Hochspannungskabel sind elektrische Leiter, die große Mengen elektrischer Energie effizient über große Entfernungen transportieren sollen. Diese Kabel arbeiten mit höheren Spannungen als die in herkömmlichen Verteilungssystemen verwendeten, im Allgemeinen über 1000 Volt.
Seine Hauptfunktion ist die Übertragung von Strom von Erzeugungsanlagen zu Verteilungszentren und Endverbrauchern.
Es gibt verschiedene Arten von Hochspannungskabeln, darunter an Masten aufgehängte Freileitungen, Erdkabel und Unterseekabel, die zur Verbindung zwischen Regionen dienen.
Leitfähige Materialien
Die gebräuchlichsten leitfähigen Materialien sind:
- Kupfer : Es ist einer der am häufigsten verwendeten Leiter in Hochspannungskabeln. Kupfer ist ein ausgezeichneter elektrischer Leiter und hat eine höhere elektrische Leitfähigkeit als viele andere Metalle. Allerdings kann Kupfer teuer sein und seine Verwendung kann von wirtschaftlichen Überlegungen abhängen.
- Aluminium : Aluminium ist ein weiteres leitfähiges Material, das häufig in Hochspannungskabeln verwendet wird. Obwohl es eine etwas geringere elektrische Leitfähigkeit als Kupfer hat, ist es leichter und im Allgemeinen günstiger. Seine Verwendung findet man häufig in Kabeln für die Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen.
- Aluminiumlegierungen : Spezielle Aluminiumlegierungen wurden entwickelt, um ihre Leitfähigkeitseigenschaften und ihre mechanische Festigkeit weiter zu verbessern. Diese Legierungen werden häufig in Hochspannungskabeln verwendet, um die Leistung zu optimieren.
- Aluminiumbeschichteter Stahl : In einigen Kabeln, insbesondere Erdkabeln, wird aluminiumbeschichteter Stahl verwendet, um zusätzliche mechanische Festigkeit zu gewährleisten. Dieser Kabeltyp kombiniert die Leiteigenschaften von Aluminium mit der Festigkeit von Stahl.
- Aluminium-Zink-Legierungen : Einige Hochspannungskabel bestehen möglicherweise aus Aluminium-Zink-Legierungen, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und das Kabelgewicht zu reduzieren.
Vorteile der elektrischen Hochspannungsübertragung
Erstens verringern sich durch die Erhöhung der Spannung gemäß dem Jouleschen Gesetz die Energieverluste in Form von Wärme in den Leitern erheblich. Denn durch die Erhöhung der Spannung und die Reduzierung des Stroms wird der elektrische Widerstand minimiert und so die Systemeffizienz optimiert.
Zweitens ist die Effizienz der Fernübertragung von entscheidender Bedeutung für ein effektives Energiemanagement. Die Möglichkeit, Strom effizient über Hochspannungskabel zu transportieren, ermöglicht die Übertragung von Strom, der an abgelegenen Standorten wie Windparks oder Solaranlagen erzeugt wird, an entfernte Nachfragezentren.
Entwicklung von Hochspannungskabeln
In ihrer Anfangsphase handelte es sich bei Stromleitungen hauptsächlich um Freileitungen, die über Masten aufgehängt waren, um Strom über weite Strecken zu transportieren. Obwohl dieser Ansatz einen erheblichen Fortschritt seiner Zeit darstellte, wies er aufgrund des Widerstands und der begrenzten Belastbarkeit Einschränkungen hinsichtlich Effizienz und Energieverlust auf.
Erdkabel und verbesserte Isolierung
Im Laufe der Zeit suchten Ingenieure nach Lösungen, um die Einschränkungen von Freileitungen zu überwinden.
Es entstanden Erdkabel, die ästhetische und sicherheitstechnische Vorteile bieten und gleichzeitig die Beeinträchtigung der Umwelt verringern. Darüber hinaus wurde die Kabelisolierung verbessert, um Energieverluste zu minimieren und eine effizientere Übertragung zu gewährleisten.
Grenzen überwinden: Hochspannungskabel mit HGÜ-Technologie
Einer der bedeutendsten Fortschritte der letzten Jahre war die Einführung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ).
Im Gegensatz zu Wechselstrom (AC), der in den meisten Übertragungsnetzen verwendet wird, bietet HGÜ Vorteile wie geringere Leistungsverluste und die Möglichkeit, Strom über extrem große Entfernungen ohne große Verluste zu übertragen.
Innovative Materialien: Supraleiter und Nanotechnologie
Die Suche nach effizienteren und leitfähigeren Materialien hat zur Erforschung von Supraleitern und zur Anwendung der Nanotechnologie bei der Herstellung von Hochspannungskabeln geführt.
