Přenosové linky

Přenosová linka plní klíčovou funkci přenášení elektrické energie z výrobních podsítí na různé distribuční jednotky. Efektivně přenáší vlny napětí a proudu od jednoho konce k druhému. Strukturálně se přenosová linka skládá z vodiče, který udržuje konstantní průřez po celé své délce. Mezitím slouží vzduch jako izolační nebo dielektrické prostředí mezi vodiči, hraje klíčovou roli v prevenci elektrických úniků a zajišťuje bezpečný a efektivní přenos elektrické energie.

Z bezpečnostních důvodů se mezi přenosovou linií a zemí udržuje významná vzdálenost. Elektrické věže jsou používány k podpoře vodičů přenosové linky. Tyto věže jsou postaveny z oceli, aby vodičům poskytly vysokou sílu a stabilitu, což zajišťuje spolehlivý přenos energie. Při přenosu vysokého napětí na velké vzdálenosti se často v přenosových liniích využívá vysokého napětí stejnosměrného proudu (HVDC) kvůli jeho unikátním výhodám v minimalizaci ztrát energie a zlepšení efektivity přenosu.

Parametry přenosové linky

Výkon přenosové linky závisí na jejích vlastních parametrech. Přenosová linka má primárně čtyři klíčové parametry: odpor, indukčnost, kapacitance a shuntová vodivost. Tyto parametry jsou rovnoměrně rozděleny po celé délce linky, proto se jim také říká distribuované parametry přenosové linky. Každý z těchto parametrů hraje klíčovou roli v určování toho, jak jsou elektrické signály a energie přenášeny, a ovlivňují aspekty jako ztráty energie, pokles napětí a integrity signálu.

Indukčnost a odpor spolu tvoří sériový impedanc, zatímco kapacitance a vodivost společně tvoří shuntovou admittance. Níže jsou některé klíčové parametry přenosové linky podrobně vysvětleny:

Linková indukčnost

Když proud protéká přenosovou linkou, vyvolá magnetický tok. Jak se proud v přenosové lince mění, mění se i magnetický tok. Tato změna magnetického toku vedoucí k indukci elektromotorické síly (EMF) v obvodu. Velikost indukované EMF je přímo úměrná rychlosti změny magnetického toku. Generovaná EMF brání proudu v protékaní vodičem, a tato charakteristika se nazývá linková indukčnost.

Linková kapacitance

V přenosových lincích slouží vzduch jako dielektrické prostředí. Toto dielektrické prostředí efektivně tvoří kondenzátor mezi vodiči, který má schopnost ukládat elektrickou energii a tedy zvyšuje kapacitanci linky. Kapacitance vodiče je definována jako poměr nabitého náboje k potenciálnímu rozdílu mezi ním.

V krátkých přenosových lincích se vliv kapacitance často považuje za zanedbatelný. V případě dlouhodobého přenosu se však stává jedním z nejdůležitějších parametrů. Zásadně ovlivňuje různé aspekty elektrického systému, včetně jeho efektivity, regulace napětí, faktoru využití a celkové stability.

Shuntová vodivost

Vzduch slouží jako dielektrické prostředí mezi vodiči v přenosové lince. Když je na vodiče aplikováno střídavé napětí, z důvodu nedokonalostí dielektrika prochází určitý proud skrz dielektrické prostředí. Tento proud se nazývá únikový proud. Velikost únikového proudu je ovlivněna atmosférickými podmínkami a environmentálními faktory, jako jsou vlhkost a povrchové nálože. Shuntová vodivost je definována jako proud únikového proudu mezi vodiči. Je rovnoměrně rozdělena po celé délce linky, reprezentována symboly "Y" a měřena v Siemens.

Výkon přenosových lincí

Koncept výkonu přenosových lincí zahrnuje výpočet různých parametrů, včetně napětí na vysílacím konci, proudu na vysílacím konci, faktoru využití na vysílacím konci, ztrát energie v lincích, efektivity přenosu, regulace napětí, stejně jako limitů toku energie během stabilních a přechodných stavů. Tyto výpočty výkonu hrají klíčovou roli v plánování elektrických systémů. Níže jsou některé klíčové parametry podrobně vysvětleny:

Regulace napětí

Regulace napětí je definována jako rozdíl v hodnotě napětí mezi vysílacím a přijímacím koncem přenosové linky.

Důležité body

Admittance je klíčový elektrický parametr, který kvantifikuje schopnost elektrického obvodu, nebo specifičtěji, efektivitu přenosové linky, umožnit volný tok střídavého proudu (AC). Jeho SI jednotka je Siemens a běžně se označuje symbolem "Y". V podstatě vyšší hodnota admittance ukazuje, že obvod nebo přenosová linka nabízí menší odpor toku AC, což umožňuje proudu snadněji projít.

Naopak impedance je reciproční hodnota admittance. Měří celkový odpor, který přenosová linka prezentuje toku AC. Když AC prochází přenosovou linkou, impedance zohledňuje kombinované účinky odporu, indukční reaktance a kapacitní reaktance, které společně vytvářejí překážku pro tok proudu. Impedance se měří v ohmech a je reprezentována symbolem "Z". Vyšší hodnota impedance znamená větší obtížnost pro AC, aby prošla linci, což vede ke snížení úrovně proudu a možným ztrátám energie.