Talasni tokovi u električnim mrežama: Koncepti i lokacija grešaka

Talasne talasove na linijama

Talasni talas na liniji odnosi se na talas napona ili struje koji se širi duž linije; takođe se definiše kao signal napona ili struje koji putuje duž vodnika.

• Stacionarni talasni talas: Talasni talas koji se širi duž linije tokom normalnog rada sistema, generisan izvorima snage sistema.

• Privremeni talasni talas: Naglo nastavljeni talasni talas tokom rada sistema, uzrokovanih greškama na zemlju, prekidnim greškama, prekidima žice, operacijama prekidača, udarcima munje itd.

Proces privremenog talasnog talasa

Proces talasa odnosi se na talase napona i struje generisane tokom privremenog procesa raspodeljenog parametarskog kruga, kao i na odgovarajući proces širenja elektromagnetnih talasa; može se opisati i kao valjana promena signala napona ili struje koji putuju duž linije.

• Talas napona: Struja koja postavlja električno polje raspodeljene kapacitance linije na mjestu gdje dolazi struja.

• Talas struje: Struja koja puni raspodeljenu kapacitancu linije.

Talasni talas izmeren na određenoj tački linije predstavlja superpoziciju više talasnih valjana.

Talasna impedanca

Odnosi se na omjer amplituda između para talasa napona i struje u smjeru naprijed ili unazad na liniji, a ne na omjer trenutnih amplituda napona i struje u bilo kojoj tački.

Veza je sa strukturom, medijumom i materijalom vodnika same linije, ali nema veze sa dužinom linije. Talasna impedanca visoko nadzemnih linija iznosi približno 300–500 Ω; uzimajući u obzir uticaj korone, talasna impedanca će se smanjiti. Talasna impedanca kablovskih linija iznosi oko 10–40 Ω. To je zato što kablovske linije imaju manju induktivnost po jedinici dužine (L₀) i veću kapacitancu po jedinici dužine (C₀).

Brzina talasa

Brzina talasa odlučuje se samo svojstvima medijuma oko žice.

Kada se uzmu u obzir gubitci, (svojstva poput talasne impedancije) nemaju veze sa površinom vodnika ili materijalom. Za visoko nadzemne linije, magnetna prozirnost je 1, a dielektrična konstanta obično 1. Za kablovske linije, magnetna prozirnost je 1, a dielektrična konstanta obično 3 - 5. U visoko nadzemnim linijama, (brzina širenja talasnih talasa) se nalazi u opsegu od 291 - 294 km/ms, i obično se bira 292 km/ms; za kable sa poprečno povezanim polietilenom, to je približno 170 m/μs.

Refleksija i transmisija

Talasni talasi generišu refleksiju i transmisiju na prekidima impedancije.

• Koeficijenti refleksije za otvorenu i zatvorenu kružnicu: Koeficijenti refleksije napona i struje su suprotni.

• Za otvorenu kružnicu: koeficijent refleksije napona je 1, a koeficijent refleksije struje je -1.

• Za zatvorenu kružnicu: koeficijent refleksije napona je -1, a koeficijent refleksije struje je 1.

• Koeficijenti transmisije: Koeficijenti transmisije napona i struje su isti.

Uticaj gubitaka na liniji

Kada prenapon na vodniku premaši njegovu inicijalnu naponsku vrijednost korone, javlja se fenomen korone sa efektom rasipanja energije, što dovodi do smanjenja amplituda talasa i distorzije talasa.

Otpor linije dovodi do smanjenja amplituda talasnih talasa i usporavanja brzine uspona tokom transmisije.

Komponente talasnih talasa različitih frekvencija imaju različite koeficijente prigušenja i brzine širenja:

• Niske frekvencijske komponente imaju sporije brzine i manje prigušenje;

• Visoke frekvencijske komponente imaju brže brzine i veće prigušenje.

Brzina raste sa frekvencijom i stabilizuje se kada frekvencija premaši 1kHz. Brzina širenja talasnih talasa na elektroenergetskim linijama uglavnom se stabilizuje kada je frekvencija signala iznad 1kHz.

Lokacija greške talasnog talasa

Glavni principi lokacije greške talasnog talasa koji se koriste su: jednostrano određivanje udaljenosti (tip A) i dvosmerno određivanje udaljenosti (tip D).