Hoofdlijnen

Een transmissielijn vervult de cruciale functie van het overbrengen van elektrische energie van opwekkingsonderstations naar diverse distributie-eenheden. Het transmiteert effectief voltage- en stroomgolven van het ene eind naar het andere. Structuurtechnisch bestaat een transmissielijn uit een geleider die een constante doorsnede onderhoudt langs zijn gehele lengte. Tegelijkertijd fungeert lucht als de isolerende of dielectrische medium tussen de geleiders, waarmee een cruciale rol wordt gespeeld in het voorkomen van elektrische lekken en het waarborgen van veilige en efficiënte elektriciteitsvoorziening.

Voor veiligheidsredenen wordt een aanzienlijke afstand gehandhaafd tussen de transmissielijn en de grond. Elektriciteitstorens worden gebruikt om de geleiders van de transmissielijn te ondersteunen. Deze torens zijn gemaakt van staal om de geleiders hoge sterkte en stabiliteit te verlenen, waardoor betrouwbare elektriciteitsvoorziening wordt gewaarborgd. Wanneer het gaat om het overbrengen van hoogspanningsstroom over lange afstanden, wordt vaak gebruikgemaakt van hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) in transmissielijnen vanwege de unieke voordelen bij het minimaliseren van energieverliezen en het verbeteren van de transmissie-efficiëntie.

Parameters van Transmissielijn

De prestaties van een transmissielijn hangen af van de inherente parameters. Een transmissielijn heeft primair vier belangrijke parameters: weerstand, inductie, capaciteit en shuntgeleidbaarheid. Deze parameters zijn gelijkmatig verdeeld langs de gehele lengte van de lijn, vandaar dat ze ook wel de verdeelde parameters van de transmissielijn worden genoemd. Elk van deze parameters speelt een cruciale rol in het bepalen hoe elektrische signalen en vermogen worden overgebracht, wat aspecten beïnvloedt zoals vermogensverlies, spanningdaling en signaalintegriteit.

De inductie en weerstand vormen samen de serieimpedantie, terwijl de capaciteit en geleidbaarheid samen de shunttoelating vormen. Hieronder worden enkele van de kritieke parameters van een transmissielijn in detail uitgelegd:

Lijninductie

Wanneer er stroom door een transmissielijn loopt, wordt een magnetische flux geïnduceerd. Als de stroom binnen de transmissielijn fluctueert, verandert de magnetische flux ook dienovereenkomstig. Deze variatie in magnetische flux leidt tot de inductie van een elektromotieve kracht (emf) in het circuit. De grootte van de geïnduceerde emf is recht evenredig met de snelheid van verandering van de magnetische flux. De emf die in de transmissielijn wordt gegenereerd, werkt tegen de stroomstroom door de geleider, en dit kenmerk wordt bekend als de lijninductie.

Lijncapaciteit

In transmissielijnen dient lucht als het dielectrische medium. Dit dielectrische medium vormt effectief een condensator tussen de geleiders, wat de mogelijkheid biedt om elektrische energie op te slaan en zo de lijncapaciteit te verhogen. Capaciteit van een geleider wordt gedefinieerd als het verhouding van de aanwezige lading tot het potentiaalverschil eroverheen.

Bij korte transmissielijnen kan het effect van capaciteit vaak als verwaarloosbaar worden beschouwd. Echter, bij langeafstands-overdracht wordt het een van de meest kritische parameters. Het beïnvloedt aanzienlijk verschillende aspecten van het elektrische systeem, waaronder de efficiëntie, spanningregeling, cosinus phi en de algemene stabiliteit.

Shuntgeleidbaarheid

Lucht fungeert als het dielectrische medium tussen de geleiders in een transmissielijn. Wanneer een wisselspanning wordt toegepast op de geleiders, zal, vanwege onvolkomenheden in het dielectricum, een zekere hoeveelheid stroom door het dielectrische medium stromen. Deze stroom wordt de lekstroom genoemd. De grootte van de lekstroom wordt beïnvloed door atmosferische omstandigheden en milieufactoren zoals vocht en oppervlakte-deposieten. Shuntgeleidbaarheid wordt gedefinieerd als de stroom van deze lekstroom tussen de geleiders. Het is gelijkmatig verdeeld langs de gehele lengte van de lijn, wordt aangeduid met het symbool "Y" en wordt gemeten in Siemens.

Prestaties van Transmissielijnen

Het concept van transmissielijnprestaties omvat de berekening van verschillende parameters, waaronder de zendspanning, de zendstroom, de zendcosinus phi, verliezen in de lijnen, transmissie-efficiëntie, spanningregeling, evenals de grenzen van de vermogensstroom tijdens zowel stabiele als tijdelijke omstandigheden. Deze prestatieberekeningen spelen een cruciale rol in de planning van elektrische systemen. Van deze, worden enkele belangrijke parameters hieronder nader uitgelegd:

Spanningsregeling

Spanningsregeling wordt gedefinieerd als het verschil in de grootte van de spanning tussen het zendende einde en het ontvangende einde van een transmissielijn.

Belangrijke Punten

Toelating is een cruciale elektrische parameter die de mate kwantificeert waarin een elektrisch circuit, of specifieker, de efficiëntie van een transmissielijn, de ongehinderde stroom van wisselstroom (AC) faciliteert. Zijn SI-eenheid is de Siemens, en wordt meestal aangeduid met het symbool "Y". In essentie wijst een hogere toelatingswaarde erop dat het circuit of de transmissielijn minder tegenstand biedt aan de stroom van AC, waardoor de stroom vrijer kan passeren.

Omgekeerd is impedantie het omgekeerde van toelating. Het meet de totale tegenstand die een transmissielijn presenteert aan de stroom van AC. Wanneer AC een transmissielijn doorkruist, rekenen impedantie de gecombineerde effecten van weerstand, inductieve reactantie en capacitieve reactantie, die samen een hindernis voor de stroomstroom creëren. Impedantie wordt gemeten in ohms en wordt aangeduid met het symbool "Z". Een hogere impedantiewaarde impliceert grotere moeilijkheden voor de AC om door de lijn te stromen, wat resulteert in lagere stroomniveaus en potentiële vermogensverliezen.