Name: overhead power line materials and safety
Uploaded: 2024-11-21T14:54:23.000Z
Duration: 1 min 23 s
Channel: JoVE

Aluminium, występujące w dużych ilościach i opłacalne, w dużej mierze zastąpiło miedź w napowietrznych liniach przesyłowych. Popularny przewodnik aluminiowy wzmocniony stalą składa się z warstw aluminiowych pasm wokół stalowego rdzenia.
Inne typy obejmują przewody wykonane w całości z aluminium, całkowicie ze stopu aluminium, przewodniki wzmocnione stopem aluminium i przewodniki stalowe pokryte aluminium. Przewody aluminiowe ze stalowym wspornikiem i przewodami aluminiowymi ZT typu szczelinowego mogą pracować w temperaturze powyżej 150ºC. Projekt elektryczny linii przesyłowych uwzględnia typ przewodu, rozmiar, liczbę wiązek na fazę, pojemność cieplną, kontrolę gradientu napięcia, tarcze izolacyjne, odstęp i izolację linii. Przewody ekranujące przechwytują uderzenia piorunów i zmniejszają opór stopy fundamentowej.
W liniach przesyłowych pracujących powyżej 69 kV stosuje się izolatory podwieszane, najczęściej wykonane z porcelany, szkła hartowanego lub tarcz polimerowych.
Konstrukcje podtrzymujące te linie wahają się od stalowych wież kratowych dla wysokich napięć po drewniane ramy dla niższych napięć.
Konstrukcja mechaniczna zapewnia stabilność, a względy środowiskowe uwzględniają użytkowanie terenu i wpływ wizualny.

rozważania dotyczące projektowania linii przesyłowych

Transmission Line Design Considerations

Aluminium stało się materiałem z wyboru dla napowietrznych linii przesyłowych, przewyższając miedź ze względu na jego obfitość i opłacalność. Najbardziej rozpowszechnionym typem jest przewodnik aluminiowy, wzmocniony stalą (ACSR), który łączy pasma aluminium wokół stalowego rdzenia. Inne warianty obejmują przewodniki całkowicie aluminiowe (AAC), przewodniki całkowicie aluminiowe ze stopu (AAAC), przewodnik aluminiowy wzmocniony stopem (ACAR) i przewodniki stalowe pokryte aluminium. Zaawansowane projekty, takie jak przewodniki aluminiowe ze stalowym wsparciem i przewodniki ZT-aluminiowe typu szczelinowego, mogą pracować w temperaturach przekraczających 150 stopni Celsjusza.

Projekt elektryczny linii przesyłowych obejmuje kilka krytycznych czynników. Należą do nich typ i rozmiar przewodu, liczba wiązek na fazę i pojemność cieplna przewodów. Kontrola gradientu napięcia jest niezbędna do minimalizacji strat energii. Dyski izolacyjne, które są umieszczane między przewodami a konstrukcjami wsporczymi, są używane w celu zapewnienia odpowiedniej izolacji. Prawidłowy odstęp i izolacja linii są kluczowe dla bezpieczeństwa i wydajności. Przewody ekranujące rozmieszczono strategicznie, aby przechwytywać uderzenia piorunów i zmniejszać rezystancję fundamentów wieży oraz chronić linie przesyłowe.

Linie przesyłowe działające powyżej 69 kilowoltów (kV) zazwyczaj wykorzystują izolatory typu wiszącego, które składają się z ciągów porcelany, hartowanego szkła lub dysków polimerowych. Konstrukcje wsporcze różnią się w zależności od poziomów napięcia, przy czym samonośne kratowe wieże stalowe są używane w przypadku linii wysokiego napięcia, a drewniane ramy w przypadku zastosowań o niższym napięciu. Przewody osłonowe, zwykle wykonane ze stali o wysokiej wytrzymałości lub Alumoweld, chronią przed piorunami i są odpowiednio uziemione, aby zapewnić bezpieczeństwo.

Konstrukcja mechaniczna zapewnia wytrzymałość i trwałość przewodów, łańcuchów izolatorów i konstrukcji wsporczych. Kwestie środowiskowe są również kluczowe, obejmując użytkowanie gruntów i wpływ wizualny. Celem jest osiągnięcie optymalnego projektu linii, który spełnia wszystkie kryteria techniczne, jednocześnie minimalizując koszty, biorąc pod uwagę wydatki na instalację i straty operacyjne.

Rozważania dotyczące projektowania linii przesyłowych

Aluminium, występujące w dużych ilościach i opłacalne, w dużej mierze zastąpiło miedź w napowietrznych liniach przesyłowych. Popularny przewodnik aluminiowy wzmocniony stalą ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrotechnika

Unit 1

Jednostka 1

Transmission Line Parameters

Parametry linii transmisyjnych

KEY TERMS AND CONCEPTS

Kluczowe terminy i pojęcia

overhead power line materials and safety

Overhead transmission lines rely on the right materials, insulation, and support hardware to move electricity safely and efficiently. Aluminum is now the preferred conductor material because it is abundant and cost-effective. Copper was used more often in the past, but aluminum has become the common choice for modern lines.

