to 14, characterized by a third outer layer (13, 13 ') enclosing the second and insulating layer (12) which comprises a semiconducting material with distributed magnetic particles, which layer forms an insulating screen. 10 15 20 25 30 35 i 527 008 19

Power conductor according to one of Claims 10 to 15, characterized by magnetic means (73, 75) for equalizing voltage transients (71).

Power conductor according to claim 16, characterized by magnetic areas or rings (73, 75) in or on an insulating layer (12, 12 ') or semiconducting layer (13, 13') arranged to form areas with discrete changes in the wave impedance for equalization of voltage transients.

Power conductor according to claim 16, characterized in that discrete magnetic areas or rings (73, 75) are arranged spaced apart by a distance which depends on a wavelength of a transient.

Power conductor according to any one of claims 8 to 15, characterized in that the first outer layer (10, 10a) comprises a magnetic material in linear form and is arranged wound around a conductor (11, 11a) of said power conductor.

Power conductor according to claim 19, characterized in that the first outer layer (10, 10a) is arranged to have a greater length than the length of the conductor (11, 11a) over a given length of said power conductor.

Power conductor according to claim 19, characterized in that the first outer layer (10, 10a) is wrapped radially around a conductor (11, 11a) of said power conductor in a direction (14) which is dependent on the axial direction (19). ) at the power transmission.

Power conductor according to claim 19, characterized by an outer magnetic shield (83) comprising one or more air gaps.

High voltage transmission system (1) which transmits electric power between two points (A, B), at least one of which is connected to one or more power networks, characterized in that at least one cable or wire of 10 15 20 25 30 35 Said system is provided with a first outer layer (10) which comprises nanoparticles and has magnetic properties and which comprises a magnetic permeability greater than 1.

A system according to claim 23, characterized in that said at least one cable or wire comprises magnetic nanoparticles distributed in a layer (10) surrounding a conductor (11, 11a), cerated proportion of reactive power and capacitive losses at which the transmitted power includes a reduction AC operation as well as reduced high-frequency harmonics during DC operation.

System according to claim 23, characterized in that at least one cable or wire for transmission of said system is provided with a second and insulating outer layer (12, 12 ') which comprises distributed magnetic nanoparticles and thereby has an insulator with reduced dielectric constant. , whereby the transmitted AC power includes reduced reactive power and minimized losses due to capacitive leakage currents.

System according to claim 23, characterized in that the impedance of said conductor is increased close to that of a road impedance value to provide reduced transport of reactive power in the cable lines during AC operation.

A system according to claim 23, characterized in that at least one cable or wire for transmission of said system is provided with a first outer layer (10, 10a) which comprises magnetic material and which is wrapped around a conductor (11, lla) and has a greater length than the conductor (ll, lla).

System according to claim 23, characterized in that at least one cable or wire for transmission of said system is provided with one or more series with several magnetic areas (73, 75) where the magnetic areas or rings are separated by a distance which is dependent on a transient wavelength. 10 15 20 527 008 21

System according to claim 23, characterized in that said power conductor has a first outer layer (10, 10a) arranged to reduce high-frequency harmonics in direct current operation.

System according to claim 23, characterized in that one or more alternating current transmission cables may be an oil and paper insulated cable.

System according to claim 23, characterized in that said one or more alternating current or direct current transmission cables may be insulated with a polymer, elastomer or other plastic-based material.

Use of a high voltage transmission system (1) for the transmission of power between two points (A, B) according to claims 23-31 as a power supply for large, densely populated urban or suburban areas.

Use of a high voltage transmission system (1) for transmitting power over a distance between two points (A, B) according to claims 23-31, where part of the distance goes over water.