Что такое эффект Ферранти?

Что такое эффект Ферранти?

Определение эффекта Ферранти

Эффект Ферранти определяется как увеличение напряжения на приемной стороне длинной линии передачи по сравнению с отправляющей стороной. Этот эффект более заметен, когда нагрузка очень мала или отсутствует (открытая цепь). Его можно описать как фактор или процентное увеличение.

В общем практике, ток течет от высшего потенциала к низшему, чтобы уравновесить электрическую разность потенциалов. Обычно, напряжение на отправляющей стороне выше, чем на приемной, из-за потерь в линии, поэтому ток течет от источника питания к нагрузке.

Но Сэр С.З. Ферранти в 1890 году предложил удивительную теорию о средних линиях передачи или линиях передачи на большие расстояния, согласно которой при малой нагрузке или работе без нагрузки напряжение на приемной стороне часто увеличивается сверх напряжения на отправляющей стороне, что приводит к явлению, известному как эффект Ферранти в энергосистеме.

Эффект Ферранти в линии передачи

Длинная линия передачи имеет значительную емкость и индуктивность вдоль своей длины. Эффект Ферранти возникает, когда ток, потребляемый емкостью линии, превышает ток нагрузки на приемной стороне, особенно при малой или нулевой нагрузке.

Ток заряда конденсатора вызывает падение напряжения на индуктивности линии, которое находится в фазе с напряжением на отправляющей стороне. Это падение напряжения увеличивается вдоль линии, делая напряжение на приемной стороне выше, чем на отправляющей. Это явление известно как эффект Ферранти.

Таким образом, как емкостной, так и индуктивный эффекты линии передачи в равной степени ответственны за это явление, и поэтому эффект Ферранти незначителен для короткой линии передачи, так как индуктивность такой линии практически считается близкой к нулю. В общем случае для линии длиной 300 км, работающей на частоте 50 Гц, напряжение на приемной стороне без нагрузки оказывается на 5% выше, чем на отправляющей стороне.

Теперь для анализа эффекта Ферранти рассмотрим показанные выше фазовые диаграммы.

Здесь Vr считается эталонным фазовым вектором, представленным OA.

Это представлено фазовым вектором OC.

Теперь в случае "длинной линии передачи" практически наблюдается, что электрическое сопротивление линии пренебрежимо мало по сравнению с реактивным сопротивлением. Поэтому мы можем предположить, что длина фазового вектора Ic R = 0; мы можем считать, что повышение напряжения происходит только за счет OA – OC = реактивное падение напряжения в линии.

Теперь, если мы примем, что c0 и L0 — это значения емкости и индуктивности на километр линии передачи, где l — длина линии.

Поскольку в случае длинной линии передачи емкость распределена по всей ее длине, средний ток, текущий через нее, составляет,

Из вышеуравнения абсолютно очевидно, что повышение напряжения на приемной стороне прямо пропорционально квадрату длины линии, и, следовательно, в случае длинной линии передачи оно продолжает увеличиваться с длиной, и даже иногда превышает напряжение на отправляющей стороне, что приводит к явлению, называемому эффектом Ферранти. Если вы хотите проверить свои знания по эффекту Ферранти и связанным темам энергосистем, ознакомьтесь с нашими тестами по энергосистемам (MCQ - вопросы с несколькими вариантами ответов).

Ясно, что повышение напряжения на приемной стороне прямо пропорционально квадрату длины линии. В длинных линиях передачи это увеличение может даже превышать напряжение на отправляющей стороне, что приводит к эффекту Ферранти. Если вы хотите проверить свои знания, ознакомьтесь с нашими тестами по энергосистемам (MCQ - вопросы с несколькими вариантами ответов).