地下ケーブルが架空線よりも「高度な無効電力補償を必要とする」のはなぜですか？

私はある会社の巨大な変圧器の自慢のシートを読んでいて、この文に出くわしました：

さらに、一部の地域では、既存の架空送電線が地下ケーブルに置き換えられており、より高い無効電力補償が必要です。

どうしてこれなの？

transformer power-grid

— user60561
ソース

私はEEではないので、答えようとはしませんが、送電網の送電線は送電線であることを忘れないでください。それらは導体の長さに沿ってインダクタンスを分布させ、導体間にキャパシタンスを分布させています。地下線路の形状は、架空線路の形状とは非常に異なるため、特性インピーダンスが異なることを期待する必要がありますが、他には何も知りません。

— ソロモンスロー

特性インピーダンスが重要な違いであり、もちろんラインの長さであることを、@ jameslargeを修正します。U / GおよびO / H電源ケーブルの用途を知っていますか？

— トニースチュワートサニースキーガイEE75

また、この講義に出くわしました。これは、伝送ラインの仕組みを説明しています。egr.unlv.edu / ~eebag / TRANSMISSION%20LINES.pdf 答えに本当に感謝します。以前よりもこの方法をよく理解しています。しかし、多くの数学が関係していたので、いつか座ってそれを理解する必要があると思います:)

— user60561

地下のダクト内の電力リード間の静電容量は、電線が互いに非常に近いため、架空電線よりもはるかに高くなっています。ケーブルのサイズは電流容量に応じて選択されます。したがって、電力線に無効電流を流す必要がある場合は、より太いゲージの電力線を購入する必要があります。だから、緑は社会にもっとコストがかかります。

— ブライアン

@ブライアンは「ワイヤーが非常に密接しているため」-これは正しくありません。各ワイヤは被覆されているため、静電容量がはるかに高くなり、他のワイヤの近接度ははるかに低くなります。（私はカタログに高電圧で地下ケーブルを見ることで確認しました）トニー・スチュワートの答えを参照してください

— user60561

回答:

簡単な答え：地下（U / G）ケーブルは、接地シールドと同軸を使用します。

そのため、中心コアと銅編組グランドシースを分離し、位相線間の位相を近づけないため、地下の静電容量を増加させるのは白いPE（ポリエチレン）材料です（ただし、これには何らかの効果があります）。

以下は、単一フェーズの例です。

配電ケーブルの設計は数十年にわたって改善されており、現在では最も効果的なものについて歴史的な経験があります。

絶縁被覆の有無にかかわらず、非同軸導体被覆鋼コアを使用します。これにより、U / Gに使用される同軸ケーブルと比較して、電力線の静電容量は無視できるようになります。これは、同軸ケーブルではグランドへの絶縁ラインが数桁高いためです。

問題のABBユニットは、O / HおよびXLPE同軸U / Gケーブルを含むケーブルの広範な無効インピーダンス力率補正を処理するための優れたダイナミックレンジを備えています。

•シャントリアクトルは、軽負荷または無負荷でラインシャント容量を補償して電圧を調整するために使用されます。
•より多くの電力を伝送し、ネットワークの安定性を高めるために、ライン誘導リアクタンスを補償するために直列コンデンサがよく使用されます

被覆なしのオーバーヘッドケーブル（3軸）

各3線束には同じ電圧が印加され、アークと風の影響を低減します。

地下（場合によっては頭上）被覆ケーブル（シールドXLPEケーブル）

地下電力線に常に使用されるクロスリンクシールド高電圧ケーブル。

技術的背景

単相伝送ラインの静電容量は、分離と有効半径の比によって与えられます。

$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}$

O / Hラインは、風に対する強度を高めるために2、3または4導体の間隔を空け、Eフィールドの発散半径を小さくすることでブレークダウン効果を高めます。これにより、Lが低下し、Cがわずかに上昇しますが、中心導体と同軸シースのギャップrが小さいため、同軸U / Gケーブルの高C / kmと比較すると、依然としてC値/ kmは非常に低くなります。

以下は、イーサネット、ケーブルテレビ、電話回線、ACまたはDC電力線を含むすべての伝送線のTelegrapherのモデルです。（シャントリークを除くRはここでは無視されます）

DCでの抵抗は、外乱による反射とサージ電圧に影響する分布インピーダンスとは異なります。

O / Hラインは、上記のように3軸であることがよくあります。

O / Hケーブルの定格SIL特性波インピーダンスは400オームで、U / Gケーブルは電流容量とBIL定格に応じて50オーム= + /-25％です。

これにより、U / Gケーブルのブラックスタートサージ電流が高くなるため、シャントリアクタンスを調整する必要があります。

フォローする写真。

その他

オーバーヘッドのO / Hケーブルは1 kmあたり購入して設置する方がはるかに安くなりますが、雷、ハリケーン、樹木の露出により修理の頻度が高くなります。しかし、その後、彼らはまた、修復するために高速かつ安価です。しかし、プエルトリコやインフラストラクチャの悪い場所の荒廃を見ると、地役権費用、ケーブル費用、修理費用が高いにもかかわらず、地下U / G電力ケーブルのライフサイクルコストの利点は高いMTBF（適切に行われた場合）の結果になりますライフサイクルコストを削減します。環境ストレスは常にこれらの決定に影響します。

— トニー・スチュワート・サニースキーガイEE75
ソース

クイックノート; XLPEは架橋ポリウレタンであり、架橋ポリウレタンではありません。

— 李アウンイップ

脳のおなら。TYイップ

— トニースチュワートサニースキーガイEE75

地下線の導体は架空線よりも密集しているため、静電容量は高くなります。この容量は、かなり大きな充電電流を必要とする場合があります。

ちなみに、インダクタンスは、ループ面積が小さいため、低くなります。

— Neil_UK
ソース

配電用の地下（U / G）ケーブルは常にアース被覆されており、O / Hケーブルの場合のみ、被覆ケーブルのuF / kmははるかに高くなります。ワイヤギャップとの比較はありません。0.1〜2uF / kmの範囲で変化する可能性があります

— トニースチュワートサニースキーガイEE75

U / Gケーブルの相間ワイヤギャップではなく、Cの長さとLの長さ/直径d対長さの違いを作るのは、位相をシールドする（gndシース）ギャップです

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

架空線のインダクタンスは大きくなる傾向があり、補正するには安価なコンデンサを並列に接続するだけで済みます。しかし、地下鉄は、力率補正するための高価なインダクタを必要とする容量によって支配されている

— teambob

しかし、大地の磁気は空気の磁気よりも大きいため、埋設ケーブルのインダクタンス（および誘導損失）は、空気中に浮遊している同じケーブルよりも大きくなります。

— ホットリック

@Neil_UK O / H対U / Gケーブルの典型的な構造を調べると、U / Gは位相ごとの同軸シールドであることがわかります。静電容量を増加させるのはその位相バンドリングではありませんが、すべてのU / Gが湿気、機械、および熱の理由で同軸である必要があり、したがって同軸ケーブルで高品質のXLPE絶縁を使用する必要があるという事実です。そう近いが、間違っている、それはCが高い理由ではありません。すみません-1