Кабельные линии (КЛ) постоянного тока прошли большую историю, начиная от отечественной воздушно-кабельной электропередачи «Кашира-Москва» в 1950-х гг. и десятках построенных зарубежных подводных электропередач, отраженных в [1–4]. Преобразовательные подстанции этих электропередач использовали вначале ртутные вентили, а в последние десятилетия вначале тиристоры, а в последние годы чаще всего транзисторы, схемы и режимы которых отражены в [5, 6].
Кабельные линии (КЛ) переменного тока находят все большее применение в сетях электроснабжения, особенно на низком и среднем напряжении. На высоком и сверхвысоком напряжении применение КЛ ограничивается критической длиной КЛ, обусловленной ростом зарядного (емкостного) тока IC мере удлинения КЛ. Значение этого тока равно;
IC = UωCl,
где U – фазное напряжение;
ω – круговая частота;
С – удельная емкость КЛ;
l – длина КЛ.
С ростом напряжения зарядный ток растет и при напряжении 220 кВ достигает IC = 10l, а при 550 кВ IC = 22,7l. Зарядный ток, накладываясь на рабочий ток, ограничивает допустимую длину КЛ до значения 30–40 км.
График рис. 1 показывает зависимость удельной стоимости ППТ и ЛЭП (млн долл. США/МВт) от длины ВЛ или КЛ (км). Сплошные линии соответствуют ЛЭП, а пунктирные линии относятся к ППТ. В свою очередь, пересечение двух графиков, относящихся к ВЛ, соответствует критической длине Lвл, среднее значение которой принято примерно 500 км. Пересечение двух графиков, относящихся к КЛ, соответствует критической длине Lкл, которая принята на уровне 50 км. Стоимость подстанций ППТ и ЛЭП отложены по оси ординат, причем стоимость подстанции ППТ в 3–5 раз превышает стоимость подстанции ЛЭП (меньшее значение относится к низшему классу напряжения). Облик и стоимость преобразовательных подстанций приведен в публикациях автора [10, 11]. Зависимости стоимости ВЛ и КЛ для ППТ и ЛЭП приведены в виде наклонных линий, пересечение которых задает значение критической длины, больше которой дает ППТ преимущество перед ЛЭП в части затрат на строительство. Вертикальные изломы стоимости ЛЭП отражают применение устройств компенсации реактивной мощности и других устройств FACTS в ЛЭП.