Mengapa saluran listrik overhead tegangan tinggi dengan potensi yang sama diisolasi?

29

Kutub
Foto # 1

Jalur Transmisi
Foto # 2

Titik Koneksi Diperbesar
Foto # 3 - Zoom foto # 1

Titik Pemisahan Diperbesar
Foto # 4 - Zoom foto # 2

Saya mengambil foto-foto ini saat bepergian di jalan raya. Di setiap baris-grup memiliki tiga baris terpisah. Saya pikir tiga jalur di masing-masing kelompok membawa potensi listrik yang sama (jika tidak, bisakah mereka begitu dekat satu sama lain?).

Mengapa tiga garis di setiap kelompok terisolasi satu sama lain?
Apakah ada alasan listrik untuk ini?

high-voltage isolation hkBattousai
sumber
Berapa tinggi jajak pendapat 132kv?

Jawaban:

36

Mengapa tiga garis di setiap kelompok terisolasi satu sama lain?
Apakah ada alasan listrik untuk ini?

  • Impedansi, faktor daya, pelepasan korona dan efek kerugian resistif ditingkatkan dengan menempatkan sejumlah konduktor secara terpisah untuk membentuk satu konduktor tunggal efektif yang lebih besar.

  • Kombinasi beberapa kabel dengan cara ini biasanya disebut "bundel".

Catatan Wikipedia

  • Konduktor bundel digunakan untuk mengurangi kerugian korona dan kebisingan yang dapat didengar.

    Konduktor bundel terdiri dari beberapa kabel konduktor yang dihubungkan oleh spacer non-konduktor *.

    Untuk saluran 220 kV, bundel dua konduktor biasanya digunakan,
    untuk saluran 380 kV biasanya tiga atau bahkan empat.
    American Electric Power [4] membangun 765 kV garis menggunakan enam konduktor per fase dalam satu bundel.
    Spacer harus menahan gaya karena angin, dan gaya magnet selama hubungan pendek.

    Konduktor bundel digunakan untuk meningkatkan jumlah arus yang dapat dibawa dalam satu saluran.
    Karena efek kulit, ampacity konduktor tidak sebanding dengan penampang, untuk ukuran yang lebih besar.
    Oleh karena itu, konduktor bundel dapat membawa lebih banyak arus untuk berat yang diberikan.

    Konduktor bundel menghasilkan reaktansi yang lebih rendah, dibandingkan dengan konduktor tunggal. Ini mengurangi kehilangan debit korona pada tegangan ekstra tinggi (EHV) dan gangguan dengan sistem komunikasi.
    Ini juga mengurangi gradien tegangan dalam rentang tegangan itu.

    Sebagai kerugian, konduktor bundel memiliki beban angin yang lebih tinggi.

* Spacer terisolasi / tidak terisolasi: Perhatikan bahwa referensi di atas mengatakan "spacer non konduktor". Bahkan, ada yang ada dan ada yang tidak. Tidak ada keuntungan yang jelas dari isolasi antar kabel meskipun, sebuah spacer konduktor mungkin akan membawa arus dengan potensi kerugian tambahan pada sambungan penjepit. Sementara potensi di semua kabel dalam satu bundel secara nominal identik, besarnya medan yang dihasilkan dan ketidakseimbangan karena garis-garis, garis-tanah dan garis-menara berarti akan ada beberapa perbedaan dalam tegangan - mungkin kecil tetapi lebih dari mungkin menjadi jelas secara intuitif. Banyak spacer menggunakan semak-semak elastomer pada titik-titik dukungan kawat - terutama ditujukan untuk memberikan redaman osilasi Aeolian di kabel. Karena perbedaan tegangan rendah maka semak-semak ini dapat memberikan isolasi fungsional.

Diskusi yang bagus di sini

Ringkasan komentar mereka:

  • Konduktor yang dibundel terutama digunakan untuk mengurangi kehilangan korona dan gangguan radio. Namun mereka memiliki beberapa keunggulan:

  • Konduktor yang dibundel per fase mengurangi gradien tegangan di sekitar saluran. Sehingga mengurangi kemungkinan keluarnya korona.

