Was ist der Grund dafür, dass Hochspannungsleitungen einen größeren Durchmesser haben als Niederspannungsleitungen?

Analyse der Gründe, warum der Durchmesser der Hochspannungsleitung größer ist als der der Niederspannungsleitung

Der Durchmesser der Hochspannungsleitung ist größer als der der Niederspannungsleitung, hauptsächlich aus den folgenden Gründen:

Energieeinsparung und Leistungspassung

Gemäß dem Energieerhaltungssatz hält der Transformator die Leistung konstant, während er die Spannung umwandelt. Auch bei verschiedenen Spannungsstufen ist die Gesamtleistung von Eingang und Ausgang dieselbe 1. Da bei höherer Spannung der Strom kleiner ist (gemäß der Formel P = V * I, wenn die Leistung unverändert bleibt, ist die Spannung umgekehrt proportional zum Strom), ist der Strom in der Hochspannungsleitung geringer, und der Durchmesser der Leitung kann entsprechend reduziert werden. Im Gegensatz dazu haben Niederspannungsleitungen einen größeren Durchmesser, da sie einen größeren Strom übertragen müssen, um den gleichen Leistungsbedarf zu erfüllen.

Berücksichtigung der Leitungsausfälle

Der Durchmesser einer Leitung beeinflusst nicht nur die Fähigkeit, Strom zu übertragen, sondern auch die Leitungsausfälle. Ein Draht mit einem größeren Durchmesser hat einen geringeren Widerstand, was den Energieverlust während der Übertragung reduziert 2. Da die Übertragungsweite von Hochspannungsleitungen lang ist, sind die Leitungsausfälle relativ gering, so dass der Leitungsquerschnitt angemessen reduziert werden kann. Bei Niederspannungsleitungen, aufgrund der kurzen Distanz, sind die Leitungsausfälle relativ hoch, weshalb ein dickerer Leitungsquerschnitt benötigt wird, um den Energieverlust zu reduzieren.

Spannungsklassen und Sicherheitsanforderungen

Die Spannungsebene von Hochspannungsleitungen ist höher, wird normalerweise für Fernübertragungen verwendet, und die Isolationsanforderungen an die Drähte sind ebenfalls höher. Um den sicheren Betrieb der Leitung sicherzustellen und den Einfluss des elektrischen Feldes auf die Außenwelt zu verhindern, können trotz des kleinen Durchmessers der Hochspannungsleitung ihre Isoliermaterialien und -strukturen komplexer sein.

Mechanische Festigkeit und Haltbarkeit

Obwohl der Strom in der Hochspannungsleitung geringer ist, muss der Durchmesser der Hochspannungsleitung ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um langfristigen Betrieb und mögliche extreme Wetterbedingungen, wie starke Winde und Eislast, zu bewältigen.6

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Hauptgrund dafür, dass der Durchmesser der Hochspannungsleitung größer ist als der der Niederspannungsleitung, die durch das Energieerhaltungsprinzip verursachte Stromdifferenz, die Kontrolle der Leitungsausfälle, Sicherheits- und mechanischen Festigkeitsanforderungen sind. Diese Faktoren bestimmen gemeinsam die unterschiedliche Wahl des Leitungsquerschnitts im Design von Hoch- und Niederspannungsleitungen.