Dlaczego linie o wysokim napięciu mają większą średnicę niż linie o niskim napięciu?

Analiza przyczyn, dla których średnica linii wysokiego napięcia jest większa niż średnica linii niskiego napięcia

Średnica linii wysokiego napięcia jest większa niż średnica linii niskiego napięcia, głównie z następujących powodów:

Oszczędzanie energii i dopasowanie mocy

Zgodnie z prawem zachowania energii, transformator utrzymuje stałą moc podczas konwersji napięcia. Nawet przy różnych poziomach napięcia, całkowita moc wejściowa i wyjściowa pozostaje taka sama 1. Ponieważ im wyższe napięcie, tym mniejszy prąd (zgodnie ze wzorem P = V * I, gdy moc jest niezmieniona, napięcie jest odwrotnie proporcjonalne do prądu), prąd w linii wysokiego napięcia jest mniejszy, a średnica linii może być naturalnie zmniejszona. W przeciwieństwie do tego, linie niskiego napięcia mają większą średnicę, ponieważ muszą przesyłać większy prąd, aby spełnić te same wymagania energetyczne.

Rozważania dotyczące strat liniowych

Średnica linii wpływa nie tylko na zdolność do przesyłania prądu, ale również na straty liniowe. Przewód o większej średnicy ma niższą oporność, co zmniejsza straty energii podczas przesyłu 2. Ponieważ odległość przesyłu linii wysokiego napięcia jest duża, straty liniowe są stosunkowo małe, więc średnica przewodu może być odpowiednio zmniejszona. Linia niskiego napięcia, z powodu krótkiej odległości, ma stosunkowo większe straty, dlatego potrzebuje grubszej średnicy przewodu, aby zmniejszyć straty energii.

Klasy napięcia i wymagania bezpieczeństwa

Poziom napięcia linii wysokiego napięcia jest wyższy, zwykle używany do długodystansowego przesyłu, a wymagania izolacyjne dla przewodów są również wyższe. Aby zapewnić bezpieczne działanie linii i zapobiec wpływowi pola elektrycznego na otoczenie, choć średnica linii wysokiego napięcia jest mniejsza, jej materiały izolacyjne i struktura mogą być bardziej skomplikowane.

Wytrzymałość mechaniczna i trwałość

Pomimo, że prąd w linii wysokiego napięcia jest mały, biorąc pod uwagę długotrwałe działanie i możliwe ekstremalne warunki pogodowe, takie jak silny wiatr i obciążenia lodowe, średnica przewodu linii wysokiego napięcia musi również mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, aby wytrzymać te obciążenia.6

Podsumowując, głównym powodem, dla którego średnica linii wysokiego napięcia jest większa niż średnica linii niskiego napięcia, jest różnica prądu wynikająca z zasady zachowania energii, kontrola strat liniowych, wymagania bezpieczeństwa i wytrzymałości mechanicznej. Te czynniki razem decydują o różnych wyborach średnicy przewodu w projektowaniu linii wysokiego i niskiego napięcia.