Comment fonctionnent les tours de transposition dans les lignes de transmission?

Il y a des choses comme des tours de transposition dans les lignes électriques de distribution d'énergie. L'idée est que, par exemple, vous avez trois conducteurs fonctionnant en parallèle à la même hauteur et que le plus à gauche d'entre eux est la phase A et que, après la transposition, le milieu est la phase A et le plus à gauche dans les phases C et B qui étaient à l'origine du centre. chef d'orchestre est maintenant le plus à droite. Wikipedia dit que c'est nécessaire parce que

La transposition est nécessaire car il y a une capacité entre les conducteurs, ainsi qu'entre les conducteurs et la terre. Ce n'est généralement pas symétrique d'une phase à l'autre. En transposant, la capacité globale de toute la ligne est approximativement équilibrée.

Je ne comprends pas. C'est trois fils en parallèle avant la transposition et trois fils en parallèle après la transposition et les distances entre les fils sont les mêmes avant et après la transposition (et la distance entre les fils et le sol peut difficilement être contrôlée, car la surface du sol est inégale et change avec le temps).

Comment la transposition de trois fils parallèles en trois fils parallèles aide-t-elle à équilibrer la capacité de la ligne?

Edit: Un lien vers une image soulignant la disposition des phases sur la tour de transposition est enfoui dans les commentaires d’une réponse dans l’article de Wikipédia (lien ci-dessus). La photo mérite d'être montrée ici ...

La photo montre trois arrangements de fils communs. J'ai ajouté des symboles de condensateur fil-à-fil. Notez que vous disposez également d'une capacité fil-à-terre pour chaque fil. Les valeurs de condensateur diminuent à mesure que la distance entre les fils augmente.

L'image est propre, CC BY-SA 3.0

Cas 1, Trois fils sur un niveau (distances égales à la terre, mais distances différentes de fil à fil):

La capacité entre le fil central et les deux fils latéraux est supérieure à la capacité entre les deux fils situés à l'extérieur du système.

Globalement, vous voulez avoir une capacité approximativement égale de chaque fil aux deux autres fils. Ainsi, en transposant les fils, vous créez en moyenne une distance égale (et une capacité) égale entre tous les fils.

Cas 2, Trois fils disposés en triangle (distances égales de fil à fil, mais distances différentes à la terre):

Sur toute la longueur du système, les valeurs de distance et de capacité des trois fils sont égales, mais la capacité fil-à-terre est plus grande pour le ou les fils les plus proches de la terre.

En échangeant les trois fils par transposition, chaque fil passe une distance moyenne égale à la terre. Ainsi, les valeurs de capacité fil-à-terre correspondent pour le système triphasé.

Cas 3, les fils ne sont pas espacés de manière égale les uns par rapport aux autres ni au sol

Maintenant, vous vous retrouvez avec deux raisons de transposition sur toute la longueur de votre ligne.

C'est le même concept que derrière les câbles à paires torsadées. Deux fils fonctionnant en parallèle se coupleront différemment à l'environnement car ils sont situés de côtés différents. En les torsadant, vous établissez une moyenne sur le couplage externe qui doit être à peu près identique pour chaque fil à l'environnement.

C'est un peu plus compliqué quand vous avez 3 fils car vous voulez aussi équilibrer le couplage entre les fils. En torsadant périodiquement les trois fils, chacun des fils est traité de manière égale en ce qui concerne le couplage à la terre, aux autres fils et à tout ce qui est autour. Le rayonnement dans l'espace est également un problème avec les grandes lignes électriques. Encore une fois, vous voulez que tous les effets soient égaux entre les trois conducteurs.

Les lignes électriques ne semblent pas tordues au premier abord, car leur inclinaison est de plusieurs kilomètres. Vous voulez que le pas de torsion soit une petite fraction d'une longueur d'onde et qu'il y ait suffisamment de torsions dans une ligne pour que les choses se déroulent bien. À 60 Hz, quelques kilomètres constituent encore une "courte" distance.

De BM Weedy Electric Power Systems 3e (mine d'accent):

Un espacement asymétrique des conducteurs entraîne des inductances différentes pour chaque phase, ce qui provoque une chute de tension non équilibrée, même lorsque les courants de charge sont équilibrés. La tension ou le courant résiduel ou résultant induit des tensions indésirables dans les lignes de communication voisines. Ceci peut être surmonté en échangeant les positions des conducteurs à intervalles réguliers le long du parcours, pratique connue sous le nom de transposition .

J'ai vu des conceptions de lignes de transmission qui nécessitaient un espacement irrégulier des conducteurs (à + 1200 mm, + 375 mm et -1200 mm le long du bras transversal d'un poteau en bois en forme de T.).

Supposons que vous avez trois fils dans un plan horizontal:. . .

Le fil du milieu est adjacent à deux autres fils. Ainsi, il sera affecté différemment que les fils sur l'extrémité. Vous voulez donc que chaque fil se trouve au milieu sur une certaine distance, de sorte que les effets soient compensés.

Il est également courant d'avoir trois fils verticalement:

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Dans ce cas, l'un des fils sera plus proche du sol que les deux autres, en plus du fait qu'un des fils est entre deux fils et que les deux autres ne le sont pas.