Querschnitt des Hochspannungskabels

Welche Leistung und Spannung kann das Kabel auf dem Foto möglicherweise treiben?

Das ist ein Hochspannungskabel. Ausgehend von der Dicke der XLPE-Isolierung (weißes Material) beträgt sie mindestens 132 kV oder mehr.

Bearbeiten: Laut Reddit OP hat das Kabel 1.750 mm² Kupferleiter. Das ist ein riesiges Kabel. (Alles über 630 mm² ist ungewöhnlich; alles über etwa 1.200 mm² ist eine Sonderbestellung, die das Kabelunternehmen normalerweise nicht machen würde.) Ein solches Kabel wäre in der Lage, ungefähr 1.600 Ampere zu führen. Angenommen, die Spannung beträgt 132 kV dreiphasig, das sind 365 MVA oder etwa 292 Megawatt bei einem Leistungsfaktor von 0,80.

Hier ist ein ähnliches Kabel, das ich bei der Arbeit für (glaube ich) 300 kV hatte. Es wäre in der Lage, mindestens 100 Ampere (wahrscheinlich viel mehr) oder etwa 100 MW zu transportieren – genug, um eine ganze Stadt CBD allein mit Strom zu versorgen.

Warum besteht es aus vielen kleinen Kabeln? Was wäre, wenn der Durchmesser der einzelnen Kupferkabel etwas größer wäre?

Der Leiter ist mehrdrähtig, so dass er für die Installation gebogen werden kann. Ein massiver Kupferleiter wäre sehr schwer zu biegen.

Der Durchmesser der Litzen ist ein Kompromiss zwischen Herstellungskosten (kleinere Drähte erfordern mehr Herstellung) und einfacher Installation. Für die genaue Größe der einzelnen Stränge gibt es keinen besonderen Grund.

Wie sollte man den richtigen Durchmesser für die gegebene Spannungs-/Watt-Kombination auswählen?

Ohne auf Details zur Berechnung der Kabeldimensionierung einzugehen (es gibt ganze nationale Normen zu diesem Thema – siehe AS/NZS 3008 Electrical Installations – Selection of Cables .)

Zuerst entscheiden wir, welche Spannung wir verwenden. In Australien sind übliche Spannungen für die Verteilung 11, 22, 33 kV; Übliche Spannungen für die Übertragung sind 66, 132, 220, 300 kV. Je höher die Spannung, desto dicker ist die Isolierung (XLPE) erforderlich.

Zweitens entscheiden wir, wie viel Strombelastbarkeit wir benötigen. Nach einigen Berechnungen könnten wir feststellen, dass die Schaltung 100 Ampere führen muss, um die Nachfrage in der heutigen Zeit zu befriedigen, zukünftiges Lastwachstum und ein wenig zusätzliche Kapazität für Eventualitäten zu ermöglichen. Je mehr Stromkapazität wir benötigen, desto größer müssen die Kupferleiter sein (mm²).

Drittens bestimmen wir, in welcher Umgebung das Kabel leben wird. Der Stromfluss in einem Kabel erzeugt Wärme, und die Strombelastbarkeit eines Kabels wird durch seine Temperatur begrenzt. Ein Kabel, das in einer heißen Umgebung installiert ist, kann nicht so viel Strom führen, bevor es überhitzt, daher müssen wir ein dickeres Kabel als gewöhnlich verwenden.

Da wir die Spannung, Strombelastbarkeit und Installationsumgebung des Kabels kennen, sind wir nun in der Lage, die erforderliche Kabelgröße auszuwählen. Wir würden dies anhand des Katalogs eines Kabelherstellers tun, der Tabellen wie diese enthält:

Tabelle reproduziert aus dem HV-Kabelkatalog von Olex Australia, 2009

Als Beispiel könnte ich entscheiden, dass ich ein 33-kV-Kabel benötige, das 400 Ampere übertragen kann. Es wird in unterirdischen Kanälen installiert. Ich verwende die Tabelle "Nennstrom", um das kleinstmögliche Kabel auszuwählen, das 400 Ampere führen kann - in diesem Fall wäre ein 240-mm²-Kabel erforderlich.

Der nominale Gesamtdurchmesser eines solchen Kabels beträgt 45,9 mm.

Beachten Sie, dass uns der „Durchmesser“ des Kabels als solches nicht wirklich wichtig ist – wir kümmern uns um die Leiterquerschnittsfläche (mm²), dh wie viel Kupfer im Kabel ist. Der Durchmesser spielt nur eine Rolle, wenn Sie das Ding tatsächlich einbauen.

Eine der Antworten in der Reddit-Diskussion, die Sie verlinkt haben, besagte, dass das Kabel 69.000 bis 500.000 Volt führen könnte, und dieses würde 1.000 bis 1.400 Ampere führen.

Große Kabel bestehen normalerweise aus vielen kleineren unisolierten Litzen – sonst wären sie zu steif zum Biegen.

In der normalen 120/240-Volt-Hausverkabelung sind AWG 8- und größere Drähte verseilt. In der Elektronik finden Sie möglicherweise Drähte, die so klein wie #26 verseilt sind.

Die Stahlummantelung dient der Festigkeit und der Kupferkern mit über 300 Strängen dient der Verbesserung der Induktivität /N und der Oberfläche für den Skin-Effekt /N, tiefere Leitfähigkeit von Strängen mit kleinem Durchmesser und niedrigster komplexer Impedanz, Zo einschließlich niedrigstem Verlustwiderstand mit hohem Füllfaktor.

Dies ist ideal für niedrige EMI, geringe Leitungsverluste, geringe Skin-Effekt-Verluste, hohe Zugfestigkeit und hohe Zuverlässigkeit für stark ausgelastete oder lange Übertragungsleitungen. (Mensch, das fängt an, wie eine Werbung zu klingen;)

Dies wird als XL-PE-Kabel bezeichnet, wobei das X für (molekular) vernetztes Dielektrikum unter Verwendung von Polyethylen steht, das durch 1-GeV-Elektronenstrahlverarbeitung in einem "kalten" Vernetzungsprozess nachbearbeitet wird. Dies zappt die Isolierung, um die Durchbruchspannung (BDV) zu erhöhen, indem Verunreinigungen und Hohlräume ausgeschmolzen werden, um eine Teilentladung in HV-Kabeln zu vermeiden.

(Sie verwenden ein ähnliches Verfahren für vulkanisierte Autoreifen und alle anderen Arten von Qualitätsdraht.)