Как работают транспонирующие вышки на линиях электропередачи?

В линиях электропередачи есть такие вещи, как башни транспонирования . Идея состоит в том, что, например, у вас есть три проводника, идущие параллельно на одной и той же высоте, и самый левый из них - фаза A, а после транспонирования средний - это фаза A, а самый левый - в фазе C и фазе B, которая первоначально была средней. проводник теперь самый правый. Википедия говорит, что это нужно, потому что

Транспонирование необходимо, так как существует емкость между проводниками, а также между проводниками и землей. Это обычно не симметрично между фазами. Посредством транспонирования общая емкость для всей линии приблизительно сбалансирована.

Я не понимаю Это три провода параллельно до транспонирования и три провода параллельно после транспозиции и расстояния между проводами одинаковы до и после транспозиции (а расстояние между проводами и землей вряд ли можно даже контролировать, потому что поверхность земли неровная и меняется со временем).

Как перенос трех параллельных проводов в три параллельных провода помогает сбалансировать емкость линии?

Редактировать: в комментариях к одному ответу находится ссылка на изображение, иллюстрирующее расположение фаз на башне транспонирования в статье в Википедии, ссылки на которую приведены выше. Картина заслуживает показа здесь ...

На рисунке показаны три общих расположения проводов. Я добавил символы конденсатора провод-провод, обратите внимание, что у вас также есть емкость провод-земля для каждого провода. Значения конденсатора уменьшаются с увеличением расстояния между проводами.

Картина - собственная работа, CC BY-SA 3.0

Случай 1. Три провода на одном уровне (равные расстояния до земли, но разные расстояния между проводами):

Емкость от среднего провода до двух проводов по сторонам больше, чем емкость между двумя проводами снаружи системы.

В целом, вы хотите иметь примерно равную емкость от каждого провода до двух других проводов. Таким образом, путем транспонирования проводов вы в среднем создаете равное расстояние (и емкость) между всеми проводами относительно друг друга.

Случай 2. Три провода, расположенные в виде треугольника (равные расстояния между проводами, но разные расстояния до земли):

По всей длине системы расстояния и значения емкости трех проводов относительно друг друга равны, но емкость провод-земля больше для проводов, находящихся ближе к земле.

Переставив три провода с помощью транспонирования, каждый провод тратит равное усредненное расстояние до земли. Таким образом, значения емкости провод-земля совпадают для трехфазной системы.

Случай 3: провода не расположены на одинаковом расстоянии друг от друга или относительно земли

Теперь у вас есть две причины для перемещения по всей длине вашей линии.

Это та же концепция, что и для витой пары. Два параллельных провода будут по-разному соединяться с окружающей средой, потому что они находятся на разных сторонах. Скручивая их, вы усредняете внешнее соединение, чтобы оно было примерно одинаковым для каждого провода в окружающей среде.

Это немного сложнее, когда у вас есть 3 провода, потому что вы также хотите сбалансировать связь между проводами. При периодическом скручивании трех проводов каждый из проводов обрабатывается одинаково по отношению к заземлению, другим проводам и всему остальному вокруг. Излучение в космос также является проблемой для крупных линий электропередач. Опять же, вы хотите, чтобы все эффекты были равны между тремя проводниками.

Линии электропередач не кажутся искривленными на первый взгляд, потому что шаг скручивания - мили. Вы хотите, чтобы шаг кручения составлял небольшую долю длины волны, и в линии должно быть достаточно крутых поворотов, чтобы все было хорошо. При 60 Гц, несколько миль все еще "короткое" расстояние.

Из систем электропитания BM Weedy 3e (выделено мое):

Несимметричное расстояние между проводниками приводит к разным индуктивностям для каждой фазы, что вызывает несбалансированное падение напряжения, даже когда токи нагрузки сбалансированы. Остаточное или результирующее напряжение или ток вызывает нежелательные напряжения в соседних линиях связи. Это может быть преодолено путем обмена положениями проводников с регулярными интервалами вдоль маршрута, практика, известная как транспонирование .

Я видел конструкции линий электропередачи, которые требовали неравномерного расстояния между проводниками (то есть при + 1200 мм, + 375 мм и -1200 мм вдоль поперечины Т-образного деревянного столба.

Предположим, у вас есть три провода в горизонтальной плоскости:. , ,

Средний провод примыкает к двум другим проводам. Таким образом, на это будут влиять иначе, чем провода на конце. Таким образом, вы хотите, чтобы каждый провод был посередине на некотором расстоянии, чтобы эффекты уравновешивались.

Также обычно бывает три провода по вертикали:

.
.
.

В этом случае один из проводов будет ближе к земле, чем два других, в дополнение к тому факту, что один из проводов находится между двумя проводами, а два других - нет.