Jak działają wieże transpozycyjne na liniach przesyłowych?

Są takie rzeczy jak wieże transpozycji w liniach energetycznych dystrybucji energii. Chodzi o to, że na przykład masz trzy przewodniki biegnące równolegle na tej samej wysokości, a skrajnie lewy z nich to faza A, a po transpozycji środkowy to faza A, a skrajnie lewy w fazie C i faza B, która pierwotnie była środkowa przewodnik jest teraz najbardziej prawy. Wikipedia twierdzi, że jest to potrzebne, ponieważ

Transpozycja jest konieczna, ponieważ istnieje pojemność między przewodnikami, a także między przewodnikami a ziemią. Zwykle nie jest to symetryczne między fazami. Dzięki transpozycji ogólna pojemność dla całej linii jest w przybliżeniu zrównoważona.

Nie rozumiem To trzy przewody równolegle przed transpozycją i trzy przewody równolegle po transpozycji, a odległości między drutami są takie same przed transpozycją i po niej (a odległości między drutami a ziemią nie można nawet kontrolować, ponieważ powierzchnia ziemi jest nierówna i zmiany w czasie).

W jaki sposób transpozycja trzech równoległych przewodów na trzy równoległe przewody pomaga zrównoważyć pojemność linii?

Edycja: W komentarzach jednej odpowiedzi ukryty jest link do zdjęcia przedstawiającego układ faz na wieży transpozycji w powyższym artykule na Wikipedii. Zdjęcie zasługuje na pokazanie tutaj ...

Zdjęcie pokazuje trzy typowe układy przewodów. Dodałem symbole kondensatorów między drutami, zauważ, że dla każdego drutu masz również pojemność między przewodami. Wartości kondensatorów maleją wraz ze wzrostem odległości między drutami.

Zdjęcie jest dziełem własnym, CC BY-SA 3.0

Przypadek 1, Trzy przewody na jednym poziomie (równe odległości od ziemi, ale różne odległości między drutami):

Pojemność od środkowego drutu do dwóch drutów po bokach jest większa niż pojemność między dwoma drutami na zewnątrz systemu.

Ogólnie rzecz biorąc, chcesz mieć w przybliżeniu jednakową pojemność między każdym drutem a dwoma innymi przewodami. Tak więc, poprzez transpozycję drutów, tworzysz średnio równą odległość (i pojemność) między wszystkimi drutami względem siebie.

Przypadek 2, Trzy przewody ułożone w trójkąt (równe odległości między drutami, ale różne odległości od uziemienia):

Na całej długości systemu odległości i wartości pojemności trzech drutów względem siebie są równe, ale pojemność drutu od ziemi jest większa dla drutów położonych bliżej ziemi.

Dzięki zamianie trzech drutów za pomocą transpozycji, każdy drut spędza równą uśrednioną odległość do ziemi. Zatem wartości pojemności między przewodem a ziemią są zgodne dla układu trójfazowego.

Przypadek 3: Przewody nie są równo rozmieszczone względem siebie ani do uziemienia

Teraz masz dwa powody transpozycji na całej długości linii.

Jest to ta sama koncepcja, co za drutami skrętkowymi. Dwa przewody biegnące równolegle będą się różnie łączyć ze środowiskiem, ponieważ znajdują się po różnych stronach. Przekręcając je, uśredniasz zewnętrzne złącze tak, aby było mniej więcej takie samo dla każdego drutu w otoczeniu.

Jest to trochę bardziej skomplikowane, gdy masz 3 przewody, ponieważ chcesz również zrównoważyć sprzężenie między przewodami. Poprzez okresowe skręcanie trzech drutów, każdy z drutów jest traktowany jednakowo w odniesieniu do połączenia z ziemią, innych drutów i wszystkiego innego wokół. Promieniowanie w kosmos jest również problemem w przypadku dużych linii energetycznych. Ponownie, chcesz, aby wszystkie efekty były równe między trzema przewodnikami.

Linie energetyczne nie wydają się skręcone na pierwszy rzut oka, ponieważ skok skrętu to mile. Chcesz, aby skok skrętu był niewielkim ułamkiem długości fali, a linia musi być dość skręcona, aby wszystko było dobrze. Przy częstotliwości 60 Hz kilka mil to wciąż „niewielka” odległość.

Z BM Weedy's Electric Power Systems 3e (wyróżnienie moje):

Niesymetryczny odstęp między przewodami powoduje różne indukcyjności dla każdej fazy, co powoduje niezrównoważony spadek napięcia, nawet gdy prądy obciążenia są zrównoważone. Napięcie lub prąd resztkowy lub wynikowy indukuje niepożądane napięcia na sąsiednich liniach komunikacyjnych. Można temu zaradzić, wymieniając pozycje przewodników w regularnych odstępach na trasie, praktyka znana jako transpozycja .

Widziałem projekty linii przesyłowych, które wymagały nierównego rozmieszczenia przewodów (tj. Przy + 1200 mm, + 375 mm i -1200 mm wzdłuż poprzecznego ramienia drewnianego słupa w kształcie litery T.

Załóżmy, że masz trzy druty w płaszczyźnie poziomej:. . .

Drut środkowy sąsiaduje z dwoma innymi drutami. W ten sposób wpłynie to inaczej niż przewody na końcu. Dlatego chcesz, aby każdy drut znajdował się pośrodku na pewną odległość, aby efekty były zrównoważone.

Często stosuje się również trzy przewody w pionie:

.
.
.

W tym przypadku jeden z drutów będzie bliżej ziemi niż pozostałe dwa, oprócz tego, że jeden z drutów znajduje się między dwoma drutami, a pozostałe dwa nie.