Чому ізолюються повітряні лінії високої напруги з однаковим потенціалом?


29

Поляк
Фото №1

Лінія електропередачі
Фото №2

З'єднана точка з'єднання
Фото №3 - збільшення фото №1

Точка розділення збільшена
Фото №4 - збільшення фото №2


Я знімав ці фотографії під час подорожі шосе. У кожній групі рядків є три окремих рядки. Я думаю, що три лінії в кожній групі несуть однаковий електричний потенціал (якщо ні, чи могли вони бути так близько один до одного?).

Чому три лінії в кожній групі ізольовані один від одного?
Чи є для цього електрична причина?


Скільки висоти опитування Лінія високої напруги 132kv?

Відповіді:


36

Чому три лінії в кожній групі ізольовані один від одного?
Чи є для цього електрична причина?

  • Ефекти імпедансу, коефіцієнта потужності, коронного розряду та резистивного втрати покращуються за рахунок відстані між собою декількох провідників, щоб утворити більший ефективний провідник.

  • Комбінацію декількох проводів таким способом зазвичай називають "пучком".


Вікіпедія зазначає

  • Пультові провідники використовуються для зменшення коронних втрат і чутного шуму.

    Провідники пачок складаються з декількох провідникових кабелів, з'єднаних між собою непровідними прокладками *.

    Для ліній 220 кВ зазвичай використовують двопровідні пучки,
    для ліній 380 кВ зазвичай три чи навіть чотири.
    Американська електроенергія [4] будує лінії 765 кВ, використовуючи по шість провідників на фазу.
    Спейсери повинні протистояти силам, зумовленим вітром, і магнітним силам під час короткого замикання.

    Провідники пучка використовуються для збільшення кількості струму, який може проводитись по лінії.
    Через шкірний ефект, герметичність провідників не пропорційна перерізу, для більших розмірів.
    Тому провідники розшарування можуть проводити більше струму для заданої ваги.

    Провідник пучка призводить до меншої реактивності в порівнянні з одним провідником. Це зменшує втрати коронних розрядів при надмірно високій напрузі (ЕГВ) та перешкодах комунікаційним системам.
    Це також зменшує градієнт напруги в такому діапазоні напруги.

    Як недолік, провідники пучка мають більш високе навантаження на вітер.

* Ізольовані / неізольовані прокладки: Зверніть увагу, що вищенаведене посилання говорить про "непровідні розпірки". Насправді, деякі є, а деякі - ні. Немає явного виграшу від ізоляції між проводами, хоча провідний розпір, ймовірно, буде проводити деякий струм з можливістю додаткових втрат на затискних з'єднаннях. Незважаючи на те, що потенціал у всіх проводках в наборі номінально однаковий, величина вироблених полів і дисбаланси внаслідок лінії, лінії-землі та лінії-башти означають, що будуть різниці в напрузі - ймовірно, невеликі, але більше, ніж можуть бути інтуїтивно очевидним. Багато прокладки використовують еластомерні втулки в місцях опори дроту - спрямовані насамперед на забезпечення демпфування еолових коливань у провідниках. Оскільки перепади напруги низькі, то ці втулки можуть забезпечити функціональну ізоляцію.


Хороша дискусія тут

Короткий зміст їх коментарів:

  • Комплексні провідники в основному використовуються для зменшення втрати корони та радіоперешкод. Однак вони мають ряд переваг:

  • Пов'язані провідники на фазу зменшують градієнт напруги в районі лінії. Таким чином зменшується можливість коронного розряду.

  • Поліпшення ефективності передачі внаслідок втрат внаслідок ефекту корони протидіє. Пов'язані лінії провідника матимуть більшу ємність до нейтралі порівняно з одинарними лініями. Таким чином, вони матимуть більш високі струми зарядки, що сприяє поліпшенню коефіцієнта потужності.

  • Пов’язані лінії провідників матимуть більшу ємність та меншу індуктивність, ніж звичайні лінії, вони матимуть більш високий навантажувальний опір (Z = (L / C) 1/2). Більш високий навантажувальний опір (SIL) матиме більш високу максимальну здатність передачі потужності.

  • Зі збільшенням самовипромінення GMD або GMR індуктивність на фазу буде знижена порівняно з однопровідниковою лінією. Це призводить до меншої реактивності на фазу порівняно зі звичайною однолінійною. Отже, менші втрати через падіння реактивності.

введіть тут опис зображення


Крайній випадок: {Звідси}

введіть тут опис зображення

Гарна іграшка для розрахунку. Тут включено Power_lineparam, включаючи ефекти зв’язків.

  • Функція power_lineparam обчислює матриці опору, індуктивності та ємності довільного розташування провідників повітряної лінії електропередачі. Для трифазної лінії також обчислюються значення симетричної складової RLC.

