Wie funktionieren Transpositionstürme in Übertragungsleitungen?

Es gibt solche Dinge wie Transpositionstürme in Stromverteilungsleitungen. Die Idee ist, dass zum Beispiel drei Leiter parallel auf gleicher Höhe verlaufen und der ganz linke Leiter Phase A ist. Nach der Transposition ist der mittlere Leiter Phase A und der ganz linke Leiter in Phase C und Phase B, die ursprünglich der mittlere war Dirigent ist jetzt der am weitesten rechts stehende. Wikipedia sagt, es wird gebraucht, weil

Das Vertauschen ist notwendig, da Kapazität zwischen Leitern sowie zwischen Leitern und Masse besteht. Dies ist in der Regel nicht phasenübergreifend symmetrisch. Durch die Transposition wird die Gesamtkapazität für die gesamte Leitung ungefähr ausgeglichen.

Ich verstehe es nicht. Es sind drei Drähte parallel vor dem Versetzen und drei Drähte parallel nach dem Versetzen und die Abstände zwischen den Drähten sind vor und nach dem Versetzen gleich (und der Abstand zwischen den Drähten und dem Boden kann kaum kontrolliert werden, da die Bodenoberfläche uneben ist und Veränderungen im Laufe der Zeit).

Wie hilft das Umsetzen von drei parallelen Drähten in drei parallele Drähte dabei, die Leitungskapazität auszugleichen?

Bearbeiten: In den Kommentaren einer Antwort befindet sich ein Link zu einem Bild, das die Anordnung der Phasen auf dem Transpositionsturm im oben verlinkten Wikipedia-Artikel hervorhebt. Das Bild verdient hier gezeigt zu werden ...

Das Bild zeigt drei gängige Kabelanordnungen. Ich habe Draht-zu-Draht-Kondensatorsymbole hinzugefügt. Beachten Sie, dass Sie für jeden Draht auch eine Draht-zu-Masse-Kapazität haben. Die Kondensatorwerte nehmen mit zunehmendem Abstand zwischen den Drähten ab.

Bild ist eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0

Fall 1, Drei Drähte in einer Ebene (gleiche Abstände zur Erde, aber unterschiedliche Abstände von Draht zu Draht):

Die Kapazität vom mittleren Draht zu den beiden Drähten an den Seiten ist größer als die Kapazität zwischen den beiden Drähten an der Außenseite des Systems.

Insgesamt möchten Sie eine ungefähr gleiche Kapazität von jedem Draht zu den beiden anderen Drähten haben. Durch Vertauschen der Drähte erzeugen Sie im Durchschnitt einen gleichen Abstand (und eine gleiche Kapazität) zwischen allen Drähten.

Fall 2, Drei als Dreieck angeordnete Drähte (gleiche Drahtabstände, aber unterschiedliche Erdabstände):

Über die gesamte Länge des Systems sind die Abstände und Kapazitätswerte der drei Drähte zueinander gleich, aber die Kapazität von Draht zu Erde ist größer für den Draht, der näher an der Erde liegt.

Durch Vertauschen der drei Drähte wird für jeden Draht ein gleicher gemittelter Abstand zur Erde zurückgelegt. Somit stimmen die Draht-Masse-Kapazitätswerte für das Dreiphasensystem überein.

Fall 3: Die Drähte sind weder zueinander noch zur Erde gleich beabstandet

Nun haben Sie zwei Gründe für die Umsetzung entlang der gesamten Linie.

Dies ist das gleiche Konzept wie bei Twisted-Pair-Kabeln. Zwei parallel verlaufende Drähte koppeln sich unterschiedlich mit der Umgebung, da sie sich auf verschiedenen Seiten befinden. Indem Sie sie verdrehen, ermitteln Sie, dass die externe Kopplung von jedem Draht zur Umgebung ungefähr gleich ist.

Es ist etwas komplizierter, wenn Sie 3 Drähte haben, da Sie auch die Kopplung zwischen den Drähten ausgleichen möchten. Durch periodisches Verdrillen der drei Drähte wird jeder der Drähte in Bezug auf die Kopplung mit Masse, den anderen Drähten und allem anderen in der Umgebung gleich behandelt. Strahlung in den Weltraum ist auch ein Problem bei großen Stromleitungen. Auch hier möchten Sie, dass alle Effekte zwischen den drei Leitern gleich sind.

Stromleitungen erscheinen auf den ersten Blick nicht verdreht, da die Steigung der Verdrillung meilenweit ist. Sie möchten, dass die Verdrehungssteigung einen kleinen Bruchteil einer Wellenlänge beträgt und dass eine Linie genügend verdreht wird, damit sich die Situation ausgleicht. Bei 60 Hz sind einige Meilen noch eine "kurze" Strecke.

Aus BM Weedys Electric Power Systems 3e (Schwerpunkt Mine):

Ein unsymmetrischer Leiterabstand führt zu unterschiedlichen Induktivitäten für jede Phase, was zu einem unsymmetrischen Spannungsabfall führt, selbst wenn die Lastströme ausgeglichen sind. Die verbleibende oder resultierende Spannung oder der resultierende Strom induzieren unerwünschte Spannungen in benachbarte Kommunikationsleitungen. Dies kann durch den Austausch von Leiterpositionen in regelmäßigen Abständen entlang der Strecke überwunden werden, eine Praxis, die als Transposition bezeichnet wird .

Ich habe Übertragungsleitungsentwürfe gesehen, die einen ungleichmäßigen Abstand der Leiter (dh bei + 1200 mm, + 375 mm und -1200 mm entlang des Querarms eines T-förmigen Holzpfostens) erforderten.

Angenommen, Sie haben drei Drähte in einer horizontalen Ebene:. . .

Der mittlere Draht grenzt an zwei andere Drähte. Dadurch wird es anders beeinflusst als die Drähte am Ende. Sie möchten also, dass sich jeder Draht über einen gewissen Abstand in der Mitte befindet, damit sich die Effekte ausgleichen.

Es ist auch üblich, drei Drähte vertikal zu haben:

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In diesem Fall ist einer der Drähte näher am Boden als die beiden anderen, zusätzlich zu der Tatsache, dass einer der Drähte zwischen zwei Drähten liegt und der andere nicht.