ทำไมสายไฟจึงจำเป็นต้องมีการหุ้มลวดทองแดง


10

วันนี้ฉันเป็นพยานฝังสายไฟ 10 กิโลโวลต์ในพื้นดิน ฉันสังเกตเครื่องหมายของสายเคเบิลและ Googled มัน คำอธิบายค่อนข้างน่าสนใจ มันเป็นสายตัวนำเส้นเดียว - ใช้สายสามเส้นดังกล่าวสำหรับสายสามเฟส ข้อมูลจำเพาะ (เป็นภาษารัสเซียดังนั้นฉันอาจทำผิดการแปล) แสดงองค์ประกอบต่อไปนี้:

  • ชุดสายอลูมิเนียมที่มีหน้าตัดรวม 240 ตารางมิลลิเมตร
  • พลาสติกหลายชั้นล้อมรอบชุดสายไฟ
  • "ชั้นแยก" ทำจาก "เทปปิดกั้นน้ำ"
  • เกราะลวดทองแดงที่มีหน้าตัดรวมอย่างน้อย 25 ตารางมิลลิเมตร
  • "การแยกชั้น"
  • พลาสติกอีกชั้นหนึ่ง

ตอนนี้ฉันเข้าใจแล้วว่าฉนวนที่มีความหนา 10 กิโลโวลต์นั้นไม่สำคัญ - ชั้นของเทปพันท่อไม่สามารถทำได้และอธิบายว่าทำไมจึงมีพลาสติกหลายชั้น นอกจากนี้สายเคเบิลจะต้องไม่เกิดความเสียหายเล็กน้อยดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีชั้นนอก

แต่อะไรคือเหตุผลในการป้องกันลวดทองแดง มันมีจุดประสงค์อะไร

คำตอบ:


20

TLDR: โล่ไม่รวมการสูญเสียอิเล็กทริกและทำให้เกิดความเครียดในอิเล็กทริกภายใน

EE ของจริงด้านล่าง:

ไม่เห็นด้วยกับคำตอบด้านบน (ด้านล่าง) เกี่ยวกับด้านความปลอดภัย ไม่มันไม่ใช่เพื่อความปลอดภัย ลักษณะเด่นของการจ่ายพลังงานคือการสูญเสีย การมีสนามไฟฟ้า AC อยู่ในพื้นที่ที่สามารถคาดการณ์ได้จะไม่รวม dielectrics และตัวนำที่สูญเสียไปจากการมีส่วนร่วมในการสลายพลังงาน (เงิน)

หากสายเคเบิลไม่ได้ป้องกันดังนั้นสำหรับ 3 ในสาย 3 เฟสนั้นอากาศโดยรอบคอนกรีตจะเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าที่สูญเสียในตัวเก็บประจุ AC 100 microfarad ยืดออกไปหลายกิโลเมตรและสูญเสียอิเล็กทริกเป็นจำนวนมาก

ในกรณีที่รุนแรงวัตถุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแหลมคมติดกับสายเคเบิลจะมุ่งเน้นเส้นไล่ระดับสีที่อาจเกิดขึ้นและไดอิเล็กทริกเพียรซ ชิลด์ขจัดความเครียดชนิดนี้ได้อย่างสมบูรณ์ ความเครียดเดียวกันสำหรับสนามที่อยู่ใกล้กับตัวนำกลางจะถูกแยกออกโดยใช้ชั้นเซมิคอนดักเตอร์

ความลึกลับคือสาเหตุที่เป็นทองแดง อาจเป็นไปได้ว่าถ้าใครทำคณิตศาสตร์อลูมิเนียมหรือเหล็กจะไม่มีประสิทธิภาพสำหรับด้านเดียวกัน (การสูญเสียอิเล็กทริกการสูญเสียอิเล็กทริก)

การขุดฟอร์เธอร์: ถ้าโล่ไม่ดีพอแล้วแรงดันไฟฟ้าโอห์มมิกจะลดลงที่โล่ที่จุดไกลสุดของเส้น (เหนี่ยวนำโดยศูนย์หม้อแปลงแบบหมุนรอบ + ศูนย์ในฐานะตัวเก็บประจุ) สามารถรับแรงดันได้หลายร้อยโวลต์ ที่นี่คุณมีความปลอดภัยและการสูญเสียบางส่วนปกคลุมด้วยทองแดงดีกว่าด้วยอลูมิเนียม

