Die Leiter einer Übertragungsleitung bilden einen Kondensator zwischen sich. Die Leiter der Übertragungsleitung wirken wie eine parallele Platte des Kondensators und die Luft ist wie ein dielektrisches Medium zwischen ihnen. Die Kapazität einer Leitung ergibt sich aus dem zwischen den Leitern fließenden Strom. Sie hängt von der Länge des Leiters ab.
Die Kapazität der Leitung ist proportional zur Länge der Übertragungsleitung. Ihre Auswirkung auf die Leistung von kurzen (mit einer Länge von weniger als 80 km) und Niederspannungsübertragungsleitungen ist vernachlässigbar. Bei Hochspannungsleitungen und langen Leitungen gilt sie als einer der wichtigsten Parameter.
Kapazität der Zweidrahtleitung
Die Kapazität der Übertragungsleitung bildet zusammen mit den Leitwerten die Shunt-Admittanz. Der Leitwert in der Übertragungsleitung ergibt sich aus der Leckage über die Oberfläche des Leiters. Betrachten wir eine Leitung, die aus zwei Leitern a und b besteht, die jeweils den Radius r haben. Der Abstand zwischen den Leitern ist D, wie im folgenden Diagramm dargestellt:
Die Potentialdifferenz zwischen den Leitern a und b ist
wobei, qa – Ladung auf dem Leiter a
qb – Ladung auf dem Leiter b
Vab – Potentialdifferenz zwischen den Leitern a und b
ε- absolute Permittivität
so dass,
Setzt man diese Werte in die Spannungsgleichung ein, erhält man,
Die Kapazität zwischen den Leitern ist
Cab wird als Leitungskapazität bezeichnet.
Wenn die beiden Leiter a und b entgegengesetzt geladen sind und die Potentialdifferenz zwischen ihnen Null ist, dann ist das Potential jedes Leiters durch 1/2 Vab gegeben.
Die Kapazität zwischen jedem Leiter und dem Punkt des Nullpotentials n ist
Die Kapazität Cn wird als Kapazität zum Nullleiter oder Kapazität zur Erde bezeichnet.
Die Kapazität Cab ist die Kombination zweier gleicher Kapazitäten a und b in Reihe. Die Kapazität zum Neutralleiter ist also das Doppelte der Kapazität zwischen den Leitern, d.h.,
Die absolute Dielektrizitätskonstante ε ist gegeben durch
wobei εo die Dielektrizitätskonstante des freien Raumes und εr die relative Dielektrizitätskonstante des Mediums ist.
Für Luft
Kapazitätsreaktanz zwischen einem Leiter und dem Nullleiter
Kapazität der symmetrischen Dreiphasenleitung
Liegt an einer symmetrischen Dreiphasenleitung ein symmetrisches Spannungssystem an, so ist unten
Das Phasendiagramm der Dreiphasenleitung mit gleichseitigem Abstand ist unten dargestellt:
Nimm die Spannung des Leiters a gegen den Nullleiter als Bezugsphasor
Die Potentialdifferenz zwischen den Leitern a und b kann geschrieben werden als
Auch die Potentialdifferenz zwischen den Leitern a und c ist
Durch Addition der Gleichungen (1) und (2), erhalten wir
Auch,
Kombiniert man Gleichung (3) und (4)
Aus Gleichung (6) und (7)
Die Leitungs-Neutral-Kapazität
Die Kapazität der symmetrischen Dreiphasenleitung ist die gleiche wie die der Zweileiterleitung.