¿Por qué un cable de alimentación necesita blindaje de cable de cobre?

10

Hoy presencié el entierro de un cable de alimentación de 10 kilovoltios en el suelo. Noté la marca del cable y la busqué en Google. La descripción es bastante interesante. Es un cable de un solo conductor: toma tres cables de este tipo para una línea trifásica. La especificación (está en ruso, por lo que podría hacer la traducción incorrecta) enumera los siguientes componentes:

  • un conjunto de alambres de aluminio con una sección transversal total de 240 milímetros cuadrados
  • varias capas de plástico que rodean ese conjunto de cables
  • una "capa de separación" hecha de "cinta conductora que bloquea el agua"
  • un escudo de alambres de cobre con una sección transversal total de al menos 25 milímetros cuadrados
  • una "capa de separación"
  • una capa más de plástico

Ahora entiendo que a 10 kilovoltios el aislamiento no es trivial: una capa de cinta adhesiva no sirve y eso explica por qué hay tantas capas de plástico. Además, el cable no debe ser trivial a los daños, por lo que hay necesidad de la capa exterior.

¿Pero cuál es la razón para el blindaje de alambre de cobre? ¿Para qué sirve?

    
pregunta sharptooth

3 respuestas

20

TLDR: el escudo excluye las pérdidas dieléctricas y unifica la tensión en el dieléctrico interno.

Cosas reales de EE a continuación:

No estoy de acuerdo con las respuestas anteriores (a continuación) sobre aspectos de seguridad. No, no es por seguridad. El aspecto dominante en la distribución de energía es la pérdida. Tener un campo eléctrico de CA contenido en un espacio predecible excluirá a los dieléctricos con pérdida ya los conductores de participar en la disipación de energía (dinero).

Si el cable no está blindado, entonces para 3 de esto en la línea trifásica, el aire circundante, el concreto y el suelo formarán parte de la línea, actuando como dieléctrico con pérdidas en un condensador de CA de 100 microfaradios estirado durante varios kilómetros y con dieléctrico masivo pérdidas.

En el caso extremo, un objeto conductor afilado junto al cable enfocará las líneas de gradiente potenciales y el dieléctrico. Escudo elimina este tipo de estrés por completo. La misma tensión para el campo más cercano al conductor central se excluye mediante el uso de la capa semiconductora.

El misterio es porque es un cobre. Posiblemente, si uno hace los cálculos, el aluminio o el hierro no serán tan eficientes para el mismo aspecto (unidad de pérdida dieléctrica).

Excavando más rápido: Si el blindaje no es lo suficientemente conductor, entonces la caída de voltaje óhmico en el blindaje en el punto más alejado de la línea (inducida por un transformador coaxial de giro cero + línea como capacitor) puede llegar a cientos de voltios y causar otros problemas. Aquí tiene parcialmente seguridad y pérdidas cubiertas con cobre que con aluminio.

Y quizás el blindaje también deba conectarse a tierra y conectarse de forma cruzada para 3 cables en pocos puntos medios de línea por las mismas "razones de pérdida" para reducir la corriente inducida y acortar la trayectoria de la corriente shiled, ya que la trigonometría trifásica brinda tal ventaja ( ventaja para crear un terreno flotante virtual a mitad de camino en una línea larga o simplemente un terreno real).

Otra observación: si es un cliente ruso en Moskow, entonces probablemente haya un espacio muy limitado para los transformadores de potencia en la ciudad, por lo que dicho cable es económicamente razonable, cuando hay necesidad de suministrar un voltaje relativamente bajo con una corriente muy alta de las parcelas. con menos costo de la tierra a parcelas muy caras.

Acerca del cable coaxial de giro cero: un generador de una central eléctrica en Ucrania tiene salidas de 50KV / 10KA blindadas con un tubo de cobre masivo, abierto en un extremo y conectado a tierra al marco del generador. En el extremo abierto el voltaje es de aproximadamente 500V. La corriente alterna del tubo es desconocida, pero quizás esté cerca de cero o pocos amperios. Si no fuera por este tubo, entonces una corriente mucho mayor inducida por un condensador trifásico abierto podría correr a través de varillas de hierro dentro de las paredes del edificio, las pérdidas D / E también calentarán las paredes de concreto y derretirán todo.

    
respondido por el user924
8

No, no es en absoluto trivial, los cables enterrados de alto voltaje están altamente diseñados y cuestan más de 100 € el medidor. En comparación con los cables aéreos de alto voltaje (> 10kV) que suelen ser desnudos (sin aislamiento alguno).

Normalmente, el cableado de alto voltaje consistirá en:

  1. El conductor (cobre / aluminio)
  2. Una capa aislante delgada.
  3. Una capa semiconductora gruesa que está diseñada para conducir en caso de sobretensión.
  4. Una capa aislante delgada.
  5. Un escudo conductor.
  6. Mucho más material aislante.

Este es un cable de 20kV, la foto está tomada desde mi teléfono, pero entiendes la idea. Diámetro de unos 5cm.

La causa principal del blindaje conductor es como un mecanismo de retorno en caso de una falla:

  1. En el caso de una falla de sobretensión, el blindaje del semiconductor pasará la corriente del conductor al blindaje conductor que está conectado a tierra.
  2. En el caso de un corte accidental de la línea por una maquinaria de movimiento de tierra, el escudo conductor debería (en teoría) tocar el conductor antes de la maquinaria y proporcionar un camino a la tierra menos resistente.

De hecho, utilizamos la corriente a través del blindaje para detectar fallas de sobretensión. Si los sensores de corriente en el punto de conexión a tierra detectan cualquier corriente, automáticamente disparan medidas de seguridad. Por ejemplo, si un transformador utilizado para inyectar energía en la red recibe una sobretensión en la entrada (baja tensión), la salida también será sobre tensión. La detección de corriente de fuga a través del blindaje abrirá el interruptor en el extremo de alto voltaje.

Estoy seguro de que existen varios otros usos, como la protección mecánica de la capa semiconductora, etc.

    
respondido por el klonq
4

El blindaje de cobre es proporcionar una ruta de retorno conocida en el caso de una falla del cable donde se corta el cable. Pero no es para proteger a la persona que lo atraviesa; es para reducir los problemas de "potencial de contacto" cuando la corriente sale de los cables de aluminio y encuentra la forma más fácil de volver a tierra, lo que induce posibles voltajes peligrosos donde sea que fluyan. Consulte aumento potencial de la Tierra .

    
respondido por el Martin

Lea otras preguntas en las etiquetas