Name: how transmission lines lose energy
Uploaded: 2024-11-21T14:54:23.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

A resistência CC de um condutor a uma temperatura específica depende de sua resistividade, comprimento e área da seção transversal.
A resistividade varia de acordo com o metal condutor, com cobre recozido como padrão de medição.
A resistividade do alumínio trefilado a 20ºC é de 61% da condutividade do cobre.
Fatores como espiral, temperatura, frequência e magnitude da corrente impactam a resistência. A espiral em condutores trançados aumenta seu comprimento e resistência CC em 1-2%.
A resistividade muda linearmente com as temperaturas.
A resistência CA é determinada pela perda de energia real e corrente rms.
O efeito Pele aumenta com a frequência, causando um aumento na resistência CA, enquanto para condutores magnéticos, a resistência depende da magnitude da corrente.
A condutância, responsável pela perda de potência real entre condutores ou para o solo, deve-se principalmente às correntes de fuga do isolador e aos efeitos corona. Embora estes sejam menores em comparação com a perda do condutor.
A corrente de fuga do isolador é afetada por contaminantes e umidade.
A corona, causada pelo ar ionizante de alta intensidade do campo elétrico, depende das condições climáticas e das irregularidades da superfície do condutor.

resistência e condutância

Resistance and Conductance

A resistência de corrente contínua (CC) de um condutor a uma determinada temperatura é influenciada por sua resistividade, comprimento e área de seção transversal. A resistividade é uma propriedade inerente do material condutor, com cobre recozido servindo como padrão internacional para medição. Por exemplo, a resistividade do alumínio trefilado a 20 graus Celsius é 61% da condutividade padrão do cobre recozido.


 Vários fatores impactam a resistência de um condutor. A espiralização em condutores trançados aumenta seu comprimento e, consequentemente, sua resistência CC em 1-2%. Além disso, a resistividade varia linearmente com a temperatura em faixas operacionais normais. A frequência e a magnitude da corrente também desempenham papeis cruciais; o efeito pelicular, que se intensifica com a frequência, aumenta a resistência de corrente alternada (CA). Em condutores magnéticos, a resistência é ainda mais influenciada pela magnitude da corrente.


 A resistência de CA, ou resistência efetiva, é determinada pela perda de potência real e pela raiz quadrada média (rms) da corrente do condutor. O efeito pelicular se torna significativo em frequências mais altas, fazendo com que a corrente se concentre perto da superfície do condutor, aumentando assim a resistência CA. Este efeito é mais pronunciado em condutores com propriedades magnéticas, onde a resistência varia com a magnitude da corrente.


 A condutância, que está associada à perda real de potência entre condutores ou para o solo, é principalmente devido às correntes de fuga do isolador e efeitos corona. Embora essas perdas sejam relativamente pequenas em comparação com as perdas do condutor, elas são significativas na avaliação geral da eficiência de uma linha de transmissão. A corrente de fuga da isolação é influenciada por contaminantes acumulados e condições meteorológicas, particularmente a umidade.


 A corona ocorre quando o campo elétrico ao redor de um condutor ioniza o ar ao redor, levando à condução. A perda de corona depende das condições climáticas e das irregularidades da superfície do condutor, o que pode exacerbar os efeitos de ionização. Entender esses fatores é essencial para otimizar o desempenho da linha de transmissão e minimizar as perdas de energia.

Resistência e Condutância

A resistência CC de um condutor a uma temperatura específica depende de sua resistividade, comprimento e área da seção transversal.
A resistividade varia de acordo com o condutor ...

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Engenharia Elétrica

Unit 1

Unidade 1

Transmission Line Parameters

Parâmetros da Linha de Transmissão

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMOS E CONCEITOS-CHAVE

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 spiraling makes the path longer. This increase is usually about 1% to 2%.

Temperature changes resistance as well. Over normal operating ranges, resistivity rises or falls in a linear way with temperature. AC resistance, or effective resistance, also depends on frequency and current magnitude. At higher frequencies, the skin effect pushes current toward the outside of the conductor and increases AC resistance.

Magnetic conductors show an added effect. Their resistance can change with the size of the current. AC resistance is found from real power loss and the rms, or root mean square, conductor current. Conductance describes real power loss between conductors or to the ground, and it mainly comes from insulator leakage currents and corona.

These losses are usually small compared with conductor losses, but they still matter for transmission line efficiency. Leakage current increases when dirt and other contaminants build up on insulators, and moisture from weather makes this worse. Corona occurs when the electric field around a conductor ionizes the air. Its loss depends on weather and on surface roughness that can make ionization easier.

How Transmission Lines Lose Energy

transmission line design considerations

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...

resistance and conductance

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

Explore how resistance and conductance affect transmission line energy loss, including temperature, skin effect, leakage current, and corona.

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