電源ケーブルに銅線シールドが必要なのはなぜですか?


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今日、私は地面に10キロボルトの電源ケーブルを埋めているのを見ました。ケーブルマークに注意してGoogleで確認しました。説明はかなり興味深いです。それは単導体ケーブルです-三相ラインには3本のケーブルが必要です。仕様(ロシア語なので、翻訳が間違っている可能性があります)には次のコンポーネントがリストされています

  • 総断面積240平方ミリメートルのアルミ線のセット
  • そのワイヤーのセットを囲むプラスチックのいくつかの層
  • 「遮水性導電テープ」でできた「分離層」
  • 総断面積が25平方ミリメートル以上の銅線のシールド
  • 「分離層」
  • プラスチックのもう1つの層

今、私は10キロボルトでの絶縁はささいなことではないことを理解しています-ダクトテープの層は機能せず、それがプラスチックの層が非常に多い理由を説明しています。また、ケーブルは損傷しやすいものであってはならないため、外層が必要になります。

しかし、銅線シールドの理由は何ですか?それはどのような目的に役立ちますか?

回答:


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TLDR:シールドは誘電損失を排除し、内部誘電体へのストレスを均一にします。

以下の実際のEEのもの:

安全面に関する上記(下記)の回答に同意しない。いいえ、安全のためではありません。配電における支配的な側面は損失です。予測可能なスペースに含まれるAC電界があると、損失のある誘電体や導体がエネルギー(お金)の散逸に関与することを排除できます。

ケーブルがシールドされていない場合、3相ラインのこの3つでは、周囲の空気、コンクリート、土壌がラインの一部になり、数マイクロメートルに及ぶ100マイクロファラッドACコンデンサの損失誘電体として機能し、大きな誘電損失を持ちます。

極端な場合、ケーブルの横にある鋭い導電性物体が、潜在的な勾配線と不規則な誘電体に焦点を合わせます。シールドはこの種のストレスを完全に取り除きます。中心導体に最も近いフィールドの同じ応力は、半導体層を使用することによって除外されます。

謎はなぜそれが銅なのかです。おそらく、計算を行うと、アルミニウムまたは鉄は同じ(誘電損失耐性)の面では効率が悪くなります。

さらに掘り下げる:シールドの導電性が十分でない場合、ラインの遠端のシールドでのオーミック電圧降下(ゼロターン同軸トランス+コンデンサとしてのラインによって引き起こされる)が数百ボルトに達し、他の問題を引き起こす可能性があります。ここでは、部分的に安全性と損失がアルミニウムよりも銅でカバーされています。

そしておそらく、シールドも接地して、同じ「損失の理由」でラインのいくつかの中間点で3本のケーブルを相互接続して、誘導電流を減らし、シールドされた電流パスを短くする必要があります。長い線の途中の仮想浮遊地面または実際の地面)。

別の観察:それがモスクワのロシアの顧客である場合、都市の電力変圧器用のスペースは非常に限られているため、土地が少ない区画から非常に高い電流で比較的低い電圧を供給する必要がある場合、このようなケーブルは経済的に合理的です非常に高価な土地区画にかかる費用。

ゼロターン同軸について:ウクライナの1つの発電所発電機は、大規模な銅管でシールドされた50KV / 10KA出力を備え、一端が開いて発電機のフレームに接地されています。開放端の電圧は約500Vです。管のAC電流は不明ですが、ゼロまたは数アンペアに近い可能性があります。このチューブがなければ、オープン3相コンデンサによって誘導されるはるかに高い電流が建物の壁の内側の鉄の棒を流れる可能性があり、D / E損失もコンクリートの壁を加熱してすべてを溶かします。


私はいつも、ジェネレーターがかなり低い電圧-数百ボルトのようなものだけを生成することをいつも読んでいるので、50KVジェネレーターについて言及するのにはかなり驚いています。
シャープトゥース2011

@sharptooth:発電所の発電機(400 MWタイプ)は通常11kVまたは17kVだと思います。それについて私を引用しないでください、しかし間違いなく「数百ボルト」をはるかに超える。
Li-aung Yip、

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いいえ、決して些細なことではありません。高電圧の埋め込みケーブルは高度に設計されており、100メートル以上のコストがかかります。通常裸である(絶縁されていない)空中高電圧(> 10kV)ケーブルと比較して。

通常、高電圧ケーブルは次のもので構成されます。

  1. 導体(銅/アルミニウム)
  2. 薄い絶縁層。
  3. 過電圧の場合に導通するように設計された厚い半導体層。
  4. 薄い絶縁層。
  5. 導電性シールド。
  6. はるかに断熱材。

これは20kVケーブルです。写真は私の携帯電話から撮ったものですが、あなたはそのアイデアを思いつきます。直径約5cm。 ここに画像の説明を入力してください

導電性シールドの主な原因は、障害発生時の復帰メカニズムです。

  1. 過電圧障害の場合、半導体シールドは導体から接地されている導電性シールドに電流を流します。
  2. 土木機械によって偶発的にラインが切断された場合、導電性シールド(理論的には)機械の前に導体に接触し、抵抗の少ない経路をアースに提供する必要があります。

実際には、シールドを通る電流を使用して、過電圧障害をテストします。接地点の電流センサーが電流を検出すると、安全対策が自動的に実行されます。たとえば、グリッドに電力を注入するために使用される変圧器が入力(低電圧)で過電圧を受け取った場合、出力も過電圧になります。シールドを通る漏れ電流を検出すると、高電圧側の回路ブレーカーが開きます。

半導体層の機械的保護など、他にもいくつかの用途があると思います。


私が認識している主な理由は、ケーブルの損傷の検出です。(つぶされたケーブル->銅線スクリーンが相導体に接触します->地絡から地絡->地絡保護が作動します。)
Li-aung Yip

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銅のシールドは、ケーブルが切断されるケーブル障害の場合に既知のリターンパスを提供するためのものです。しかし、それを切り抜ける人を保護することではありません。これは、電流がアルミニウムワイヤーから出てきたときに「接触電位」の問題を減らすためであり、どこに流れても危険な電圧を引き起こす可能性があるアースに戻る最も簡単な方法を見つけます。Earth Potential Riseを参照してください。


@FedericoRusso、そしてあなたの声明は?あなたが抱えている問題を説明したり、なぜ欠陥があるのか​​を知るためにいくつかのリンクを共有したり、これはあなた自身の経験と一致しないので参照したいだけだと言ってください。
Kortuk、2011

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@Kortuk:IMO!それがリターンパスであることになっているならば、接続がなければなりません、それは切断が保証しません。いわゆるリターンパスははるかに少ない電流を運ぶことができ、危険な電圧降下を引き起こす可能性があります。IMOそれは安全を提供しません。
フェデリコルッソ

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@Federico、いくつかの実質的なテキストなしでは信用できないステートメントは非建設的な批判です。問題が何であるかをユーザーに知らせようとするか、リンクが欲しいと言って、信頼できないと誰かに告げるだけでは、ユーザーにとって読むのは比較的ネガティブなことです。
Kortuk、2011

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@Kortuk:私たちはお互いに親切であると理解できますが、それは私たち全員がイエスであるという意味ではありませんか?そうですね。誰かが答えた場合、私はそれが正しいとは思わない、と言う権利を持ちたいです。あなたが友達と飲み物を持っているとしましょう。彼に話をしてください。彼はあなたを信じないと言っています。彼に近づきますか???
Federico Russo

@Federico、それが反対投票の目的です。建設的な批判を残したい場合は、コメントを残してください。
Kortuk、2011
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