  • Peningkatan efisiensi transmisi sebagai kerugian akibat efek korona diimbangi. Saluran konduktor yang dibundel akan memiliki kapasitansi yang lebih tinggi ke netral dibandingkan dengan saluran tunggal. Dengan demikian mereka akan memiliki arus pengisian yang lebih tinggi yang membantu meningkatkan faktor daya.

  • Saluran konduktor yang dibundel akan memiliki kapasitansi yang lebih tinggi dan induktansi yang lebih rendah daripada saluran biasa, mereka akan memiliki Surge Impedance Loading yang lebih tinggi (Z = (L / C) 1/2). Higher Surge Impedance Loading (SIL) akan memiliki kemampuan transfer daya maksimum yang lebih tinggi.

  • Dengan peningkatan induktansi GMD atau GMR per fase akan berkurang dibandingkan dengan jalur konduktor tunggal. Ini menghasilkan reaktansi yang lebih rendah per fase dibandingkan dengan jalur tunggal biasa. Karenanya kerugian yang lebih kecil karena penurunan reaktansi.

masukkan deskripsi gambar di sini

Kasus ekstrem: {Dari sini}

masukkan deskripsi gambar di sini

Mainan perhitungan yang bagus. Power_lineparam di sini termasuk efek bundel.

  • Fungsi power_lineparam menghitung matriks resistansi, induktansi, dan kapasitansi dari pengaturan konduktor saluran transmisi overhead yang sewenang-wenang. Untuk garis tiga fase, nilai komponen RLC simetris juga dihitung.

masukkan deskripsi gambar di sini

3 :

Russell McMahon
sumber
2
Siapa yang menurunkan jawaban ini ??
Rocketmagnet
3
@Russell: Anda mengatakan spacer konduktor dapat membawa arus, dan oleh karena itu kerugian tambahan pada titik penjepit. Ini akan lebih dari diimbangi oleh kerugian yang tidak terjadi pada kabel yang saat ini tidak digunakan. Menambahkan konduktor hanya dapat membuat resistansi total lebih rendah, yang menurunkan kerugian keseluruhan. Pernyataan Anda memunculkan alasan lain yang mungkin, yaitu bahwa spacer dan klemnya tidak diperlengkapi untuk menghadapi arus yang dapat terjadi jika keadaan sedikit keluar dari ballance, menyebabkan pemanasan lokal dan mungkin korosi. Diakui menebak.
Olin Lathrop
2
Saya telah diyakinkan oleh seorang teman yang bekerja pada jaringan HV bahwa spacer ini biasanya disebut spacer damper dan tujuan utamanya adalah mekanik daripada listrik. Mereka tidak dibagi menjadi isolasi dan non-isolasi - dia belum pernah melihat yang benar-benar terisolasi secara elektrik, hanya mereka yang memiliki bushing neoprene.
Cybergibbons
@ Cybergibbons: Sekalipun seseorang berusaha menggunakan spacer isolasi, potensi maksimum yang bisa ada antara kabel dalam satu bundel tanpa sesuatu yang melengkung akan sangat terbatas. Saya berharap bahwa desain spacer tidak akan mempedulikan dirinya dengan mencegah kerusakan dielektrik, melainkan dengan memastikan bahwa arus intra-konduktor yang mengalir dapat melakukannya tanpa menyebabkan kerusakan. Jika ada dua konduktor A dan B dalam satu bundel, dan sebuah spacer membaginya menjadi segmen A1, B1, A2, B2, dan jika variasi material menyebabkan resistansi A1 melebihi B1, dan B2 melebihi A2 ...
supercat
... yang akan menyiratkan bahwa jika spacer memiliki resistansi nol, arus akan mengalir melaluinya, dan jika resistansi tidak nol potensi akan ada di atasnya. Seberapa sempurna konduktor dalam bungkusan itu?
supercat
6

Sebenarnya, mereka yang terhubung satu sama lain. Tujuan dari hal dalam foto 4 adalah untuk mempertahankan jarak mekanik yang diinginkan antara garis, bukan untuk mengisolasi.

Alasan untuk 3 jalur bersama adalah untuk kapasitas saat ini lebih tinggi dan untuk mengurangi kerugian korona.