และอาจต้องมีการต่อสายดินและเชื่อมต่อโล่กับสาย 3 เส้นในจุดกึ่งกลางไม่กี่บรรทัดสำหรับ "เหตุผลการสูญเสีย" เดียวกันเพื่อลดกระแสเหนี่ยวนำและลดเส้นทางการสั่นสะเทือนในขณะที่ตรีโกณมิติ 3 เฟสให้ประโยชน์ดังกล่าว เสมือนพื้นดินลอยอยู่กึ่งกลางบนสายยาวหรือเพียงแค่พื้นดินจริง)

ข้อสังเกตอื่น: หากเป็นลูกค้าชาวรัสเซียในมอสโกว์อาจมีพื้นที่ จำกัด มากสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าในเมืองดังนั้นสายเคเบิลดังกล่าวจึงสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจเมื่อจำเป็นต้องส่งแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างต่ำด้วยกระแสไฟฟ้าที่สูงมากจากผืนที่มีที่ดินน้อย ราคาที่ดินผืนแพงมาก

เกี่ยวกับ zero-turn coax: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหนึ่งแห่งในยูเครนมีเอาต์พุต 50KV / 10KA ที่หุ้มด้วยท่อทองแดงขนาดใหญ่เปิดที่ปลายด้านหนึ่งและต่อกับเฟรมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ที่ปลายเปิดแรงดันไฟฟ้าประมาณ 500V ไม่ทราบค่ากระแส AC ของหลอด แต่อาจใกล้กับศูนย์หรือไม่กี่แอมแปร์ หากไม่ใช่สำหรับหลอดนี้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่สูงกว่าโดยตัวเก็บประจุแบบ 3 เฟสแบบเปิดสามารถวิ่งผ่านแท่งเหล็กภายในผนังอาคารการสูญเสีย D / E จะทำให้ผนังคอนกรีตร้อนและละลายทุกอย่าง


ฉันมักจะอ่านว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพียงสร้างแรงดันไฟฟ้าต่ำ - บางอย่างเช่นหลายร้อยโวลต์ดังนั้นฉันค่อนข้างประหลาดใจที่คุณพูดถึงเครื่องกำเนิด 50KV
sharptooth

@sharptooth: ฉันเชื่อว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ประเภท 400 MW) มักจะเป็น 11kV หรือ 17kV อย่าอ้างฉันในเรื่องนี้ แต่แน่นอนมากกว่า "หลายร้อยโวลต์"
Li-aung Yip

8

ไม่มีสายเคเบิลฝังอยู่ที่แรงดันสูงขนาดเล็กที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมและราคาสูงถึง 100 ยูโรต่อเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับสายไฟฟ้าแรงสูงทางอากาศ (> 10kV) ซึ่งมักจะเปลือย (ไม่มีฉนวนเลย)

ปกติสายไฟฟ้าแรงสูงจะประกอบด้วย:

  1. ตัวนำ (ทองแดง / อลูมิเนียม)
  2. ชั้นฉนวนบาง ๆ
  3. ชั้นเซมิคอนดักเตอร์หนาที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการในกรณีของแรงดันไฟฟ้าเกิน
  4. ชั้นฉนวนบาง ๆ
  5. เกราะป้องกันไฟฟ้าสถิตย์
  6. วัสดุฉนวนมากขึ้น

สายเคเบิลขนาด 20kV ภาพนี้ถ่ายจากโทรศัพท์ของฉัน แต่คุณเข้าใจแล้ว เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 5 ซม. ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

สาเหตุหลักของการป้องกันสื่อกระแสไฟฟ้าเป็นกลไกการส่งคืนในกรณีที่มีข้อบกพร่อง:

  1. ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดแรงดันสูงการป้องกันสารกึ่งตัวนำจะส่งผ่านกระแสไฟฟ้าจากตัวนำไปยังตัวนำไฟฟ้าที่มีการต่อสายดิน
  2. ในกรณีของการตัดโดยไม่ตั้งใจของสายโดยเครื่องจักรที่เคลื่อนไหวบนพื้นดินโล่ป้องกันตัวนำควร (ในทางทฤษฎี) สัมผัสตัวนำก่อนที่เครื่องจักรและให้เส้นทางต้านทานน้อยลงสู่โลก

