Perché le linee elettriche aeree ad alta tensione con lo stesso potenziale vengono isolate?

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Il palo
Foto n. 1

La linea di trasmissione
Foto n. 2

Punto di connessione ingrandito
Foto n. 3 - Uno zoom della foto n. 1

Punto di separazione ingrandito
Foto n. 4 - Uno zoom della foto n. 2

Ho scattato queste foto mentre viaggiavo in autostrada. In ogni gruppo di linee ha tre linee separate. Penso che le tre linee di ciascun gruppo abbiano lo stesso potenziale elettrico (in caso contrario, potrebbero essere così vicine tra loro?).

Perché le tre linee di ciascun gruppo sono isolate l'una dall'altra?
C'è un motivo elettrico per questo?

high-voltage isolation

— hkBattousai
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Quanta altezza di polling Linea alta tensione 132kv?

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Perché le tre linee di ciascun gruppo sono isolate l'una dall'altra?
C'è un motivo elettrico per questo?

Impedenza, fattore di potenza, scarica a corona ed effetti di perdita resistiva sono migliorati distanziando un numero di conduttori per formare un singolo conduttore efficace più grande.
La combinazione di più fili in questo modo viene generalmente definita un "fascio".

Note di Wikipedia

I conduttori del fascio vengono utilizzati per ridurre le perdite della corona e il rumore udibile.

I conduttori del fascio sono costituiti da diversi cavi conduttori collegati da distanziali non conduttori *.

Per le linee a 220 kV, vengono generalmente utilizzati fasci a due conduttori,
per le linee a 380 kV in genere tre o anche quattro.
American Electric Power [4] sta costruendo linee a 765 kV usando sei conduttori per fase in un fascio.
I distanziatori devono resistere alle forze dovute al vento e alle forze magnetiche durante un corto circuito.

I conduttori del fascio vengono utilizzati per aumentare la quantità di corrente che può essere trasportata in una linea.
A causa dell'effetto pelle, l'ampiezza dei conduttori non è proporzionale alla sezione trasversale, per le dimensioni più grandi.
Pertanto, i conduttori del fascio possono trasportare più corrente per un determinato peso.

Un conduttore a fascio risulta in una reattanza inferiore rispetto a un singolo conduttore. Riduce la perdita di scarica della corona ad altissima tensione (EHV) e l'interferenza con i sistemi di comunicazione.
Riduce anche il gradiente di tensione in tale intervallo di tensione.

Come svantaggio, i conduttori del fascio hanno un carico del vento più elevato.

* Distanziatori isolati / non isolati: si noti che il riferimento sopra dice "distanziatori non conduttori". In effetti, alcuni lo sono e altri no. Non vi è alcun guadagno evidente dall'isolamento tra i fili sebbene, un distanziatore conduttore probabilmente trasporterà una certa corrente con il potenziale per ulteriori perdite ai giunti di serraggio. Mentre il potenziale in tutti i fili di un fascio è nominalmente identico, l'entità dei campi prodotti e gli squilibri dovuti a linea-linea, linea-terra e linea-torre significano che ci saranno alcune differenze di tensione - probabilmente piccole ma più che essere intuitivamente ovvio. Molti distanziatori utilizzano boccole di elastomero nei punti di supporto del filo, principalmente per fornire lo smorzamento delle oscillazioni eoliche nei fili. Poiché le differenze di tensione sono basse, queste boccole possono fornire un isolamento funzionale.