введіть тут опис зображення

3 :


2
Хто спростував цю відповідь ??
Rocketmagnet

3
@Russell: Ви кажете, що провідний розпір може нести струм, а отже, і додаткові втрати в місцях затиску. Вони були б більш ніж компенсовані втратами, понесеними в кабелі, який струм не використовує. Додавання провідників може лише знизити загальний опір, що знижує загальні втрати. Однак у вашій заяві з'являється ще одна можлива причина: розпірки та їхні затискачі не обладнані для боротьби зі струмом, який може статися, якщо речі трохи вийдуть з рівноваги, що спричинить локальне нагрівання та, можливо, корозію. Справді здогадуюсь.
Олін Латроп

2
Мене запевнив друг, який працює в мережах НВ, що ці розпірки зазвичай називають розпірними демпферами, і їх основне призначення - механічне, а не електричне. Вони не поділяються на ізоляційні та неізоляційні, хоча він ніколи не бачив такого, який має справжню електричну ізоляцію, як тільки ті, що мають неопренові втулки.
Кібергіббони

@Cybergibbons: Навіть якби хтось намагався використовувати ізолюючі прокладки, максимальний потенціал, який міг би існувати між проводами в пачці, не маючи на що б то не було дуги, був би досить обмежений. Я б очікував, що розпірна конструкція не стосуватиметься запобігання пробою діелектриків, а, скоріше, запевнити, що внутрішньопровідникові струми, що протікають, можуть це зробити, не завдаючи шкоди. Якби в пучку було два провідники А і В, і прокладка розділила їх на відрізки А1, В1, А2, В2, і якщо зміна матеріалу призведе до того, що опір А1 перевищує В1, а В2 перевищує А2 ...
суперкат

... це означало б, що якби спейсер мав нульовий опір, через нього протікав би струм, а якби він мав ненульовий опір, через нього існував би потенціал. Наскільки ідеально рівномірними можуть бути провідники в пучку?
supercat

6

На насправді, вони будуть пов'язані один з одним. Мета речі на фото 4 - зберегти бажаний механічний проміжок між лініями, а не ізолювати.

Причина для 3-х ліній разом полягає у підвищенні потужності струму та зменшенні втрат корони.

Ви можете зробити кабель більш товстим, щоб отримати більшу потужність струму, але завдяки шкірному ефекту ви отримаєте віддачу відносно квадратного кореня кількості використовуваного металу, а не лінійної кількості металу. Товсті кабелі також важко обробляти. Три менші кабелі мають менший ефект шкіри, ніж кількість використовуваного металу.

Інша причина - уникати високої напруги електричного поля у повітрі. Подумайте про один тонкий кабель при високій напрузі. Напруга електричного поля безпосередньо навколо кабелю була б дуже високою. Це зменшується з діаметром кабелю. Три кабелі, проведені на правильному механічному поділі (звідси і розпірка на фото 4), мають вигляд одного дуже товстого кабелю зовні для цілей електричного поля. Причиною стримування електричного поля є те, що повітря буде руйнуватися при деякій напруженості поля. Це змушує його проводити трохи і іонізувати, що забирає енергію, що є втратою з точки зору спроби передати енергію з одного місця в інше. Іноді можна почути тріск ліній електропередач, особливо при підвищеній вологості. Це пов'язано з небагато цього. Деякі втрати є прийнятними, оскільки коштують вони менше, ніж більш дорога структура, щоб їх уникнути. Електрокомпанії дуже обережно жонглюють цими вигідними ситуаціями, оскільки на них загрожує багато грошей.


1
Окремі провідники в пачці ізольовані поперек прольоту - розпірки є ізоляторами. Це забезпечує ефекти імпедансу, які не існували, якби використовувався струмопровідний розпір.
Рассел Макмахон

@Russell: Ви справді впевнені в цьому? Зокрема, на вашій першій картині простір, здається, зроблений з металу. У другому припустімо, диск може бути керамічним. Ви коли-небудь бачили одного з цих розпірок поруч? Крім того, які імпедансні ефекти? Якщо все врівноважено правильно, все одно не повинно бути струму через розпірки.
Олін Латроп

Олін - Ізоляція, здається, часто трапляється і може мати позитивні наслідки, але це не є головним фактором. Дивіться додані у моїй відповіді "Ізольовані / неізольовані прокладки:".
Рассел Макмахон

4

3

Інша причина, ймовірно, механічна. Я думаю, вони також служать захистом кабелів від ударів один одного через пориви вітру.

Вони мають однакову напругу.


1
Окремі провідники в пачці ізольовані поперек прольоту - розпірки є ізоляторами. Це забезпечує ефекти імпедансу, які не існували, якби використовувався струмопровідний розпір. || Ваш коментар до sqrt (3) правильний, але вплив на шкірний ефект дещо складніший, оскільки глибина шкіри може бути значною і настільки змінювати відносне співвідношення діючих ділянок струму порівняно з співвідношенням площ матеріалу провідника.
Рассел Макмахон

3

@stevenvh - Спробуйте ще раз. Якщо у нас є 3 малі провідники dia = d і один великий D і 3.d ^ 2 = D ^ 2, якщо ЯК глибина шкіри невелика wrt d, то глибина шкіри x окружність = площа перенесення. АЛЕ якщо глибина шкіри не мала wrt d, то "дно" або всередині "шкірного шару" почне заважати собі в міру наближення дротяного центру, тому 3 невеликих дроти матимуть менш ефективну ділянку шкіри, ніж великий провід. Що б там не було :-)
Рассел Макмахон

0

Ця дискусія повертає мене до теорії EE-антен у коледжі та обговорення провідника A / C "ефект шкіри". Якщо ви дивитесь на фотографії дротяних антен ще в ранньому віці бездротового зв’язку, ви часто бачите їх, що складаються також із "пучків", які слугували для зниження "Q" антени та збільшення її пропускної здатності (бачите, як іскровий розрив передавачі вважали за краще використовувати якомога більше електромагнітного спектру - думають дугові зварювачі).

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.