The most widely used conductor is aluminum conductor, steel-reinforced, or ACSR. It uses aluminum strands around a steel core for added strength. Other conductor types include all-aluminum conductors, all-aluminum alloy conductors, aluminum conductor alloy-reinforced, and aluminum-clad steel conductors. Some advanced designs, such as aluminum conductors with steel support and gap-type ZT-aluminum conductors, can operate above 150 degrees Celsius.

Transmission line design also depends on electrical limits and line safety. Engineers choose the conductor type and size, the number of bundles per phase, and the thermal capacity of the conductors. Voltage gradient control helps reduce energy loss. Insulator discs sit between the conductors and the support structures. Proper clearance and line insulation are also important for safe and efficient operation.

Shield wires add another layer of protection. They are placed to intercept lightning strikes and reduce tower footing resistance. This helps protect the transmission line from damage. Lines above 69 kilovolts usually use suspension-type insulators made from porcelain, toughened glass, or polymer discs.

The support structure changes with voltage level. High-voltage lines often use self-supporting lattice steel towers, while lower-voltage lines may use wooden frames. Shield wires are usually made from high-strength steel or Alumoweld, and they are grounded for safety. Mechanical design must keep the conductors, insulator strings, and support structures strong and durable. Environmental factors also matter, including land use and visual impact. The best line design meets technical needs while keeping installation costs and operating losses as low as possible.

Overhead Power Line Materials and Safety

transmission line design considerations

Overhead transmission lines rely on the right materials, insulation, and support hardware to move electricity safely and efficiently. Aluminum is now the preferred conductor material because it is abundant and cost-effective. Copper was used more often in the past, but aluminum has become the common choice for modern lines. The most widely used conductor is aluminum conductor, steel-reinforced, or ACSR. It uses aluminum strands around a steel core for added strength. Other conductor types...

resistance and conductance

How Transmission Lines Lose Energy

Transmission lines lose energy through resistance and conductance. DC resistance depends on a conductor’s resistivity, length, and cross-sectional area. Resistivity is a material property, and annealed copper is the international standard used for measurement. Material choice and conductor shape both matter. Hard-drawn aluminum at 20 degrees Celsius has a resistivity equal to 61% of the standard conductivity of annealed copper. Stranded conductors also gain a little extra resistance because...

inductance: solid cylindrical conductor

Magnetic Flux Linkage in Solid Conductors

Magnetic flux linkage in a solid cylindrical conductor is found by combining the field inside the wire with the field around it. The method uses a 1-meter section of a non-magnetic conductor with radius r. It also assumes the current is spread uniformly and ignores end effects. Inside the conductor, Ampere's law is used to find the magnetic field intensity H. The field is concentric and constant within the conductor. From H, the magnetic flux density B inside the wire is calculated. The...

inductance: single-phase and three-phase line

inductance-single-phase-and-three-phase-line

Transmission Line Inductance in Power Cables

Transmission line inductance helps explain how current-carrying conductors behave in power systems. It is especially important when studying single-phase two-wire lines and three-phase three-wire lines with equal phase spacing. These line types are common models for efficient transmission design and operation. A single-phase line uses two solid cylindrical conductors, labeled x and y. Each conductor carries a phasor current, ix and iy, and the sum of these currents is zero. The total flux...

series impedances: three-phase line

Three-Phase Line Impedance Matrix

Three-phase line impedance matrix calculations describe how resistance and inductive reactance behave in an overhead power line. The model includes three phase conductors and multiple neutral conductors that are grounded at regular intervals. It also accounts for unbalanced phase currents, which can send return current through the neutral wires and the earth along the lowest-impedance path. Kirchhoff’s laws are used to build an integro-differential equation for the conductor network. To make...

capacitance: single-phase and three-phase line

capacitance-single-phase-and-three-phase-line

Transmission Line Capacitance in Power Systems

Transmission line capacitance affects how power lines store charge and behave in electrical power systems. It is an important part of line modeling because it helps describe efficient operation. For a single-phase line, the key idea is the charge on the conductors and the voltage between them. A single-phase transmission line uses two wires with equal spacing. One conductor carries a uniform positive charge, and the other carries an equal negative charge. From the voltage between the...

shunt admittances

Image Method for Line Capacitance

Image conductors help model line capacitance in transmission lines above Earth. A uniformly charged conductor induces an equal and opposite charge on the ground. This creates electric field lines between the conductor and the Earth. The method of images replaces the Earth with a matching conductor placed symmetrically below the line. The image conductor has the same radius and the same charge magnitude as the original conductor. That setup keeps the electric field and voltage above the Earth...

key terms and concepts

Learn how aluminum conductors, insulators, shield wires, and tower designs keep overhead transmission lines efficient, durable, and safe.

Overhead Power Line Materials and Safety | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

electrical engineering

Overhead Power Line Materials and Safety

Description

Transcript

Tags