Por que as linhas elétricas aéreas de alta tensão com o mesmo potencial estão sendo isoladas?

Foto 1

Foto 2

Foto # 3 - Um zoom da Foto # 1

Foto # 4 - Um zoom da Foto # 2

Tirei essas fotos enquanto viajava em uma estrada. Em cada grupo de linhas, há três linhas separadas. Penso que as três linhas de cada grupo possuem o mesmo potencial elétrico (se não, poderiam estar tão próximas uma da outra?).

Por que as três linhas de cada grupo são isoladas umas das outras?
Existe uma razão elétrica para isso?

Por que as três linhas de cada grupo são isoladas umas das outras?
Existe uma razão elétrica para isso?

• Os efeitos de impedância, fator de potência, descarga coroa e perda resistiva são aprimorados espaçando vários condutores para formar um condutor único efetivo maior.

• A combinação de vários fios dessa maneira é geralmente denominada "pacote".

Notas da Wikipedia

• Os condutores de pacotes são usados ​​para reduzir as perdas de coroa e o ruído audível.

  Os condutores de feixe consistem em vários cabos condutores conectados por espaçadores não condutores *.

  Para linhas de 220 kV, geralmente são usados ​​feixes de dois condutores,
  para linhas de 380 kV geralmente três ou até quatro.
  A American Electric Power [4] está construindo linhas de 765 kV usando seis condutores por fase em um pacote.
  Os espaçadores devem resistir às forças devidas ao vento e às forças magnéticas durante um curto-circuito.

  Os condutores de pacotes são usados ​​para aumentar a quantidade de corrente que pode ser transportada em uma linha.
  Devido ao efeito da pele, a amplitude dos condutores não é proporcional à seção transversal, para tamanhos maiores.
  Portanto, os condutores de feixe podem carregar mais corrente para um determinado peso.

  Um condutor de feixe resulta em menor reatância, em comparação com um único condutor. Reduz a perda de descarga da coroa em alta tensão extra (EHV) e a interferência nos sistemas de comunicação.
  Também reduz o gradiente de tensão nessa faixa de tensão.

  Como desvantagem, os condutores do feixe têm maior carga de vento.

* Espaçadores isolados / não isolados: Observe que a referência acima diz "espaçadores não condutores". De fato, alguns são e outros não. Não há ganho óbvio com o isolamento entre os fios, embora um espaçador condutor provavelmente carregue alguma corrente com o potencial de perdas adicionais nas juntas de aperto. Embora o potencial em todos os fios de um feixe seja nominalmente idêntico, a magnitude dos campos produzidos e os desequilíbrios devido à linha linha, linha terra e torre linha significam que haverá algumas diferenças de tensão - provavelmente pequenas, mas mais do que podem seja intuitivamente óbvio. Muitos espaçadores usam buchas de elastômero nos pontos de suporte dos fios - visando principalmente fornecer amortecimento das oscilações eólicas nos fios. Como as diferenças de tensão são baixas, esses buchas podem fornecer isolamento funcional.

Boa discussão aqui

Resumo de seus comentários:

• Os condutores incluídos são empregados principalmente para reduzir a perda de corona e a interferência de rádio. No entanto, eles têm várias vantagens:

• Os condutores agrupados por fase reduzem o gradiente de tensão nas proximidades da linha. Assim, reduz a possibilidade de descarga da coroa.

• A melhoria na eficiência da transmissão como perda devido ao efeito corona é combatida. Linhas condutoras agrupadas terão maior capacitância para neutro em comparação com linhas únicas. Assim, eles terão correntes de carga mais altas, o que ajuda a melhorar o fator de potência.

• As linhas de condutor empacotadas terão maior capacitância e menor indutância do que as linhas comuns, terão maior carga de impedância de surto (Z = (L / C) 1/2). O carregamento mais alto de impedância de surto (SIL) terá maior capacidade máxima de transferência de energia.

• Com o aumento da indutância de GMD ou GMR por fase, será reduzida em comparação à linha de condutor único. Isso resulta em menor reatância por fase em comparação com a linha única comum. Daí menor perda devido à queda da reatância.

Um caso extremo: {daqui}

Bom brinquedo de cálculo. Power_lineparam aqui, incluindo efeitos de pacotes configuráveis .

• A função power_lineparam calcula as matrizes de resistência, indutância e capacitância de um arranjo arbitrário de condutores de uma linha de transmissão aérea. Para uma linha trifásica, os valores simétricos de RLC do componente também são calculados.

3 :

Na verdade, eles estão conectados um ao outro. O objetivo da foto 4 é manter o espaçamento mecânico desejado entre as linhas, não isolar.

A razão para três linhas juntas é o aumento da capacidade de corrente e a diminuição das perdas de coroa.

Você pode aumentar a espessura do cabo para obter maior capacidade de corrente, mas, devido ao efeito de pele, obtém retornos em relação à raiz quadrada da quantidade de metal usada, não linear com a quantidade de metal. Cabos grossos também são difíceis de manusear. Três cabos menores têm menos efeito de pele em relação à quantidade de metal usada.

A outra razão é evitar alta força do campo elétrico no ar. Pense em um único cabo fino em alta tensão. A força do campo elétrico imediatamente ao redor do cabo seria muito alta. Isso diminui com o diâmetro do cabo. Os três cabos mantidos na separação mecânica correta (daí o espaçador na foto 4) parecem um cabo muito grosso para o exterior para fins de campo elétrico. A razão para manter o campo elétrico inativo é que o ar se decompõe com alguma força do campo. Isso faz com que ele conduza um pouco e ionize, o que leva energia, o que é uma perda do ponto de vista de tentar transmitir energia de um lugar para outro. Às vezes, você pode ouvir as linhas de energia estalarem, principalmente com alta umidade. Isso se deve a um pouco disso. Algumas perdas são aceitáveis, pois custam menos do que uma estrutura mais cara para evitá-las. As empresas de eletricidade fazem malabarismos com essas compensações com muito cuidado, pois há muito dinheiro em jogo.

$\sqrt{3}$

Outra razão é provavelmente mecânica. Eu acho que eles também servem para proteger os cabos de baterem devido a rajadas de vento.

Eles têm a mesma voltagem.

Essa discussão me leva de volta à teoria da antena EE na faculdade e à discussão do "efeito de pele" do condutor de A / C. Se você olhar fotos de antenas de fio nos primórdios da tecnologia sem fio, também as verá compostas de "pacotes", o que serviu para diminuir o "Q" da antena e aumentar sua largura de banda (ver como a diferença de centelha) transmissores preferiram usar o máximo do espectro eletromagnético possível - pense em soldadores de arco).