なぜトランポジション塔で架空導線の位置が交換されるのですか

送電線におけるトランスポジションとは何ですか？

送電線におけるトランスポジションとは、配線インフラ内の導体の意図的な再配置またはねじれを指します。この方法は主に高電圧の送電線、特に周波数が60 Hzを超えるものに適用されます。トランスポジションの主要な目的は、導体によって発生する電磁干渉（EMI）と無線周波数干渉（RFI）を軽減することです。これらの干渉は、近隣の通信システム、電子機器、測定装置の精度低下を引き起こす可能性があります。導体の位置を系統的に変更することで、トランスポジションは導体周辺の磁場を均等化し、干渉する電磁および無線周波数信号の強度を低減し、より信頼性高く効率的な電力伝送を確保します。

送電線におけるトランスポジション：メカニズムと利点

送電線内の導体をトランスポジションすることで、全体的なラインの対称性が向上します。これにより、導体から放出される特定の電磁場が相殺され、隣接する通信システムへの干渉の可能性が大幅に減少します。その結果、通信障害を最小限に抑えつつ、電力伝送インフラ全体の効率と信頼性を向上させます。この最適化により、シームレスな電力供給が可能になり、電力網と近隣の電子機器の機能を保護します。

なぜまたどのように空中送電線の導体が交換されるのですか？

空中送電線におけるトランスポジションは、送電線の長さに沿って定期的に導体の位置を入れ替えることで達成されます。専用の設備と正確な技術が使用されてこのプロセスが行われます。これらの方法により、導体が正確に整列され、適切に絶縁され、電力伝送システムの整合性が維持されます。この慎重な実行は、電気故障を防ぎ、長距離での安全かつ効率的な電力伝送を保証するために不可欠です。

送電線の3つの導体が正三角形の頂点となるように配置された場合、これを対称間隔（下図参照）と呼びます。対称間隔の場合：

三相導体が正三角形の頂点に配置されている場合、各相の磁束連鎖とインダクタンスは同一の数学的表現で説明できます。この対称性により、全体的な電力システム内の電力流が一貫して安定しており、効率的かつ信頼性の高い電力伝送が可能になります。

しかし、実際の応用では、三相線路の導体が互いに均等に配置されていないことが一般的です。これが発生すると、導体配置は非対称とみなされます。以下に示す非対称構成は、導体間の距離の違いを強調しています。この非対称性は、各相間の磁束連鎖とインダクタンス値の差異を引き起こし、電力の円滑な流れを妨げ、トランスポジションなどの技術を使用して関連する問題を軽減する必要があります。

非対称導体間隔の影響とトランスポジションの役割

非対称導体間隔条件下では、各相の磁束連鎖とインダクタンスには大きな差異が見られます。即使相电流平衡，这些不同的电感也会导致三相之间的电压降不均。因此，传输线接收端的相间电压不同，导致电力系统内的功率流动分布不均。这种不平衡会导致效率降低、功率损耗增加以及电气设备的潜在应力。

为了解决这些问题，工程师们实施了一种称为换位的战略解决方案。这涉及沿着传输线的长度定期交换导体的位置。通过这样做，每个导体在不同的空间位置上累计走过的距离相等，从而有效地平均了所有导体的电压降。技术上，这种循环重新定位导体的过程被称为换位。

实际上，换位是使用称为换位塔的专用结构执行的。这些塔设计用于安全精确地交换导体的位置，同时保持高压传输系统的完整性。

下图展示了三相双线设置中六个导体的换位示例。彩色编码块用于清晰地描绘换位过程前后导体的位置。观察杆左侧的导体，颜色编码系统提供了一种直观的方法来跟踪六根导体（跨越两条线路）的初始排列是如何通过换位过程系统地改变的。

下图显示了用于三相（三线）和两个导体换位目的的杆。

传输线中换位的主要目的是什么？

传输线中换位导体的主要目标是减少它们之间的相互耦合，从而最大限度地减少整体干扰水平。此功能在多相交流（AC）传输系统中尤为重要。通过换位，在线路内建立电气对称性，产生许多优势：

减少电磁干扰

换位有效地抑制了相邻导体之间的电磁干扰。通过减少这种干扰，它提高了传输线的整体效率和性能。这种EMI的减少保护了附近的通信系统和电子设备免受干扰，确保了电网和其他附近电气设备的无缝运行。

改善平衡

通过定期交换导体位置，换位促进了每相电流的更均匀分布。这种平衡的电流流动显著减少了线路上的功率损耗，优化了其操作效率。结果，更多的电能被输送到最终用户，减少了浪费，并提高了电力传输基础设施的经济可行性。

减轻感应效应

换位在对抗导体之间的感应耦合的负面影响方面起着关键作用。感应耦合可能导致不必要的电压降和功率损耗增加，从而降低传输线的性能。通过减轻这些感应效应，换位有助于维持一致的电压水平并减少能量耗散，为更可靠的电力输送系统做出贡献。

改善线路稳定性

通过减少电压波动和其他电气干扰的可能性，换位增强了传输线的稳定性。更稳定的线路确保了可靠的电力供应，减少了停电和电压下降的发生。这种稳定性对于维护电网的完整性和支持连接到它的各种电气负载的平稳运行至关重要。

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