Villamosátvittek a hálózati vezetékeken: Alapfogalmak és hibahelymeghatározás

Vonatkozó hullámok vezetéken

Egy vonatkozó hullám egy vezetéken a vezetéken terjedő feszültség- vagy áramerősség-hullámot jelenti; definíció szerint ez egy vezetőn haladó feszültség- vagy áramerősség-jel.

• Állandó állapotú vonatkozó hullám: A rendszer normális működése közben a vezetéken terjedő vonatkozó hullám, amely a rendszer energiaforrása által generált.

• Átmeneti vonatkozó hullám: A rendszer működésének során hirtelen felbukkanó vonatkozó hullám, ami földhivatkozási hibák, rövidzárlók, vezeték törése, kapcsoló műveletek, villámlás stb. miatt keletkezik.

Átmeneti vonatkozó hullám folyamat

A hullám folyamat a terjesztett paraméteres kör átmeneti folyamata közben keletkező feszültség- és áramerősség-hullámokat, valamint a hozzájuk tartozó elektromágneses hullámterjedési folyamatot jelenti; ezt úgy is leírhatjuk, mint a vezetéken haladó feszültség- vagy áramerősség-jel rohamát.

• Feszültség-vonatkozó hullám: Az áramerősség, amely a vezeték terjesztett kapacitásának elektromos mezőjét alakítja ki az áramerősség megérkezési pontján.

• Áramerősség-vonatkozó hullám: A vezeték terjesztett kapacitásának töltőáramerőssége.

A vezeték bizonyos pontján mért vonatkozó hullám a számos vonatkozó hullám rohamának összegzése.

Hullámimpedancia

Ez a párhuzamosan vagy ellentétes irányban terjedő feszültség- és áramerősség-hullámok amplitúdójának arányát jelenti, nem pedig a bármely ponton lévő feszültség- és áramerősség pillanatnyi amplitúdójának arányát.

Összefügg a vezeték szerkezetével, közegével és vezető anyagával, de nem a vezeték hosszával. A légvezetékek hullámimpedanciája kb. 300–500 Ω; a korona hatását figyelembe véve a hullámimpedancia csökken. A villamosenergia-vezetékek hullámimpedanciája kb. 10–40 Ω. Ez azért van, mert a vezetékek kisebb induktív ellenállást (L₀) és nagyobb kapacitást (C₀) mutatnak egység hosszon.

Hullámsebesség

A hullámsebesség csak a vezeték körül lévő közeg tulajdonságaitól függ.

Ha veszünk igénybe, (mint például a hullámimpedancia jellemzői) nincs kapcsolat a vezető területével vagy anyagával. A légvezetékek esetén a mágneses áthatás 1, és a dielektrikus állandó általában 1. A vezetékek esetén a mágneses áthatás 1, és a dielektrikus állandó általában 3–5. A légvezetékek esetén (a vonatkozó hullámok terjedési sebessége) 291–294 km/ms között van, és általában 292 km/ms-re választják; a keresztezett polietylén vezetékek esetén kb. 170 m/μs.

Visszaverődés és továbbküldés

A vonatkozó hullámok visszaverődést és továbbküldést generálnak az impedancia folytonossági megszakításainál.

• Nyitott és zárt kör viszonylagos visszaverődési együtthatók: A feszültség- és áramerősség-visszaverődési együtthatói ellentétesek.

• Nyitott kör esetén: a feszültség-visszaverődési együttható 1, az áramerősség-visszaverődési együttható -1.

• Zárt kör esetén: a feszültség-visszaverődési együttható -1, az áramerősség-visszaverődési együttható 1.

• Továbbküldési együtthatók: A feszültség- és áramerősség-továbbküldési együtthatói ugyanazok.

A vezeték veszteségeinek hatása

Amikor a vezetékön lévő túlfeszültség meghaladja a korona kezdő feszültségét, energiadisszipációs hatású korona jelenség lép fel, ami a hullám amplitúdójának csökkenését és a hullámforma torzulását eredményezi.

A vezeték ellenállása a vonatkozó hullámok amplitúdójának csökkenését és a terjedési sebességük lassulását okozza.

A különböző frekvenciájú vonatkozó hullámkomponensek különböző lési együtthatókkal és terjedési sebességgel rendelkeznek:

• Az alacsonyfrekvenciás komponensek lassabbak és kisebb a lés;

• A magasfrekvenciás komponensek gyorsabbak és nagyobb a lés.

A sebesség a frekvencia növekedésével nő, és stabilizálódik, ha a frekvencia 1 kHz felett van. A vonatkozó hullámok terjedési sebessége a villamosenergia-vezetékeken alapvetően stabilizálódik, ha a jel frekvenciája 1 kHz felett van.

Vonatkozó hullám hibaállományzás

A vonatkozó hullám hibaállományzás fő elvei: egyoldali állományzás (Type A) és kétoldali állományzás (Type D).