Buona discussione qui

Riepilogo dei loro commenti:

I conduttori in bundle sono principalmente impiegati per ridurre la perdita della corona e le interferenze radio. Tuttavia hanno diversi vantaggi:
I conduttori raggruppati per fase riducono il gradiente di tensione in prossimità della linea. Riduce quindi la possibilità di scarico della corona.
Il miglioramento dell'efficienza della trasmissione come perdita dovuta all'effetto corona viene contrastato. Le linee di conduttori raggruppate avranno una maggiore capacità di neutro rispetto alle singole linee. Pertanto avranno correnti di carica più elevate che aiutano a migliorare il fattore di potenza.
Le linee di conduttori raggruppate avranno una capacità maggiore e un'induttanza inferiore rispetto alle linee ordinarie avranno un carico di impedenza di sovraccarico più elevato (Z = (L / C) 1/2). Un carico di impedenza di sovraccarico superiore (SIL) avrà una capacità di trasferimento di potenza massima più elevata.
Con l'aumentare dell'induttanza GMD o GMR per fase si ridurrà rispetto alla linea a conduttore singolo. Ciò si traduce in una minore reattanza per fase rispetto alla normale linea singola. Quindi minore perdita dovuta alla caduta di reattanza.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Un caso estremo: {Da qui}

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Bel giocattolo di calcolo. Power_lineparam qui inclusi gli effetti dei bundle.

La funzione power_lineparam calcola le matrici di resistenza, induttanza e capacità di una disposizione arbitraria di conduttori di una linea di trasmissione aerea. Per una linea trifase, vengono calcolati anche i valori RLC del componente simmetrico.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

3 :

— Russell McMahon
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2

Chi ha votato in negativo questa risposta ??

— Rocketmagnet,

3

@Russell: Dici che un distanziatore conduttore potrebbe trasportare un po 'di corrente, e quindi ulteriori perdite nei punti di serraggio. Questi sarebbero più che compensati dalle perdite non sostenute nel cavo che la corrente non sta utilizzando. L'aggiunta di conduttori può solo ridurre la resistenza totale, riducendo le perdite complessive. La tua affermazione svela tuttavia un'altra possibile ragione, ovvero che i distanziatori e i loro morsetti non sono equipaggiati per gestire la corrente che potrebbe accadere se le cose si staccassero un po 'dal bilanciamento, causando riscaldamento locale e forse corrosione. Certamente indovinando.

— Olin Lathrop,

2

Mi è stato assicurato da un amico che lavora su reti HV che questi distanziatori sono normalmente chiamati smorzatori e il loro scopo principale è meccanico piuttosto che elettrico. Tuttavia non sono suddivisi in isolanti e non isolanti: non ne ha mai visto uno che sia veramente elettricamente isolato, solo quelli che hanno boccole in neoprene.

— Cybergibbons,

@Cybergibbons: anche se uno si sforzasse di utilizzare distanziatori isolanti, il massimo potenziale che potrebbe esistere tra i fili in un fascio senza qualcosa che si inarca sarebbe piuttosto limitato. Mi aspetto che un design del distanziatore non si preoccupi di prevenire la rottura dielettrica, ma piuttosto di assicurare che le correnti intra-conduttive che fluiscono possano farlo senza causare danni. Se in un fascio c'erano due conduttori A e B e un distanziale li divideva in segmenti A1, B1, A2, B2 e se le variazioni di materiale causano la resistenza di A1 superiore a B1 e B2 superiore a A2 ...

— supercat

... ciò implicherebbe che se il distanziatore avesse resistenza zero, la corrente scorrerebbe attraverso di esso e se avesse una resistenza diversa da zero esisterebbe un potenziale attraverso di esso. Quanto perfettamente uniformi devono essere i conduttori di un fascio?

— supercat,

6

In realtà, sono collegati tra loro. Lo scopo della cosa nella foto 4 è di mantenere la spaziatura meccanica desiderata tra le linee, non di isolare.

Il motivo di 3 linee insieme è per una maggiore capacità di corrente e per ridurre le perdite corona.

È possibile rendere il cavo più spesso per ottenere una maggiore capacità di corrente, ma a causa dell'effetto skin si ottengono rendimenti relativi alla radice quadrata della quantità di metallo utilizzata, non lineare con la quantità di metallo. Anche i cavi spessi sono difficili da gestire. Tre cavi più piccoli hanno un effetto pelle minore rispetto alla quantità di metallo utilizzato.

