Mengapa kabel listrik membutuhkan pelindung kawat tembaga?

Hari ini saya menyaksikan mengubur kabel listrik 10 kilovolt di tanah. Saya mencatat tanda kabel dan meng-Google-nya. Deskripsi agak menarik. Ini adalah kabel konduktor tunggal - dibutuhkan tiga kabel seperti itu untuk saluran tiga fase. Spesifikasi (dalam bahasa Rusia, jadi saya mungkin salah menerjemahkan) mencantumkan komponen berikut:

• satu set kabel aluminium dengan penampang total 240 milimeter persegi
• beberapa lapisan plastik di sekitarnya yang mengatur kabel
• "lapisan pemisah" yang terbuat dari "pita konduktif penghalang air"
• perisai kabel tembaga dengan penampang total setidaknya 25 milimeter persegi
• "lapisan pemisah"
• satu lagi lapisan plastik

Sekarang saya mengerti bahwa pada 10 kilovolt isolasi tidak mudah - lapisan selotip tidak akan melakukan dan itu menjelaskan mengapa ada begitu banyak lapisan plastik. Juga kabel harus tidak mudah rusak sehingga perlu untuk lapisan luar.

Tapi apa alasan pelindung kawat tembaga itu? Apa tujuannya?

TLDR: Shield tidak termasuk kerugian dielektrik dan meratakan tekanan pada dielektrik dalam.

Barang EE nyata di bawah:

Tidak setuju dengan jawaban di atas (di bawah) tentang aspek keamanan. Tidak, ini bukan untuk keamanan. Aspek yang mendominasi dalam distribusi daya adalah kerugian. Memiliki medan listrik AC yang terkandung dalam ruang yang dapat diprediksi akan mengecualikan dielektrik dan konduktor yang hilang untuk berpartisipasi dalam pembuangan energi (uang).

Jika kabel tidak dilindungi, maka untuk 3 dari ini dalam garis 3-fase, udara di sekitarnya, beton, tanah akan menjadi bagian dari garis, bertindak sebagai dielektrik lossy dalam 100 mikrofarad kapasitor AC membentang selama beberapa kilometer dan memiliki kerugian dielektrik besar.

Dalam kasus ekstrem, objek konduktif yang tajam di sebelah kabel akan memfokuskan garis gradien potensial dan peelce dielektrik. Shield menghilangkan stres semacam ini sepenuhnya. Tegangan yang sama untuk bidang yang paling dekat dengan konduktor pusat dikeluarkan dengan menggunakan lapisan semikonduktor.

Misterinya adalah mengapa itu tembaga. Mungkin, jika seseorang melakukan perhitungan, aluminium atau besi tidak akan seefisien untuk aspek (imelitas kerugian dielektrik) yang sama.

Menggali firther: Jika perisai tidak cukup konduktif, maka tegangan ohmik jatuh pada perisai di titik jauh garis (diinduksi oleh nol-turn coax transformer + line sebagai kapasitor) dapat mencapai ratusan volt dan menyebabkan masalah lainnya. Di sini Anda memiliki sebagian keselamatan dan kerugian ditutupi lebih baik dengan tembaga daripada aluminium.

Dan mungkin perisai ini juga harus di-ground dan dihubungkan silang untuk 3 kabel di beberapa titik tengah garis untuk "alasan kehilangan" yang sama untuk mengurangi arus yang diinduksi dan mempersingkat jalur arus yang dicukur karena trigonometri 3 fase memberikan keuntungan seperti itu (keuntungan untuk membuat virtual floating ground di tengah garis panjang atau hanya tanah nyata).

Pengamatan lain: Jika itu adalah pelanggan Rusia di Moskow, maka mungkin ada ruang yang sangat terbatas untuk transformator daya di kota, sehingga kabel tersebut secara ekonomis masuk akal, ketika ada kebutuhan untuk memberikan tegangan yang relatif rendah dengan arus yang sangat tinggi dari paket dengan lahan yang lebih sedikit. biaya untuk bidang tanah yang sangat mahal.

Tentang zero-turn coax: Satu pembangkit pembangkit listrik di Ukraina memiliki output 50KV / 10KA yang terlindungi dengan tabung tembaga masif, dibuka di satu ujung dan dihubungkan ke rangka generator. Pada ujung terbuka, tegangannya sekitar 500V. Arus AC dari tabung tidak diketahui, tetapi mungkin mendekati nol atau beberapa ampere. Jika tidak untuk tabung ini, maka arus yang jauh lebih tinggi yang disebabkan oleh kapasitor 3-fase terbuka dapat berjalan melalui batang besi di dalam dinding bangunan, kerugian D / E juga akan memanaskan dinding beton dan melelehkan semuanya.

Tidak sama sekali tidak sepele, kabel terkubur tegangan tinggi direkayasa tinggi dan harganya mencapai € 100 meter. Dibandingkan dengan kabel tegangan tinggi udara (> 10kV) yang biasanya telanjang (tidak ada isolasi sama sekali).

Kabel tegangan tinggi biasanya terdiri dari:

1. Konduktor (tembaga / aluminium)
2. Lapisan isolasi tipis.
3. Lapisan semikonduktor tebal yang dirancang untuk melakukan dalam hal kelebihan tegangan.
4. Lapisan isolasi tipis.
5. Perisai konduktif.
6. Bahan isolasi jauh lebih banyak.

Ini kabel 20kV, foto diambil dari ponsel saya tetapi Anda tahu. Diameternya sekitar 5cm.

Penyebab utama pelindung konduktif adalah sebagai mekanisme pengembalian jika terjadi kesalahan:

1. Dalam kasus gangguan tegangan berlebih, pelindung semikonduktor akan mengalirkan arus dari konduktor ke pelindung konduktif yang dibumikan.
2. Dalam kasus pemotongan yang tidak disengaja oleh mesin penggerak bumi, pelindung konduktif harus (secara teori) menyentuh konduktor sebelum mesin dan memberikan jalur yang kurang resistif ke bumi.

Bahkan kita menggunakan arus melalui pelindung untuk menguji kesalahan tegangan berlebih. Jika sensor saat ini pada titik pembumian mendeteksi setiap arus, mereka secara otomatis memadamkan tindakan pengamanan. Sebagai contoh jika transformator yang digunakan untuk menyuntikkan daya ke jaringan menerima tegangan berlebih pada input (tegangan rendah), outputnya juga akan kelebihan tegangan. Deteksi arus bocor melalui pelindung akan membuka pemutus sirkuit pada ujung tegangan tinggi.

Saya yakin ada beberapa kegunaan lain seperti perlindungan mekanis dari lapisan semikonduktor, dll.

Pelindung tembaga adalah untuk menyediakan jalur balik yang diketahui dalam kasus gangguan kabel di mana kabel terputus. Tapi itu bukan untuk melindungi orang yang menerobosnya; itu adalah untuk mengurangi masalah "potensi sentuh" ​​ketika arus keluar dari kabel aluminium dan akan menemukan cara termudah untuk kembali ke bumi yang menginduksi tegangan yang mungkin berbahaya di mana pun ia mengalir. Lihat Peningkatan Potensi Bumi .