Elektrische Energiesysteme - Power Electronics Systems Laboratory ...

124 6. Grundregeln der Energieübertragung
3.0
2.5
2.0
P Leitung
P nat
1.5
1.0
0.5
1 2 3
0 160 320 480 640 800 960
Leitungslänge in km
Abbildung 6.11. Übertragbare Wirkleistung als Funktion der Leitungslänge.
Hüllen gebildet. Eine äussere nichtmetallische Hülle dient als passiver Korrosionsschutz
für die metallische Hülle. Abbildung 6.12 zeigt ein Hochspannungskabel
für den Betrieb mit Wechselstrom.
Die primären Leitungsdaten von Kabeln, genauer L ′ und C ′ , unterscheiden
sich wesentlich von denjenigen der Freileitungen, obwohl die Leiterquerschnitte
in der gleichen Grössenordnung liegen. Gründe dafür wurden im
Abschnitt 5.2.5 (siehe S. 78) diskutiert.
Nun sollen anhand eines Beispieles die Betriebseigenschaften eines Kabels
untersucht werden. Wir betrachten ein 420-kV-Kabel mit folgenden
Daten:
R ′ = 75 mΩ/km
L ′ = 0.35 mH/km
C ′ = 0.2 µF/km
Unter Vernachlässigung des ohmschen Widerstandsbelages R ′ erhält man
für den Wellenwiderstand
√
L ′
Z W =
C ′ = 42 Ω (6.57)
Die natürliche Leistung (siehe Abschnitt 6.2 ab S. 105) beträgt demnach
P nat = U2 nenn
Z W
=
(420 kV)2
42 Ω
= 4.2 GW (6.58)
Um diese Leistung zu übertragen wäre ein Phasenstrom von I = 5774 A notwendig.
Mit einem realistischen Leiterquerschnitt von 500 mm 2 käme man
auf eine Stromdichte von 11.5 A/mm 2 und auf Verluste von 2.5 MW/km.