Dlaczego kabel zasilający miałby ekranować drut miedziany?

Dzisiaj byłem świadkiem zakopania 10 kilowoltowego kabla zasilającego w ziemi. Zauważyłem znak kabla i googlowałem. Opis jest raczej interesujący. Jest to kabel jednoprzewodowy - do linii trójfazowej potrzeba trzech takich kabli. Specyfikacja (w języku rosyjskim, więc mogę zrobić nieprawidłowe tłumaczenie) zawiera następujące składniki:

• zestaw drutów aluminiowych o całkowitym przekroju 240 milimetrów kwadratowych
• kilka warstw plastiku otaczających ten zestaw drutów
• „warstwa oddzielająca” wykonana z „przewodzącej taśmy blokującej wodę”
• ekran z drutów miedzianych o całkowitym przekroju co najmniej 25 milimetrów kwadratowych
• „warstwa oddzielająca”
• jeszcze jedna warstwa plastiku

Teraz rozumiem, że przy 10 kilowoltach izolacja nie jest trywialna - warstwa taśmy izolacyjnej nie da rady, co tłumaczy, dlaczego jest tyle warstw plastiku. Ponadto kabel nie musi być trywialny, aby go uszkodzić, więc potrzebna jest zewnętrzna warstwa.

Ale jaki jest powód ekranowania drutu miedzianego? Do czego to służy?

TLDR: Tarcza wyklucza straty dielektryczne i wyrównuje nacisk na wewnętrzny dielektryk.

Rzeczywiste EE poniżej:

Nie zgadzaj się z powyższymi (poniżej) odpowiedziami na temat bezpieczeństwa. Nie, to nie jest dla bezpieczeństwa. Dominującym aspektem w dystrybucji energii są straty. Posiadanie pola elektrycznego prądu przemiennego zawartego w przewidywalnej przestrzeni wyklucza udział stratnych dielektryków i przewodników w rozpraszaniu energii (pieniędzy).

Jeśli kabel nie jest ekranowany, to dla 3 z tego w linii 3-fazowej otaczające powietrze, beton, gleba będą stanowić część linii, działając jako stratny dielektryk w 100 mikrofaradowym kondensatorze AC rozciągniętym na kilka kilometrów i mającym ogromne straty dielektryczne.

W skrajnym przypadku ostre przewodzące przedmioty obok kabla skupią potencjalne linie gradientu i peirce dielektryka. Tarcza całkowicie usuwa tego rodzaju stres. Takie samo naprężenie dla pola najbliższego środkowemu przewodnikowi jest wykluczone przez zastosowanie warstwy półprzewodnikowej.

Tajemnicą jest, dlaczego jest to miedź. Być może, jeśli wykonamy matematykę, aluminium lub żelazo nie będą tak wydajne dla tego samego aspektu (brak utraty dielektrycznej).

Kopanie dalej: Jeśli ekran nie przewodzi wystarczająco dobrze, wówczas omowy spadek napięcia na ekranie w dalekim punkcie linii (indukowany przez transformator koncentryczny z zerowym obrotem + linię jako kondensator) może osiągnąć setki woltów i spowodować inne problemy. Tutaj masz częściowo bezpieczeństwo i straty lepiej pokryte miedzią niż aluminium.

Być może ekran musi być również uziemiony i połączony krzyżowo dla 3 kabli w kilku środkowych punktach linii z tych samych „przyczyn strat”, aby zmniejszyć indukowany prąd i skrócić ścieżkę prądu wstrząsanego, ponieważ trójfazowa trygonometria daje taką przewagę (zaletą jest stworzenie wirtualny pływający grunt w połowie drogi na długiej linii lub po prostu prawdziwy grunt).

Kolejna obserwacja: jeśli jest to rosyjski klient w Moskwie, to prawdopodobnie w mieście jest bardzo mało miejsca na transformatory energetyczne, więc taki kabel jest ekonomicznie uzasadniony, gdy trzeba dostarczyć stosunkowo niskie napięcie o bardzo wysokim prądzie z działek o mniejszej powierzchni koszt bardzo drogich działek.

O koncentrycznym zerowym skręcie: Jeden generator elektrowni na Ukrainie ma wyjścia 50KV / 10KA ekranowane masywną miedzianą rurką, otwarte z jednej strony i uziemione do ramy generatora. Na otwartym końcu napięcie wynosi około 500 V. Prąd prądu przemiennego lampy jest nieznany, ale może być bliski zeru lub kilku amperom. Gdyby nie ta rura, wówczas znacznie wyższy prąd indukowany przez otwarty 3-fazowy kondensator mógłby przepływać przez żelazne pręty wewnątrz ścian budynku, straty D / E również ogrzewają betonowe ściany i topią wszystko.

Nie jest to wcale banalne, zakopane pod wysokim napięciem kable są wysoce zaprojektowane i kosztują ponad 100 € za metr. W porównaniu z antenowymi kablami wysokiego napięcia (> 10kV), które są zwykle nagie (bez izolacji).

Okablowanie normalnie wysokiego napięcia będzie się składać z:

1. Przewodnik (miedź / aluminium)
2. Cienka warstwa izolacyjna.
3. Gruba warstwa półprzewodnikowa przeznaczona do przewodzenia w przypadku przepięcia.
4. Cienka warstwa izolacyjna.
5. Tarcza przewodząca.
6. Znacznie więcej materiału izolacyjnego.

To kabel 20kV, zdjęcie pochodzi z mojego telefonu, ale masz pomysł. Średnica około 5 cm.

Podstawową przyczyną ekranowania przewodzącego jest mechanizm zwrotny w przypadku uszkodzenia:

1. W przypadku uszkodzenia przepięciowego ekranowanie półprzewodnika będzie przewodzić prąd z przewodu do przewodzącego ekranu, który jest uziemiony.
2. W przypadku przypadkowego przecięcia linii przez maszynę do robót ziemnych osłona przewodząca powinna (teoretycznie) dotknąć przewodnika przed maszyną i zapewnić ścieżkę o mniejszej oporności na ziemię.

W rzeczywistości wykorzystujemy prąd z ekranu do testowania uszkodzeń przepięcia. Jeżeli czujniki prądu w punkcie uziemienia wykryją prąd, automatycznie podejmują środki bezpieczeństwa. Na przykład, jeśli transformator zastosowany do wstrzykiwania energii do sieci otrzymuje na wejściu nadmierne napięcie (niskie napięcie), to na wyjściu również występuje przepięcie. Wykrywanie prądu upływu przez ekran spowoduje otwarcie wyłącznika po stronie wysokiego napięcia.

Jestem pewien, że istnieje kilka innych zastosowań, takich jak ochrona mechaniczna warstwy półprzewodnikowej itp.

Ekranowanie miedziane ma zapewnić znaną ścieżkę powrotną w przypadku uszkodzenia kabla, w którym kabel zostanie przecięty. Ale nie ma na celu ochrony osoby, która przez to przecina; ma to na celu zmniejszenie problemów związanych z potencjalnym dotykiem, gdy prąd wychodzi z drutów aluminiowych i znajdzie najłatwiejszą drogę powrotną do ziemi, która wywołuje potencjalnie niebezpieczne napięcia, gdziekolwiek płynie. Zobacz wzrost potencjału ziemi .