Warum werden die Hochspannungsfreileitungen mit dem gleichen Potenzial isoliert?

Foto Nr. 1

Foto Nr. 2

Foto Nr. 3 - Ein Zoom von Foto Nr. 1

Foto 4 - Ein Zoom von Foto 2

Diese Fotos habe ich auf einer Autobahn aufgenommen. In jeder Leitungsgruppe gibt es drei separate Leitungen. Ich denke, dass die drei Leitungen in jeder Gruppe das gleiche elektrische Potential haben (wenn nicht, könnten sie so nahe beieinander liegen?).

Warum sind die drei Linien in jeder Gruppe voneinander isoliert?
Gibt es dafür einen elektrischen Grund?

Warum sind die drei Linien in jeder Gruppe voneinander isoliert?
Gibt es dafür einen elektrischen Grund?

• Impedanz, Leistungsfaktor, Koronaentladung und Widerstandsverlusteffekte werden verbessert, indem mehrere Leiter voneinander beabstandet werden, um einen größeren effektiven Einzelleiter zu bilden.

• Die Kombination mehrerer Drähte auf diese Weise wird üblicherweise als "Bündel" bezeichnet.

Wikipedia Notizen

• Bündelleiter werden verwendet, um Koronaverluste und hörbares Rauschen zu reduzieren.

  Bündelleiter bestehen aus mehreren Leiterkabeln, die durch nichtleitende Abstandshalter * verbunden sind.

  Für 220-kV-Leitungen werden üblicherweise zweiadrige Bündel verwendet,
  für 380-kV-Leitungen üblicherweise drei oder sogar vier.
  American Electric Power [4] baut 765-kV-Leitungen mit sechs Leitern pro Phase in einem Bündel.
  Abstandshalter müssen den Kräften durch Wind und den magnetischen Kräften während eines Kurzschlusses standhalten.

  Bündelleiter werden verwendet, um die Strommenge zu erhöhen, die in einer Leitung geführt werden kann.
  Aufgrund des Hauteffekts ist die Strombelastbarkeit der Leiter bei größeren Abmessungen nicht proportional zum Querschnitt.
  Daher können Bündelleiter für ein gegebenes Gewicht mehr Strom führen.

  Ein Bündelleiter führt zu einer geringeren Reaktanz als ein einzelner Leiter. Es reduziert Koronaentladungsverluste bei Höchstspannung (EHV) und Interferenzen mit Kommunikationssystemen.
  Es verringert auch den Spannungsgradienten in diesem Spannungsbereich.

  Als Nachteil haben die Bündelleiter eine höhere Windbelastung.

* Isolierte / nicht isolierte Abstandshalter: Beachten Sie, dass in der obigen Referenz "nicht leitende Abstandshalter" angegeben sind. In der Tat sind einige und andere nicht. Die Isolation zwischen den Drähten hat keinen offensichtlichen Vorteil, obwohl ein leitender Abstandshalter möglicherweise Strom führt, der zu zusätzlichen Verlusten an den Klemmstellen führen kann. Während das Potential in allen Drähten eines Bündels nominell identisch ist, führen die Größe der erzeugten Felder und die Ungleichgewichte aufgrund von Leitung-Leitung, Leitung-Masse und Leitung-Turm dazu, dass es einige Spannungsunterschiede gibt - wahrscheinlich klein, aber größer als möglich intuitiv offensichtlich sein. Viele Abstandshalter verwenden Elastomerbuchsen an den Drahtstützpunkten, um vor allem äolische Schwingungen in den Drähten zu dämpfen. Da die Spannungsunterschiede gering sind, können diese Buchsen eine funktionale Isolierung bieten.

Gute Diskussion hier

Zusammenfassung ihrer Kommentare:

• Gebündelte Leiter werden hauptsächlich zur Reduzierung von Koronaverlusten und Funkstörungen eingesetzt. Sie haben jedoch mehrere Vorteile:

• Gebündelte Leiter pro Phase reduzieren den Spannungsgradienten in der Nähe der Leitung. Somit verringert sich die Möglichkeit der Koronaentladung.

• Einer Verbesserung der Übertragungseffizienz als Verlust durch Koronaeffekt wird entgegengewirkt. Gebündelte Leiterbahnen haben im Vergleich zu Einzelleitungen eine höhere Kapazität zum Neutralleiter. Somit haben sie höhere Ladeströme, was zur Verbesserung des Leistungsfaktors beiträgt.

