Freileitung mit 230V, statt Hochspannung. Welcher Querschnitt?
Hallo alle zusammen.
wenn ich mich noch recht erinnere, wird die Elektrische Energie über Freileitung mit Hochspannung betrieben, da die Kabel, bei geringerer Spannung und höheren Strom, deutlich dicker ausfallen würden.
Jetzt habe ich mir die Frage gestellt: wie viel größer müsste der Querschnitt sein, um die gleiche Leistung übertragen zu können, wenn in den Kabeln direkt 230V anliegen würden.
Ich konnte leider keine einheitlichen Angaben finden, welche Leistung über einen Leiter übertragen werden.
Mit diesen Werten habe ich jetzt gearbeitet: Spannung 380.000 Volt; Leistung 600.000.000 Watt je Leitung.
(Die Leistung kommt mir schon sehr hoch vor, aber ich bin hier auch nicht in der Thematik.)
Ich habe das auch nur schnell mit Rechnern aus dem Netz durchrechnen lassen:
Bei 380.000 Volt wird mir angezeigt, dass der Kabelquerschnitt 562,11mm² (Durchmesser 26,75mm) beträgt.
Bei 230 Volt wird mir angezeigt, dass der Kabelquerschnitt 928695,65mm² (Durchmesser 1087,41mm oder auch 1,087 Meter) beträgt.
Machen diese Werte halbwegs sinn?
2 Antworten
Der Spannungsfall wird immens, daher muss der Querschnitt erhöht werden. Wenn man die Induktivität der Leitung vernachlässigt, kannst du dich hier nach den ohmschen Leitungsverlusten richten.
Jetzt kannst du dir eine Mittel- oder Hochspannung und eine zu übertragende Leistung ausdenken. Sagen wir einfach mal 1000 kVA. Zur Vereinfachung gehen wir von reiner Wirkleistung aus, also 1000 kW. Zur Anforderung sagen wir, dass der Spannungsfall nicht mehr als 2% der Nennspannung betragen soll.
Die Gleichung dafür:
Den Leitungsstrom ermittelst du anhand der 1000 kW und deiner gewählten Spannungsebene.
Die obige Gleichung soll erfüllen:
Im Grundprinzip muss der Querschnitt immer um den Kehrwert der Spannungsreduzierung vergrößert werden. Also halbe Spannung zu doppeltem Querschnitt. Das ergibt sich aus der Gleichung Leistung = Spannung mal Stromstärke. Der Querschnitt muss also prinzipiell der Stromstärke angepasst werden wegen der Wärmeentwicklung.
Nun wächst aber die zur Wärmeabgabe erforderliche Oberfläche des Leiters nicht linear mit dem Querschnitt: Querschnitt = Radius^2 mal Pi --- Umfang = 2 mal Radius mal Pi. Deshalb würde nach obigem Prinzip mit zunehmendem Querschnitt der Wärmestau im Leiter vergrößert. Dieser Umstand muss deshalb berücksichtigt werden in einer allgemeingültigen Formel. Dazu gibt es auch Tabellen für Leitungen unterschiedlicher Verlegungsarten; denn auch die Verlegungsart (Freileitung, Kabel, Rohrleitung) muss berücksichtigt werden bei der Querschnittsberechnung.