Anda bisa membuat kabel lebih tebal untuk mendapatkan kapasitas arus yang lebih tinggi, tetapi karena efek kulit Anda mendapatkan pengembalian relatif terhadap akar kuadrat dari jumlah logam yang digunakan, tidak linier dengan jumlah logam. Kabel tebal juga sulit ditangani. Tiga kabel yang lebih kecil memiliki efek kulit yang lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah logam yang digunakan.

Alasan lainnya adalah untuk menghindari kekuatan medan listrik yang tinggi di udara. Pikirkan kabel tipis tunggal pada tegangan tinggi. Kekuatan medan listrik segera di sekitar kabel akan sangat tinggi. Ini turun dengan diameter kabel. Tiga kabel dipegang pada pemisahan mekanis yang tepat (maka spacer dalam foto 4) terlihat seperti satu kabel yang sangat tebal ke luar untuk keperluan medan listrik. Alasan untuk menjaga medan listrik turun adalah karena udara akan rusak pada kekuatan medan tertentu. Ini menyebabkannya melakukan sedikit dan mengionisasi, yang mengambil energi, yang merupakan kerugian dari sudut pandang mencoba mentransmisikan energi dari satu tempat ke tempat lain. Terkadang Anda dapat mendengar kabel listrik berderak, terutama pada kelembaban tinggi. Itu karena sedikit dari hal ini terjadi. Beberapa kerugian dapat diterima karena biayanya kurang keseluruhan daripada struktur yang lebih mahal untuk menghindarinya. Perusahaan listrik menyulap pertukaran ini dengan sangat hati-hati karena ada banyak uang yang dipertaruhkan.

Olin Lathrop
sumber
1
Konduktor individu dalam sebuah bundel diisolasi dalam satu rentang - spacer adalah isolator. Ini memberikan efek impedansi yang tidak akan ada jika spacer konduktif digunakan.
Russell McMahon
@Russell: Apakah Anda benar-benar yakin tentang itu? Dalam gambar pertama Anda khususnya spacer tampaknya terbuat dari logam. Pada disk kedua mungkin beberapa keramik kira. Pernahkah Anda melihat salah satu dari spacer ini dari dekat? Juga, apa efek impedansi? Jika semua dibalut dengan benar, seharusnya tidak ada arus melalui spacer.
Olin Lathrop
Olin - Insulasi tampaknya sering terjadi dan mungkin memiliki beberapa efek positif tetapi itu bukan faktor utama. Lihat menambahkan "Spacer terisolasi / tidak terisolasi:" dalam jawaban saya.
Russell McMahon
4

3

Alasan lain mungkin mekanis. Saya kira mereka juga berfungsi untuk melindungi kabel dari saling memukul karena hembusan angin.

Mereka memiliki voltase yang sama.

stevenvh
sumber
1
Konduktor individu dalam sebuah bundel diisolasi dalam satu rentang - spacer adalah isolator. Ini memberikan efek impedansi yang tidak akan ada jika spacer konduktif digunakan. || Komentar Anda pada sqrt (3) benar tetapi efek pada efek kulit agak lebih kompleks karena kedalaman kulit bisa signifikan dan karenanya mengubah rasio relatif area pembawa saat ini dibandingkan dengan rasio area material konduktor.
Russell McMahon
3
@stevenvh - Coba lagi. Jika kita memiliki 3 konduktor kecil dia = d dan satu besar D dan 3.d ^ 2 = D ^ 2 maka JIKA kedalaman kulit adalah wrt kecil d maka kedalaman kulit x keliling = area pembawa. TETAPI jika kedalaman kulit tidak kecil, maka "bagian bawah" atau di dalam "lapisan kulit" akan mulai mengganggu dirinya sendiri ketika pusat kawat didekati sehingga 3 kabel kecil akan memiliki area kulit yang kurang efektif daripada kawat besar. Terserah :-)
Russell McMahon
0

Diskusi ini membawa saya kembali ke teori antena EE di perguruan tinggi dan diskusi tentang "efek kulit" konduktor A / C. Jika Anda melihat foto-foto antena kabel di awal usia nirkabel, Anda akan sering melihat mereka terdiri dari "bundel" juga, yang berfungsi untuk menurunkan "Q" antena dan meningkatkan bandwidth (melihat bagaimana percikan celah) pemancar lebih suka menggunakan spektrum elektromagnetik sebanyak mungkin - pikirkan tukang las busur).

Joe Snyder
sumber