Зачем силовому кабелю необходим экранирование медным проводом?

Сегодня я был свидетелем того, как в земле хоронили 10-киловольтный силовой кабель. Я заметил маркировку кабеля и прогуглил ее. Описание довольно интересное. Это одножильный кабель - для трехфазной линии нужны три таких кабеля. В спецификации (она на русском языке, поэтому я мог бы сделать перевод неправильно) перечислены следующие компоненты:

• комплект алюминиевых проводов с общим сечением 240 квадратных миллиметров
• несколько слоев пластика, окружающих этот набор проводов
• «разделительный слой» из «водоблокирующей проводящей ленты»
• экран из медных проводов с общим сечением не менее 25 квадратных миллиметров
• «разделительный слой»
• еще один слой пластика

Теперь я понимаю, что при 10 кВ изоляция не тривиальна - слой клейкой ленты не подходит, и это объясняет, почему существует так много слоев пластика. Кроме того, кабель не должен быть тривиальным, чтобы повредить его, поэтому необходимо использовать внешний слой.

Но в чем причина экранирования медного провода? Какой цели это служит?

TLDR: экран исключает диэлектрические потери и выравнивает нагрузку на внутренний диэлектрик.

Реальные EE вещи ниже:

Не согласен с ответами выше (ниже) о безопасности. Нет, это не для безопасности. Доминирующим аспектом в распределении мощности являются потери. Наличие переменного электрического поля, содержащегося в предсказуемом пространстве, исключит участие диэлектриков с потерями и проводников в участии в рассеивании энергии (денег).

Если кабель не экранирован, то для 3 из них в 3-фазной линии окружающий воздух, бетон, почва будут частью линии, выступающей в качестве диэлектрика с потерями в конденсаторе переменного тока емкостью 100 мкФ, растянутом на несколько километров и имеющем огромные диэлектрические потери.

В крайнем случае острый проводящий объект рядом с кабелем сфокусирует потенциальные линии градиента и диэлектрический диэлектрик. Щит снимает этот вид стресса полностью. Такое же напряжение для поля, ближайшего к центральному проводнику, исключается использованием полупроводникового слоя.

Загадка в том, почему это котел. Возможно, если кто-то сделает математику, алюминий или железо не будут столь же эффективны в том же аспекте (без потерь диэлектрических потерь).

Копать дальше: Если экран недостаточно хорошо проводящий, то падение омического напряжения на экране в дальней точке (вызванное коаксиальным трансформатором с нулевым витком + линия в качестве конденсатора) может достигать сотен вольт и вызывать другие проблемы. Здесь у вас отчасти безопасность и потери, покрытые медью лучше, чем алюминием.

И, возможно, экран также должен быть заземлен и перекрестно соединен для 3-х кабелей в нескольких средних точках линии по тем же «причинам потерь», чтобы уменьшить индуцированный ток и сократить путь прохождения тока через шиллинг, поскольку 3-фазная тригонометрия дает такое преимущество (преимущество для создания виртуальная плавающая земля на полпути на длинной линии или просто настоящая земля).

Еще одно наблюдение: если это российский покупатель в Москве, то, вероятно, в городе очень мало места для силовых трансформаторов, поэтому такой кабель экономически оправдан, когда необходимо подавать относительно низкое напряжение с очень высоким током из участков с меньшим количеством земли Стоимость очень дорогих земельных участков.

О коаксиальном кабеле с нулевым оборотом: один генератор электростанции в Украине имеет выходы 50 кВ / 10 кА, экранированные массивной медной трубкой, открытые с одного конца и заземленные на корпус генератора. На открытом конце напряжение около 500В. Переменный ток трубки неизвестен, но может быть близок к нулю или нескольким амперам. Если бы не эта труба, то через железные стержни внутри стен здания могли бы проходить гораздо более высокие токи, индуцированные открытым трехфазным конденсатором, потери D / E также будут нагревать бетонные стены и плавить все.

Нет, это совсем не тривиальные, высоковольтные подземные кабели с высокой степенью защиты и стоимостью более 100 евро за метр. По сравнению с антенными высоковольтными (> 10 кВ) кабелями, которые обычно являются голыми (вообще без изоляции).

Обычно кабели высокого напряжения состоят из:

1. Проводник (медь / алюминий)
2. Тонкий изолирующий слой.
3. Толстый полупроводниковый слой, который предназначен для проведения в случае перенапряжения.
4. Тонкий изолирующий слой.
5. Проводящий щит.
6. Гораздо более изоляционный материал.

Это кабель 20 кВ, фотография сделана с моего телефона, но вы поняли идею. Диаметр около 5см.

Основной причиной проводящего экранирования является механизм возврата в случае неисправности:

1. В случае перегрузки по напряжению экранирование полупроводника будет передавать ток от проводника к проводящему экрану, который заземлен.
2. В случае случайного обрезания линии землеройным оборудованием проводящий экран должен (теоретически) касаться проводника перед оборудованием и обеспечивать менее резистивный путь к земле.

Фактически мы используем ток через экранирование для проверки на наличие перенапряжений. Если датчики тока в заземленной точке обнаруживают какой-либо ток, они автоматически принимают меры пожарной безопасности. Например, если трансформатор, используемый для подачи питания в сеть, получает на входе перенапряжение (низкое напряжение), на выходе также будет перенапряжение. Обнаружение утечки тока через экранирование отключит автоматический выключатель на стороне высокого напряжения.

Я уверен, что есть несколько других применений, таких как механическая защита полупроводникового слоя и т. Д.

Медное экранирование должно обеспечивать известный обратный путь в случае повреждения кабеля, когда кабель обрезается. Но это не для защиты человека, который проходит через это; это должно уменьшить проблемы "потенциального прикосновения", когда ток выходит из алюминиевых проводов и найдет самый простой путь к земле, который вызывает потенциально опасные напряжения, где бы он ни протекал. См. Повышение потенциала Земли .