ในความเป็นจริงเราใช้กระแสไฟฟ้าผ่านการป้องกันเพื่อทดสอบความผิดพลาดแรงดันเกิน หากเซ็นเซอร์ปัจจุบันที่จุดต่อสายดินตรวจจับกระแสใด ๆ เซ็นเซอร์ความปลอดภัยจากอัคคีภัยจะทำงานโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่นหากหม้อแปลงที่ใช้ในการฉีดพลังงานลงบนกริดจะได้รับแรงดันเกินที่อินพุต (แรงดันต่ำ) เอาต์พุตจะเป็นแรงดันเกินเช่นกัน การตรวจจับกระแสไฟฟ้ารั่วผ่านระบบป้องกันจะเปิดเบรกเกอร์ที่ปลายแรงดันสูง

ฉันแน่ใจว่ามีการใช้งานอื่น ๆ อีกหลายอย่างเช่นการป้องกันเชิงกลของชั้นเซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ


การตรวจจับความเสียหายของสายเคเบิลเป็นสาเหตุหลักที่ฉันทราบ (สายเคเบิลที่ถูกบด -> หน้าจอลวดทองแดงจะสัมผัสตัวนำเฟส -> เฟสต่อความผิดพลาดของโลก -> การป้องกันข้อผิดพลาดของโลกทำงาน)
Li-aung Yip

4

การหุ้มทองแดงคือการให้เส้นทางการส่งคืนที่เป็นที่รู้จักในกรณีที่เกิดความผิดปกติของสายเคเบิลที่สายเคเบิลถูกตัด แต่ไม่ใช่เพื่อปกป้องคนที่ตัดผ่านมัน มันคือการลดปัญหา "โอกาสในการสัมผัส" เมื่อกระแสไฟฟ้าออกมาจากสายอลูมิเนียมและจะหาวิธีที่ง่ายที่สุดในการกลับสู่พื้นโลกซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายได้ทุกที่ที่มันไหล ดูโลกเพิ่มขึ้นที่อาจเกิดขึ้น


@FedericoRusso และคำสั่งของคุณคืออะไร? อธิบายว่าคุณมีปัญหาอะไรแบ่งปันบางลิงก์ว่าทำไมคุณถึงรู้ว่ามีความผิดพลาดหรือเพียงแค่บอกว่าคุณต้องการอ้างอิงเพราะสิ่งนี้ไม่เห็นด้วยกับประสบการณ์ของคุณเอง
Kortuk

2
@Kortuk: IMO ! ถ้ามันควรจะเป็นเส้นทางกลับจากนั้นก็จะต้องมีการเชื่อมต่อซึ่งการตัดไม่ได้รับประกัน เส้นทางย้อนกลับที่เรียกว่าสามารถมีกระแสไฟฟ้าน้อยกว่ามากและอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตกอันตราย IMOมันไม่ได้ให้ความปลอดภัยใด ๆ
Federico Russo

1
@ เฟเดริโก, ข้อความที่ไม่น่าเชื่อถือหากไม่มีข้อความที่สำคัญคือการวิจารณ์ที่ไม่สร้างสรรค์ เพียงแค่พยายามให้ผู้ใช้ทราบว่าปัญหาคืออะไรหรือพูดว่าคุณต้องการลิงก์เพียงแค่บอกคนที่พวกเขาไม่น่าเชื่อถือเป็นสิ่งที่ค่อนข้างลบเพื่ออ่านสำหรับผู้ใช้
Kortuk

1
@Kortuk: ฉันสามารถเข้าใจว่าเราเป็นคนดี แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าเราทุกคนใช่แล้วใช่ไหม? ฉันหวังว่าจะไม่ หากมีคนให้คำตอบฉันต้องการมีสิทธิ์พูดว่าฉันไม่เชื่อว่าถูกต้อง สมมติว่าคุณมีเครื่องดื่มกับเพื่อน เล่าเรื่องให้เขาฟัง เขาบอกว่าเขาไม่เชื่อคุณ คุณเดินออกไปกับเขา ???
Federico Russo

@ เฟเดริโกนั่นคือสิ่งที่การลงคะแนนเสียงสำหรับ แสดงความคิดเห็นหากคุณต้องการที่จะออกความคิดเห็นที่สร้างสรรค์
Kortuk
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.