L'altro motivo è quello di evitare un'elevata intensità del campo elettrico nell'aria. Pensa a un singolo cavo sottile ad alta tensione. L'intensità del campo elettrico immediatamente intorno al cavo sarebbe molto elevata. Questo scende con il diametro del cavo. I tre cavi tenuti alla giusta separazione meccanica (quindi il distanziatore nella foto 4) sembrano un cavo molto spesso all'esterno per scopi di campo elettrico. Il motivo per mantenere basso il campo elettrico è che l'aria si romperà con una certa intensità di campo. Questo fa sì che conduca un po 'e ionizzi, il che richiede energia, che è una perdita dal punto di vista del tentativo di trasmettere energia da un luogo a un altro. A volte puoi sentire scoppiettare le linee elettriche, specialmente ad alta umidità. Ciò è dovuto a un po 'di ciò che accade. Alcune perdite sono accettabili poiché costano meno complessivamente di una struttura più costosa per evitarle. Le società elettriche gestiscono questi compromessi con molta attenzione poiché sono in gioco molti soldi.

— Olin Lathrop
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1

I singoli conduttori in un fascio sono isolati in un arco - i distanziatori sono isolanti. Ciò fornisce effetti di impedenza che non esisterebbero se venisse utilizzato un distanziatore conduttivo.

— Russell McMahon,

@Russell: Ne sei davvero sicuro? Nella tua prima foto in particolare il distanziatore sembra essere fatto di metallo. Nel secondo si suppone che il disco sia un po 'di ceramica. Hai mai visto uno di questi distanziatori da vicino? Inoltre, quali effetti di impedenza? Se tutto è bilanciato correttamente, non dovrebbe esserci corrente attraverso i distanziatori.

— Olin Lathrop,

Olin - L'isolamento sembra accadere spesso e può avere alcuni effetti positivi, ma non è un fattore importante. Vedi aggiunto "Distanziatori isolati / non isolati:" nella mia risposta.

— Russell McMahon,

4

La corrente alternata mostra l' effetto della pelle , dove c'è più corrente verso la superficie di un conduttore. Maggiore è la frequenza, più sottile è lo strato che trasporta la corrente. Anche se esiste anche a 50 o 60 Hz. Per la stessa sezione 3 conduttori hanno a $\sqrt{3}$ Superficie volte più grande.

Un altro motivo è probabilmente meccanico. Immagino che servano anche a proteggere i cavi dall'urto a causa di raffiche di vento.

Hanno la stessa tensione.

— stevenvh
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1

I singoli conduttori in un fascio sono isolati in un arco - i distanziatori sono isolanti. Ciò fornisce effetti di impedenza che non esisterebbero se venisse utilizzato un distanziatore conduttivo. || Il tuo commento su sqrt (3) è corretto ma l'effetto sull'effetto pelle è leggermente più complesso in quanto la profondità della pelle può essere significativa e quindi alterare il rapporto relativo delle aree portanti attuali rispetto al rapporto delle aree del materiale del conduttore.

— Russell McMahon,

\sqrt{3}

$\sqrt{3}$

@stevenvh - Riprova. Se abbiamo 3 piccoli conduttori dia = d e uno grande D e 3.d ^ 2 = D ^ 2, allora SE la profondità della pelle è piccola ma poi la profondità della pelle x circonferenza = area di trasporto. MA se la profondità della pelle non è piccola, allora il "fondo" o l'interno dello "strato di pelle" inizierà a interferire con se stesso mentre il centro del filo viene avvicinato in modo che i 3 fili piccoli abbiano un'area della pelle meno efficace del filo grande. Qualunque cosa :-)

— Russell McMahon,

0

Questa discussione mi riporta alla teoria dell'antenna EE al college e alla discussione sull'effetto pelle "conduttore A / C". Se guardi le foto delle antenne a filo nella prima età del wireless, spesso le vedrai anche costituite da "fasci", che servivano ad abbassare la "Q" dell'antenna e ad aumentare la sua larghezza di banda (visto come il gap di scintilla i trasmettitori preferivano usare il più possibile lo spettro elettromagnetico - pensate ai saldatori ad arco).

— Joe Snyder
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