Warum werden die Hochspannungsfreileitungen mit dem gleichen Potenzial isoliert?

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Der Pol
Foto Nr. 1

Die Übertragungsleitung
Foto Nr. 2

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

Trennpunkt gezoomt
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?

hkBattousai
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Wie viel Pollhöhe Hochspannungsleitung 132kv?

Antworten:

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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.

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Ein extremer Fall: {Von hier}

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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.

Bildbeschreibung hier eingeben

3 :

Russell McMahon
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Wer hat diese Antwort abgelehnt?
Rocketmagnet
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@Russell: Sie sagen, ein leitender Abstandshalter könnte etwas Strom und damit zusätzliche Verluste an den Klemmstellen führen. Diese würden durch die Verluste, die nicht in dem Kabel entstehen, das der Strom dann nicht verwendet, mehr als ausgeglichen. Das Hinzufügen von Leitern kann nur den Gesamtwiderstand verringern, wodurch die Gesamtverluste verringert werden. Ihre Aussage führt jedoch einen weiteren möglichen Grund an, nämlich dass die Abstandshalter und ihre Klemmen nicht für den Strom ausgelegt sind, der auftreten kann, wenn die Dinge ein wenig aus dem Gleichgewicht geraten und lokale Erwärmung und möglicherweise Korrosion verursachen. Zugegebenermaßen raten.
Olin Lathrop,
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Ein Freund, der an Hochspannungsnetzen arbeitet, hat mir versichert, dass diese Abstandshalter normalerweise Abstandshalterdämpfer genannt werden und dass ihr Hauptzweck eher mechanischer als elektrischer Natur ist. Sie sind jedoch nicht in isolierende und nicht isolierende Teile unterteilt - er hat noch nie einen gesehen, der wirklich elektrisch isoliert ist, nur solche mit Neopren-Durchführungen.
Cybergibbons
@Cybergibbons: Selbst wenn man sich bemühen würde, isolierende Abstandshalter zu verwenden, wäre das maximale Potenzial, das zwischen Drähten in einem Bündel bestehen könnte, ohne dass sich etwas überschlägt, ziemlich begrenzt. Ich würde erwarten, dass sich ein Spacer-Design nicht mit der Verhinderung eines dielektrischen Durchbruchs befasst, sondern vielmehr mit der Sicherstellung, dass fließende Intra-Leiter-Ströme dies tun können, ohne Schaden zu verursachen. Wenn zwei Leiter A und B in einem Bündel vorhanden sind und ein Abstandshalter sie in Segmente A1, B1, A2, B2 unterteilt hat und Materialschwankungen dazu führen, dass der Widerstand von A1 B1 und B2 A2 überschreitet ...
supercat
... das würde bedeuten, dass, wenn der Abstandshalter einen Widerstand von Null hätte, Strom durch ihn fließen würde, und wenn er einen Widerstand von ungleich Null hätte, würde ein Potential über ihm existieren. Wie perfekt gleichmäßig sind die Leiter eines Bündels?
Supercat
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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.

Olin Lathrop
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Die einzelnen Leiter eines Bündels sind über eine Spannweite hinweg isoliert - die Abstandshalter sind Isolatoren. Dies liefert Impedanzeffekte, die nicht existieren würden, wenn ein leitender Abstandshalter verwendet würde.
Russell McMahon
@ Russell: Bist du dir da wirklich sicher? Insbesondere in Ihrem ersten Bild scheint der Abstandshalter aus Metall zu sein. Bei der zweiten Scheibe könnte es sich vermutlich um Keramik handeln. Haben Sie jemals einen dieser Spacer aus der Nähe gesehen? Auch welche Impedanzeffekte? Wenn alles richtig ausbalanciert ist, sollte ohnehin kein Strom durch die Abstandshalter fließen.
Olin Lathrop
Olin - Isolierung scheint häufig vorzukommen und kann einige positive Auswirkungen haben, ist aber kein wesentlicher Faktor. Siehe "Isolierte / nicht isolierte Abstandshalter:" in meiner Antwort.
Russell McMahon
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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.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.

Stevenvh
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Die einzelnen Leiter eines Bündels sind über eine Spannweite hinweg isoliert - die Abstandshalter sind Isolatoren. Dies liefert Impedanzeffekte, die nicht existieren würden, wenn ein leitender Abstandshalter verwendet würde. || Ihr Kommentar zu sqrt (3) ist richtig, aber die Auswirkung auf den Hauteffekt ist etwas komplexer, da die Hauttiefe erheblich sein kann und daher das relative Verhältnis der stromführenden Flächen im Vergleich zum Verhältnis der Leitermaterialflächen verändert.
Russell McMahon
@Russell - Der ist ein Richtwert. Ich erwähne ausdrücklich nur die Oberfläche, weil ich weiß, dass Sie diese Zahl nicht einfach als Skalierungsfaktor für die Impedanz verwenden können. 3
Stevenvh
@ stevenvh - Versuchen Sie es erneut. Wenn wir 3 kleine Leiter dia = d und einen großen D und 3.d ^ 2 = D ^ 2 haben, WENN die Hauttiefe klein ist, dann ist Hauttiefe x Umfang = Tragfläche. ABER wenn die Hauttiefe nicht klein ist, beginnt sich der "Boden" oder die Innenseite der "Hautschicht" zu stören, wenn sich das Drahtzentrum nähert, so dass die 3 kleinen Drähte eine weniger effektive Hautfläche haben als der große Draht. Was auch immer :-)
Russell McMahon
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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).

Joe Snyder
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