Eficiencia de las líneas de alta tensión

Al diseñar líneas de alta tensión, la distancia segura entre conductores es de 11..17 pies para las líneas comunes de 500..900kV.

Para tener un 'aparato' que funciona directamente con alta tensión, primero se necesita un tomacorriente y un enchufe que tengan más de 14 pies de ancho, más un espacio adicional de 14 pies en ambos lados para la seguridad del usuario (con un total de 42 pies de ancho x 28 pies de altura para una sola fase; 42 pies de altura para 3 fases). Independientemente de la fuerza de los dieléctricos, ¿cómo enchufar y desenchufar algo sin exponer los conductores al aire?

Diseñar un dispositivo se ejecuta en el mismo problema. La carga debe extenderse a lo largo de los 14 pies para evitar el arco. Ya sea un elemento calefactor o un motor. Necesitarías pan de 14 pies de ancho para una tostadora de este tipo. Un motor de este tipo necesariamente sería obscenamente enorme, tal vez de 100 pies, porque cada devanado debe comenzar y terminar con al menos 14 pies de distancia. Un motor de 4 polos debe tener una circunferencia de al menos 8 * 14 pies. Los generadores originales de la central eléctrica emitieron 28000 voltios, y no se pueden fabricar más pequeños que los límites de profundidad del bobinado debido al voltaje generado en ellos. Este es un buen pie de profundidad para cada bobina. Como mínimo, hay 4 bobinas. Este tamaño aumentaría 30 veces con un aumento de voltaje de 30 veces a 600,000 vac.

Además de la escala de las cosas que están fuera de control, existe el hecho de la inercia de los electrones. No pesan mucho, pero 100 millas de corriente de alta tensión no pueden detenerse instantáneamente. Rompe un interruptor y salen como arco, escalera de jacob y rayo de bola. Sin los efectos aislantes de un transformador, todos los trabajadores de la cocina correrían un riesgo constante de tales oleadas letales. Muchos buenos electricistas (buenos pero no excelentes) han cumplido con su muerte a tales oleadas.

Y si todo eso no es suficiente, existe el cuarto estado de la materia: el plasma. Cuando los electrones son forzados (por su propia inercia), para abrirse camino sin un conductor (metal); se irritan mucho, digamos HOT. Emiten muchos fotones, a aproximadamente 30,000 grados F. Puede cortar a través del tejido vivo el grosor de su muslo en milisegundos, tal vez nanosegundos. Se llama cauderización y es muy molesto de presenciar, y menos solo ser víctima de.

Los altos voltajes utilizados en la distribución de energía son mucho más peligrosos que los 120 o 240 voltios que tenemos actualmente en nuestros hogares. También requieren un aislamiento mucho mejor (más grueso) que los voltajes más bajos.

Por aquí, creo que la distribución local de alto voltaje es de 12,000 voltios. La mayoría de la distribución de energía local aquí es aérea, por lo que podemos ver las líneas de alto voltaje en la parte superior de los polos de energía, en grandes aisladores. Cuando los técnicos de la compañía eléctrica tienen que trabajar en las líneas de alto voltaje, se mantienen alejados de las líneas, utilizando "palos calientes" aislados para manipular los cables y accesorios. ¡No desea ese tipo de voltaje errante en el hogar promedio!

Dos razones principales

1. Seguridad.

2. Costo y tamaño del aislamiento.

Cuando se mueven alrededor de 100s de MW, particularmente para larga distancia, tiene sentido usar un alto voltaje y pagar por la infraestructura relativamente grande necesaria para lidiar con el alto voltaje. Las torres que sostienen líneas de alta tensión son grandes por una razón. La forma más barata de aislar líneas de transmisión largas de alto voltaje es mantener mucho aire entre ellas y todo lo demás.

En los cables subterráneos, crear ese tipo de espacio alrededor de cada conductor requeriría túneles grandes y sumamente costosos, por lo que el aislamiento se vuelve más barato. Aun así, ese aislamiento debe ser grueso, y hay una funda conductora conectada a tierra alrededor del cable para purgar la fuga que lo hace pasar a través del aislamiento. Todo eso es caro. Los cables subterráneos son más costosos de instalar y mantener las líneas eléctricas aéreas.

En una casa, no hay suficiente espacio para usar aislamiento de aire, por lo que se necesitarían materiales aislantes caros, pesados y voluminosos. Y, esto no termina con los cables en las paredes. Los enchufes tendrían que estar aislados activamente de alguna manera para evitar el arqueo, y lo peor de todo, todos los aparatos deberían estar aislados para el alto voltaje. ¿Realmente desea un secador de pelo del tamaño de una caja de pan, tiene un cable de línea de 6 pulgadas de diámetro que pesa 30 libras y cuesta $ 10k? Sí, actualmente el cable que transporta energía puede ser muy pequeño porque solo tiene que transportar 150 mA a 13,8 kV en lugar de 17 A a 120 V, pero toda la infraestructura para hacer frente a los pantanos de alto voltaje que ahorra. Y, 13.8 kV sigue siendo un voltaje bastante bajo. Eso es lo que va al transformador en el poste de energía frente a mi casa, y se utiliza para la distribución en nuestra ciudad. La alimentación en la ciudad proviene de líneas eléctricas mucho más grandes a 100s de kV.

Las líneas eléctricas que tienen alto voltaje se realizan de manera tal que las pérdidas \ $ I ^ 2R \ $ en muchas millas de alimentación se reducen a un nivel aceptable. Una vez que la electricidad llega al final de la calle, una casa típica (incluyendo todos los cables internos a la toma más alejada) es probablemente de unos pocos cientos de pies de altura máxima, por lo tanto, la economía de alimentar cables de alto voltaje a la casa y en toda la casa simplemente no es suficiente. sentido.

La economía juega un papel importante en este argumento, más la seguridad, por supuesto.