¿Cómo funcionan las torres de transposición en las líneas de transmisión?

Hay cosas tales como torres de transposición en las líneas eléctricas de distribución de energía. La idea es que, por ejemplo, tenga tres conductores en paralelo a la misma altura y el extremo izquierdo de ellos es la fase A y, después de la transposición, el del medio es la fase A y el de la izquierda ahora es la fase C y la fase B, que originalmente era el medio. el conductor es ahora el más a la derecha. Wikipedia dice que es necesario porque

La transposición es necesaria ya que existe capacitancia entre conductores, así como entre conductores y tierra. Por lo general, esto no es simétrico entre las fases. Al transponer, la capacitancia general de toda la línea se equilibra aproximadamente.

no lo entiendo Son tres cables en paralelo antes de la transposición y tres cables en paralelo después de la transposición y las distancias entre los cables son las mismas antes y después de la transposición (y la distancia entre los cables y el suelo apenas se puede controlar porque la superficie del suelo es desigual y cambia con el tiempo).

¿Cómo la transposición de tres cables paralelos en tres cables paralelos ayuda a equilibrar la capacitancia de la línea?

Editar: Enterrado en los comentarios de una respuesta hay un enlace a una imagen que destaca la disposición de las fases en la torre de transposición en el artículo de wikipedia vinculado anteriormente. La imagen merece ser mostrada aquí...

Torre de transposición, con las fases resaltadas

Si alguien está interesado, he escrito un artículo bastante extenso sobre los efectos de la transposición de fase en la asimetría de corriente en un parque eólico. Es un sistema cableado subterráneo de 33 kV, pero da una buena idea de las mejoras reales que se pueden hacer para equilibrar las corrientes trifásicas.

Respuestas (4)

La imagen muestra tres arreglos comunes de cables. Agregué símbolos de capacitores de cable a cable, tenga en cuenta que también tiene una capacitancia de cable a tierra para cada cable. Los valores del condensador disminuyen a medida que aumenta la distancia entre los cables.

Capacitancia de cable a cable La imagen es obra propia, CC BY-SA 3.0

Caso 1, tres cables en un nivel (distancias iguales a tierra, pero diferentes distancias de cable a cable):

La capacitancia del cable del medio a los dos cables a los lados es mayor que la capacitancia entre los dos cables en el exterior del sistema.

En general, desea tener una capacitancia aproximadamente igual de cada cable a los otros dos cables. Por lo tanto, mediante la transposición de los cables, crea, en promedio, una distancia igual (y capacitancia) entre todos los cables entre sí.

Caso 2, tres cables dispuestos en forma de triángulo (distancias iguales de cable a cable, pero diferentes distancias a tierra):

En toda la longitud del sistema, las distancias y los valores de capacitancia de los tres cables entre sí son iguales, pero la capacitancia de cable a tierra es mayor para los cables más cercanos a tierra.

Al intercambiar los tres cables usando la transposición, cada cable pasa una distancia promedio igual a tierra. Por lo tanto, los valores de capacitancia de cable a tierra coinciden con el sistema trifásico.

Caso 3, Cables que no están espaciados por igual entre sí ni con respecto a tierra

Ahora, terminas con dos razones para la transposición a lo largo del recorrido total de tu línea.

Pregunta... En la imagen del artículo de wikipedia, si lo estoy interpretando correctamente (mi interpretación i.imgur.com/c0ySz9j.jpg ), no permuta los lados izquierdo y derecho de la misma manera. ¿Por qué es esto? Además, ¿el cable (supongo que conectado a tierra en cada polo) en la parte superior tiene algún efecto sobre la "capacitancia con tierra"?
@Random832 ¡Guau, gran trabajo en esa imagen! Es probable que haya alguna razón detrás de esto. Sin profundizar en los detalles, ciertamente hay un efecto menor entre los dos sistemas trifásicos (y el cable del rayo en la parte superior). Si llama a sus dos sistemas A y B, y sus fases A.L1, A.L2, A.L3, B.L1, B.L2 y B.L3, también habrá algún acoplamiento capacitivo entre todos ellos. Para dos sistemas similares, A.L1-B.L1, A.L2-B.L2 y A.L3-B.L3 tendrán voltajes similares en un momento dado, por lo que no importarán mucho. Los otros cables deben tener el mismo acoplamiento, por ejemplo, para A.L1-B.L2 y A.L1-B.L3.

Este es el mismo concepto que detrás de los cables de par trenzado. Dos cables paralelos se acoplarán de manera diferente al entorno porque están en lados diferentes. Al retorcerlos, promedia el acoplamiento externo para que sea aproximadamente el mismo desde cada cable hasta el medio ambiente.

Es un poco más complicado cuando tienes 3 cables porque también quieres equilibrar el acoplamiento entre los cables. Al torcer los tres cables periódicamente, cada uno de los cables recibe el mismo trato con respecto al acoplamiento a tierra, los otros cables y cualquier otra cosa alrededor. La radiación al espacio también es un problema con las grandes líneas eléctricas. Nuevamente, desea que todos los efectos sean iguales entre los tres conductores.

Las líneas eléctricas no parecen torcidas a primera vista porque el paso de la torsión es de millas. Desea que el tono de giro sea una pequeña fracción de una longitud de onda y que haya suficientes giros en una línea para que las cosas se equilibren bien. A 60 Hz, unos pocos kilómetros siguen siendo una distancia "corta".

De Electric Power Systems 3e de BM Weedy (énfasis mío):

El espaciado asimétrico de los conductores da como resultado diferentes inductancias para cada fase, lo que provoca una caída de tensión desequilibrada, incluso cuando las corrientes de carga están equilibradas. El voltaje o corriente residual o resultante induce voltajes no deseados en las líneas de comunicación vecinas. Esto se puede superar mediante el intercambio de posiciones de conductores en intervalos regulares a lo largo de la ruta, una práctica conocida como transposición .

He visto diseños de líneas de transmisión que requerían un espaciado desigual de los conductores (es decir, a +1200 mm, +375 mm y -1200 mm a lo largo del brazo transversal de un poste de madera en forma de T).

De una entrevista privada con un ingeniero de diseño de transmisión, este problema de interferencia saliente es la razón principal de la transposición regular. Los otros efectos pueden compensarse al final de la línea de transmisión o con transposiciones mínimas.

Suponga que tiene tres cables en un plano horizontal: . . .

El cable del medio está junto a otros dos cables. Por lo tanto, se verá afectado de manera diferente a los cables del extremo. Entonces, desea que cada cable esté en el medio a cierta distancia, para que los efectos se equilibren.

También es común tener tres cables verticalmente:

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En este caso, uno de los cables estará más cerca de tierra que los otros dos, además de que uno de los cables está entre dos cables y los otros dos no.

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