• Gebündelte Leiter haben eine höhere Kapazität und eine geringere Induktivität als gewöhnliche Leiter. Sie haben eine höhere Stoßimpedanzbelastung (Z = (L / C) 1/2). Eine höhere Stoßimpedanzbelastung (SIL) hat eine höhere maximale Leistungsübertragungsfähigkeit.

• Mit zunehmender Selbst-GMD oder GMR wird die Induktivität pro Phase im Vergleich zu einer einzelnen Leiterbahn verringert. Dies führt zu einer geringeren Reaktanz pro Phase im Vergleich zu einer normalen Einzelleitung. Daher geringerer Verlust durch Reaktanzabfall.

Ein extremer Fall: {Von hier}

Nettes Rechenspielzeug. Power_lineparam hier inklusive Effekte von Bundles.

• Die Funktion power_lineparam berechnet die Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätsmatrizen einer beliebigen Anordnung von Leitern einer Freileitung. Für eine Dreiphasenleitung werden auch die RLC-Werte der symmetrischen Komponente berechnet.

3 :

Eigentlich sind sie miteinander verbunden. Der Zweck des Objekts in Foto 4 besteht darin, den gewünschten mechanischen Abstand zwischen den Leitungen beizubehalten und nicht zu isolieren.

Der Grund für 3 Leitungen zusammen ist die höhere Stromkapazität und die Verringerung der Koronaverluste.

Sie könnten das Kabel dicker machen, um eine höhere Stromkapazität zu erzielen. Aufgrund des Skin-Effekts erhalten Sie jedoch eine Rendite relativ zur Quadratwurzel der verwendeten Metallmenge, die nicht linear zur Metallmenge ist. Dicke Kabel sind auch schwierig zu handhaben. Drei kleinere Kabel haben im Verhältnis zur Menge des verwendeten Metalls einen geringeren Hauteffekt.

Der andere Grund besteht darin, eine hohe elektrische Feldstärke in der Luft zu vermeiden. Stellen Sie sich ein einzelnes dünnes Kabel mit hoher Spannung vor. Die elektrische Feldstärke unmittelbar um das Kabel wäre sehr hoch. Dies hängt vom Durchmesser des Kabels ab. Die drei Kabel, die an der richtigen mechanischen Trennung gehalten werden (daher der Abstandshalter in Foto 4), sehen aus wie ein sehr dickes Kabel zur Außenseite für Zwecke des elektrischen Feldes. Der Grund, das elektrische Feld niedrig zu halten, besteht darin, dass die Luft bei einer gewissen Feldstärke zusammenbricht. Dies führt dazu, dass es ein wenig leitet und ionisiert, was Energie verbraucht, was vom Standpunkt des Versuchs, Energie von einem Ort zu einem anderen zu übertragen, ein Verlust ist. Manchmal können Sie Stromleitungen knistern hören, besonders bei hoher Luftfeuchtigkeit. Das liegt an etwas davon. Einige Verluste sind akzeptabel, da sie insgesamt weniger kosten als eine teurere Struktur, um sie zu vermeiden. Elektrizitätsunternehmen wägen diese Kompromisse sehr sorgfältig ab, da viel Geld auf dem Spiel steht.

Wechselstrom zeigt Hauteffekt an , bei dem mehr Strom zur Oberfläche eines Leiters fließt. Je höher die Frequenz, desto dünner die Schicht, die den Strom führt. Obwohl es sogar bei 50 oder 60 Hz existiert. Bei gleichem Querschnitt haben 3 Leiter eine mal größere Oberfläche.$\sqrt{3}$

Ein weiterer Grund ist wahrscheinlich mechanisch. Ich denke, sie dienen auch dazu, die Kabel davor zu schützen, durch Windböen aufeinander zu treffen.

Sie haben die gleiche Spannung.

Diese Diskussion führt mich zurück zur Theorie der EE-Antenne am College und zur Diskussion des "Skin-Effekts" des A / C-Leiters. Wenn Sie sich Fotos von Drahtantennen in der Frühzeit des drahtlosen Fernsehens ansehen, werden Sie häufig auch feststellen, dass diese aus "Bündeln" bestehen, die dazu dienten, das "Q" der Antenne zu verringern und ihre Bandbreite zu erhöhen (siehe Funkenstrecke) Sender bevorzugen es, so viel wie möglich des elektromagnetischen Spektrums zu nutzen (denken Sie an Lichtbogenschweißer).